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图书分类

Book classification
  1. 本书是一部专著,对未来将有巨大发展潜力的现代有轨电车技术进行了系统论述。内容包括现代有轨电车概述,现代有轨电车线路和车站,现代有轨电车车辆,现代有轨电车供电系统,现代有轨电车运营控制系统,运营组织等内容。对于专业人员了解有轨电车这种交通运输方式,更好地进行有轨电车系统建设有积极意义。
  2. 随着城市化进程的加快,城市交通问题日益突出,如能源危机、环境污染、土地紧缺、交通拥堵等,已经严重影响到城市功能的有效发挥以及人们的生活质量。
    首条用于客运的路面有轨车辆于1807年在英国启用,是以马匹拉动的,被称为公共马车,随后于19世纪上半叶出现在美国。1873年旧金山修建了缆车线路,以钢缆牵引轨道车辆。同一时期,在一些城市出现了用小型窄轨蒸汽机车牵引的市内有轨交通。1879年,德国工程师西门子在柏林的博览会上首先尝试使用电力带动轨道车辆。此后俄国的圣彼得堡、加拿大的多伦多都进行过开通有轨电车的商业尝试。匈牙利的布达佩斯在1887年创立了首个电动电车系统。在此期间实用的有轨电车被称为旧式有轨电车。其特点是噪声大、性能差、耗电多,而且在速度、舒适度和灵活性等方面与汽车比起来相形见绌。20世纪30年代至50年代中期,旧式有轨电车逐渐衰落,许多国家纷纷拆除旧式有轨电车轨道。随着20世纪80年代车辆制造技术的发展,现代有轨电车应运而生。现代有轨电车与旧式有轨电车的不同之处在于它不但具有现代化的外貌、色彩,而且车辆轻、速度快,车厢内设有空调,采用接触网或接触轨供电。现代有轨电车系统一般包括普通电车、铰接电车、双铰接电车。现代有轨电车的车辆宽度通常受城市道路可容纳性的限制。
    现代有轨电车已开始在我国一线和二线城市中得到快速发展。现代有轨电车是一种城市公共交通工具,属轨道交通的一种。其列车编组有单节,也有多节车厢的设计,但是总长度一般不大于100 m,以避免造成路口交通不畅。有轨电车是一种无污染的环保交通工具,其运量介于城市公共汽车和地铁之间。有轨电车每小时可载客约7 000人,与地铁每小时的载客量12 000人相比虽小很多,但其投资规模相对于地铁而言也大大降低。据估算,1 km路面有轨电车线路所需的投资只是1 km地铁线路的1/3。对于中型城市来说,路面有轨电车是既实用又经济的城市公交形式。另外,相对于其他路面交通工具,有轨电车能更有效地减少发生交通意外的概率。因此,有轨电车在城市公交系统中的性价比最高。
    目前尚没有一本比较系统地介绍有轨电车的书籍。本书从有轨电车的发展过程入手,分别对有轨电车线路和车站布设及相应条件、车辆技术、供电方式、列车运行控制技术以及运营管理等方面进行比较系统的阐述。本书尽量做到以由浅入深的方式进行介绍,适合从事有轨电车设计、管理、维护工作的设计人员、研究人员参考,也可作为轨道交通专业的大学生教材。
    在本书的编写过程中,研究生王列妮、杨锐、于秀珍、孙守平、马秋菊等在资料收集和整理过程中付出了辛勤劳动。本书参考了国内外轨道交通领域的研究成果,谨向原作者和出版社致以崇高的敬意和诚挚的感谢。同时本书在编写过程中得到了唐山客车轨道有限责任公司的大力支持,在此表示感谢。由于编者学术水平有限,加之时间仓促,书中难免存在疏漏之处,恳请专家学者和广大读者批评指正。



    编  者  
    2015年11月
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  1.   3  车  辆  
    3.1  现代有轨电车车型
    世界著名的现代有轨电车制造商包括法国阿尔斯通公司、加拿大庞巴迪公司、德国西门子公司和法国劳尔公司。现代有轨电车的车型主要有阿尔斯通的Citadis302和Citadis402/403,庞巴迪的Flexity Swife和Flexity2,西门子的S70和UFL以及劳尔的Translohr。
    1. 阿尔斯通公司的现代有轨电车车型
    法国阿尔斯通公司的Citadis系列现代有轨电车以其低地板设计而闻名,包含从部分低地板到100%低地板。每个型号的Citadis车辆分别由3个、5个和7个模块组成,车体宽2.3~2.65 m。对应不同的模块数量,车辆长度分别约为20 m、30 m和40 m。Citadis系列现代有轨电车中以Citadis302和Citadis402/403最为典型。
    1)Citadis302
    Citadis302型车在法国、德国和西班牙等欧洲国家广泛应用。一辆Citadis302型车是由5个模块组成的。以法国波尔现代有轨电车3号线使用的Citadis302为例,一辆车长约32.8 m,宽2.4 m,重41.3 t;载客量为265人,其中坐席48位;100%低地板;采用1 435 mm标准轨距;采用750 V电压供电,使用车顶接触网和地面第三轨两种供电技术;最大速度为60 km/h,加速度为1.15 m/s2,紧急制动减速度为2.85 m/s2。
    2)Citadis402/403
    Citadis402型车在法国波尔多、格勒诺布尔、巴黎和爱尔兰都柏林都有应用。其改进型Citadis403在法国斯特拉斯堡得到广泛应用,故又称作Citadis斯特拉斯堡。一辆Citadis402/403型有轨电车由7个模块铰接而成。以法国波尔多为例,一辆Citadis402型车长43.9 m,宽2.4 m,重54.9 t;载客量为345人,其中坐席70位;100%低地板;采用1 435标准轨距;采用750 V电压供电,使用车顶接触网和地面第三轨两种供电技术;最大速度为60 km/h,加速度为1.15 m/s2,紧急制动减速度为2.85 m/s2。
    2. 庞巴迪公司的有轨电车车型
    庞巴迪公司的总部位于加拿大魁北克省蒙特利尔市,是一家大型的飞机、火车和有轨电车制造商。其子公司庞巴迪交通(Bombardier Transportation)的总部位于德国柏林,是世界上最大的铁路设备制造商之一。
    庞巴迪公司的有轨电车有如下系列:Cobra,Flexity,Incentro和Variotram。其中最为著名的为Flexity系列。该系列产品分为6种型号:Flexity2,Flexity Classic,Flexity Outlook,Flexity Swift,Flexity Link和Flexity Berlin,其主要参数如表3-1所示。在此,重点介绍其中的两个型号:Flexity Swift和其最新型的Flexity2。
    表3-1  庞巴迪公司各型有轨电车的技术参数
    型号 地板 方向 最大速度/(km•h1)  宽度/m 长度/m
    Flexity2 100%低地板 双向 70 2.65 32.5
    Flexity Classic 65%~74%低地板 双向或单向 70~80 2.65 21~45
    Flexity Outlook 100%低地板 双向或单向 65~80 2.65 27~43.4
    Flexity Swift 70%~76%低地板 双向 70~100 2.65 25~42
    Flexity Link 50%低地板 双向 100 2.65 37
    Flexity Berlin 100%低地板 双向或单向 70 2.65 30.8~40
    1)Flexity Swift
    Flexity Swift在欧洲和北美都有较广泛的应用,其低地板型在英国伦敦卫星城克罗伊顿、德国科隆、土耳其伊斯坦布尔、瑞典斯德哥尔摩、美国明尼阿波利斯等城市都有应用。英国克罗伊顿使用的Flexity Swift型有轨电车的技术指标如下:长30.1 m,宽2.65 m,最大速度为80 km/h,最小转弯半径为20 m,最大爬坡坡度为8%,75%低地板,载客量为277人(站席6人/m2),其中坐席70人。
    2)Flexity2
    Flexity2是庞巴迪公司最新型的有轨电车,它包含5模块和7模块两种车型。Flexity2的第一个订单来自英国黑泽市。
    以英国黑泽市订购的5模块Flexity2型车为例,其技术指标如下:长32.2 m,宽2.65 m,最大速度为70 km/h,最小转弯半径为20 m(停车场)、25 m(轨道),最大爬坡坡度为6%,采用DC 600 V供电,100%低地板,载客量为296人(站席6人/m2),其中坐席74人。
    除了上述2.65 m宽的车型外,5模块的Flexity2型车还有一种2.4 m宽的车型,载客量为284人,其中坐席52人。
    7模块的Flexity2型车能提供425人的载客量,其中坐席80人,车长43.4 m,宽2.65 m,自重57 t。
    如同5模块车型一样,7模块的Flexity2型车也有一种2.4 m宽的车型,能提供397人的载客,其中坐席74人。
    3. 西门子公司的有轨电车车型
    德国西门子公司提供多种型号的现代有轨电车车辆,主要包括Combino,ULF和Avanto。
    1)Combino
    Combino型车非常适合转弯半径小、站间距小、上下客流量大的中心城区路线。使用Combino型车的城市有德国弗赖堡、葡萄牙里斯本、匈牙利布达佩斯等。以布达佩斯Combino型车为例,其技术指标如下:100%低地板,车长53.99 m,车宽2.4 m,6个模块,轴重小于10 t,轨距为1 435 mm,载客量为499人(其中坐席58人,站席6人/m2),设计最大速度为70 km/h,运营最大速度为60 km/h,最大加速度为1.3 m/s2,平均减速度为1.1 m/s2,采用DC 600 V架空接触网供电。
    2)ULF
    ULF型车拥有号称世界上最低的乘客入口高度,其最为成功的应用在奥地利维也纳。ULF型车拥有5模块和7模块两种车型。5模块车型宽2.4 m,长24.2 m,轨距为1 435 mm,轴重小于12 t,最大速度为70 km/h,最大加速度为1.3 m/s2,最大减速度为1.8 m/s2。两种车型均使用DC 600 V供电。5模块车型的载客量为136人(站席4人/m2),7模块车型载客量为207人(站席4人/m2)。
    3)Avanto(S70)
    Avanto又被称作S70型,在美国波特兰、圣迭戈、休斯敦、盐湖城和法国巴黎等地使用。以美国圣迭戈的S70型有轨电车为例,其技术指标如下:车长27.67 m,宽2.65 m,空车重43.41 t,70%低地板,最小转弯半径为25 m,轨距为1 435 mm,最大运行速度为88.5 km/h,最大允许速度为120 km/h,最大加速度为1.34 m/s2,紧急制动减速度为2.33 m/s2,载客量为221人(其中坐席64人,站席6人/m2)。
    4. 劳尔公司的有轨电车车型
    Translohr是法国劳尔公司的产品,其特点是只采用一根导轨,导轨两侧靠两个胶轮引导车辆沿着导轨运行。目前,在世界范围内有几个城市应用该车型,如法国的克莱蒙费朗(Clermont-Ferrand)、意大利的帕多瓦和我国的天津。其供电形式为架空线供电,但也可以使用自带电池供电。由于Translohr型车采用胶轮,所以拥有很优良的爬坡性能,最大爬坡能力达到13%。Translohr型车分为3模块、4模块、5模块和6模块四种类型,车体长度分别为25 m、32 m、39 m和46 m。
    5. 长春客车厂的有轨电车车型
    我国的长春客车厂生产了一种70% 低地板的现代有轨电车车型,使用湘潭电机厂生产的电机。其支撑方式为钢轮钢轨,轴重≤11 t,车长28 m,宽2.65 m,最大速度为70 km/h,正线最小转弯半径为25 m,最大纵坡为6%,采用接触网供电,载客能力为250人。该车型在我国长春得到应用。
    3.2  车辆的构成及分类
    3.2.1  构  成
    现代有轨电车和其他城轨车辆一样,均是由车体、走行部、牵引缓冲连接装置、制动装置、受流装置等八部分组成。其具体外观组成如图3-1所示。
     
    图3-1  现代有轨电车的外观组成
    1. 车体
    车体分为有司机室车体和无司机室车体两种。它既是容纳乘客和司机的地方,又是安装和连接其他设备和部件的基础和骨架,一般由底架、端墙、侧墙和车顶等组成。
    2. 转向架
    转向架位于车体与轨道之间,用于引导车辆沿钢轨行驶和承受来自车体及线路的各种载荷并缓和车辆和线路之间的相互作用,是保证车辆运行品质的关键部件。转向架可分为动力转向架和非动力转向架,一般由构架、弹簧悬挂装置、轮对轴箱装置和制动装置等组成。对于动力转向架,还装设有牵引电机及传动装置。
    3. 牵引缓冲连接装置
    牵引缓冲连接装置通常是指车钩缓冲装置和各种铰接装置,主要用于将车辆编组成列。铰接装置在现代有轨电车上使用得非常广泛,当前的低地板车辆绝大多数都采用铰接方式连接编组。车钩缓冲装置安装于车辆的前、后两端,主要用于拖拉故障车辆,只有少数单体车辆仍然通过车钩装置进行编组运行。
    4. 制动装置
    制动装置是保证现代有轨电车准确停车及安全运行所必不可少的装置,主要由机械部分、空气管路部分和电气控制部分组成。
    5. 受流装置
    受流装置也称受流器,指从接触导线(接触网)或导电轨(第三轨)将电流引入有轨电车的装置。受流装置按其受流方式可分为杆形受流器、弓形受流器、侧面受流器、轨道式受流器、受电弓受流器。城市有轨电车最常用的为轨道式受流器和受电弓受流器。
    6. 车辆内部设备
    车辆内部设备包括服务于乘客的车体内的固定附属装置和服务于车辆运行的辅助设备。通常,服务于乘客的车体内的固定附属装置包括车灯、广播设备、通风设备、取暖设备、空调设备、座椅和拉手等。服务于车辆运行的辅助设备大多吊挂于车底架上,如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、风缸、各种电器开关和接触器箱等。
    7. 车辆电气系统
    车辆电气系统包括车辆上的各种电气设备以及控制电路,按照功能和作用可分为主电路系统、辅助电路系统和电子控制电路系统三部分。
    主电路系统由牵引电机及与其相关的电气设备和连接导线组成,其作用是将电网的电能转变为车辆运行所需的牵引力,以及在电气制动时将车辆的动能转换为电制动力。它是车辆上的高电压、大电流、大功率动力回路。
    辅助电路系统是为保证车辆正常运行而必须设置的辅助用电系统。
    电子控制电路分为有接点的直流电路和无接点的电子电路。控制电路的作用是控制主电路和辅助电路各电器的工作。车辆的正常运行通过司机操纵主控制器设备各按钮或者车辆自动运行控制系统保证。
    8. 列车信息网络控制系统
    列车信息网络控制系统主要由列车信息中央装置、列车信息终端装置、列车信息显示器以及车内各种设备的监控、诊断和显示装置等组成。当前只有少数路权独立、信息化程度较高的现代有轨电车安装有该系统。
    现以DL4W型仿古有轨电车为例说明有轨电车车辆的构成。
    DL4W型仿古有轨电车是大连市城市轨道交通201、203号线路用于替代旧电车的新型单节有轨电车。该车的外观及车体内装饰采用仿古设计,其核心技术采用了交流传动驱动、微机控制监测和操纵、空气弹簧减振、弹性车轮降噪等先进技术。该车可以在地面和高架线路上运行,其限界符合大连市城市轨道交通车辆的限界要求,其车体和所有安装在车体外部的设备均能够适应风、雨、雪的侵蚀及大连市的气候条件。该车为司乘人员和乘客提供了安全、舒适的环境,具有高的可靠性和低的维修成本。
    DL4W型仿古有轨电车于2003年8月开始设计,其首台样车于2004年7月1日正式上线试运行,并于2005年3月完成线路性能试验,现正在大连市城市轨道交通202号线路上载客运行,目前已安全运行10多万千米。
    DL4W型仿古有轨电车的外形如图3-2所示。
     
    图3-2  DL4W型仿古有轨电车
    DL4W型仿古有轨电车为双司机室双向行驶的单节电动四轴有轨电车。其牵引系统采用交流传动技术,驱动控制方式为架控一拖二方式。其制动系统采用气电联合制动的模拟制动系统,制动过程以电制动优先为原则。该车每侧各设置3组电动塞拉门,中间为双扇电动塞拉门,两端为单扇电动塞拉门。车内两侧布置了纵向座椅,车上安装了空调装置。车下为两个两轴动力转向架。
    1)车体
    DL4W型仿古有轨电车车体钢结构采用低合金耐候钢焊接而成,由底架、侧壁、顶棚和司机室组成筒形承载结构。其底架两端牵引梁采用冷弯型钢组焊而成,枕梁为钢板焊接成的鱼腹形结构,侧梁和前后两端梁分别由型钢焊接而成。侧壁、顶棚和司机室钢结构采用闭口型钢组焊而成。
    2)转向架
    DL4W型仿古有轨电车采用两个相同的两轴动力转向架,对称布置于车体两端。转向架主要由构架、摇枕、轴箱轮对、一系悬挂、二系悬挂、驱动装置和基础制动装置等组成。
    3)牵引系统
    DL4W型仿古有轨电车的牵引系统采用交流传动,驱动控制方式为架控一拖二方式,即一台交流调速装置驱动同一转向架上的两台牵引电机。牵引调速系统采用无速度传感器矢量控制,具有环境适应能力强、内部状态信息易于观测和设置、自我检测和保护完善、系统可靠性高等优点。
    4)制动系统
    DL4W型仿古有轨电车的制动系统采用气电联合制动的模拟制动系统。它具有常用制动和紧急制动两种功能,常用制动以电制动优先,气电联合制动;紧急制动仅为空气制动。电制动时可将电能反馈至直流电网,回馈给同一供电区间内行驶的其他车辆,完成再生回馈制动;若供电区间无其他车辆运行,其制动能量可经车上制动电阻自行释放,完成电阻能耗制动。
    5)车载微机监控系统
    DL4W型仿古有轨电车的车载微机监控系统由微机监控装置、彩色显示器和参数传感器组成,主要完成数据检测记录、参数状态显示、系统数据通信、车辆运行控制、防空转防滑行控制以及系统故障诊断、报警、保护等任务。
    3.2.2  分  类
    随着科学技术的发展,有轨电车车辆出现多种类型,呈现多样化发展趋势。目前,现代有轨电车可以按照以下几种方式进行分类。
    ① 按照地板高度划分,有70%低地板车辆和100%低地板车辆。
    ② 按照车轮形式划分,有钢轮钢轨式和胶轮+导轨式。
    ③ 按照车辆长度划分,有单节车和铰接车。铰接车有4轴、6轴和8轴之分。如采用模块化设计,则有2模块和多模块之分,最多可达8模块。
    ④ 按受流方式划分,有第三轨受流和受电弓受流两种类型。
    采用何种类型的车辆,要根据城市的具体要求、线路条件、车辆技术要求等综合确定。
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  1. 1概述 1.1有轨电车的发展历程 1.2现代有轨电车的定义及分类 1.3建设现代有轨电车的意义及其功能定位 1.4国内外现代有轨电车运营现状 1.5现代有轨电车的发展趋势 2线路和车站 2.1线路 2.2车站 3车辆 3.1现代有轨电车车型 3.2车辆的构成及分类 3.3车体 3.4转向架 3.5制动系统 3.6新型有轨电车的技术特征 4供电系统 4.1系统功能及要求 4.2系统构成及设计原则 4.3供电方式及电源变电所运行方式 4.4中压网络 4.5牵引供电系统 4.6牵引动力系统 4.7杂散电流腐蚀防护系统 4.8动力照明供电系统 4.9电力监控系统 5运营控制系统 5.1系统结构及功能 5.2正线道岔控制 5.3平交路口信号控制 5.4运营调度管理 5.5车载及车辆段联锁子系统 5.6电车定位技术 5.7通信子系统 6运营组织 6.1交通组织 6.2换乘接驳 6.3售检票方式 参考文献...查看更多

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