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懸挂單軌車是怎麼“跑”的
2017-07-28 08:27:42 來源: 科技日報
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  只有一根軌道,架在距地面5米以上的空中。火車不在軌道上,而是挂在軌道下,最高運行時速80公裏。

  7月20日,中車四方股份公司在青島上演了這樣一出“科幻”場景。

  由中車四方股份公司研制的懸挂式單軌列車,正式進入型式試驗和試運行階段。車輛可實現3—5列靈活編組,載客量可達到300—510余人。

  試驗數據表明,時速80公裏為目前國內最高速度等級。此外,成本低,爬坡能力高,安全又舒適均是這輛車最大的亮點。

  懸挂單軌車是怎麼跑的?

  高鐵懸挂 坐車舒服

  懸挂式單軌列車又被稱為“空軌”“空中列車”,是一種輕型、中速、中運量、低成本的新型公共交通方式。適用于景區、山地、城市。

  速度這麼高,在空中懸挂著跑,會不會很顛?“我們這款車的舒適度是很高的。”技術中心副主任、該項目技術負責人劉玉文説。

  這是怎麼做到的?

  原來,為提升運營安全性和乘客舒適度,這輛懸挂單軌車採用了高鐵技術“空氣彈簧懸挂結構”技術。

  “空氣彈簧俗稱氣囊、氣囊式氣缸,在可伸縮的密閉容器中可以壓縮空氣,是一種利用空氣彈性作用的彈簧。”劉玉文説,空氣彈簧的隔振效率比金屬彈簧和橡膠彈簧效果都要好,且體積小容易安裝。

  看看這輛車都在什麼地方用了“空氣彈簧懸挂結構”。

  車輛轉向架採用高速動車組的空氣彈簧懸挂結構,通過高鐵技術平移,最大程度地過濾車輛在運行中産生的顛簸。

  據介紹,空氣彈簧處在列車車體和車輪的中間位置,即軌道和車體之間,用于承受車體的重量;在懸挂式單軌列車運行中,車輪産生的震動會向車體傳遞,空氣彈簧起到減振作用。

  “這列車採用了兩層減震。”劉玉文説,車輛轉向架採用的是橡膠輪,不僅提高了車輪和軌道之間的粘著力,與鋼制車輪相比,還能明顯減輕振動。

  另外,在軌道交界面上,還布設了橡膠彈簧,實現振動輕、噪音低的功能。

  這麼多彈簧,想不平穩都難。

  永磁電機 爬坡帶勁

  這款單軌懸挂車的爬坡能力強勁。“最大爬坡能力達到100‰(列車前行1000米後高度上升100米),是普通地鐵車輛爬坡能力的三倍以上,可在地形崎嶇陡峭的山區靈活運行,並保證具有較高的安全性和舒適度。”劉玉文説。

  這又是用了啥新技術?“為提高車輛運行和爬坡性能,懸挂式單軌列車採用了新型的永磁電機。”劉玉文透露。

  永磁電機,採用永磁體生成電機的磁場,無需勵磁線圈和電流。與普通電機相比,永磁電機因在轉子上安裝有永磁體,磁極制成後,不需通電源即可維持其磁場。

  “永磁電機的特性,使其具有功率大、體積小、噪音低、重量輕的優勢,能達到更好的運行效率。”劉玉文説,正是選擇了永磁電機,使中車四方股份公司研發的懸挂式單軌車輛爬坡能力更強。

  “隨著高性能永磁材料的問世和控制技術的迅速發展,永磁電機已經廣泛應用于軌道列車領域。”劉玉文告訴記者,中車四方股份公司研制的懸挂式單軌列車、跨座式單軌列車以及北京地鐵8號線的一列試驗地鐵車輛,均採用了永磁電機技術。

  軌道“抱”車 風雨無阻

  與傳統軌道車輛“壓”在軌道上運行相比,懸挂式單軌列車的軌道位于車體的正上方,因此轉向架也設置在車輛上方,其車輪在軌道內部滾動運行。

  火車懸挂著跑,這是怎麼做到的?

  “與傳統設計相反,車輛和軌道位置完全反過來了。空軌的軌道變成了環形軌道,‘抱’著列車的轉向架運行。”劉玉文解釋説。

  從軌道的截面來看,環形軌道呈現“C”字型,且開口朝下,轉向架和車體通過這個開口連接在一起。

  轉向架車輪也被“抱”在環形軌道內,在“C”字型開口的內部兩側滾動運行。

  “盡管車輛和軌道結構發生變化,但從運行機理上來説,懸挂式單軌列車依舊是車輪滾動帶著車輛前行,區別在于‘空軌’車輪接觸到的是軌道內側位置。”劉玉文説。

  這樣的“抱軌”結構,讓軌道與列車的“腿”融為一體,運行時車輛懸挂在高空軌道上,行駛中既不受雨雪天氣影響,也不會有脫軌的風險。

  成本大減 標準最高

  對于乘客最關心的單軌懸挂車輛的安全性能,劉玉文説,列車採用的是歐洲最嚴苛的BS6853 I級安全標準,安全性能最優。

  “設置了多種主/被安全裝置。如全車監控係統、蓄電池救援、聯挂救援等裝置,保證乘客在遇到危險時快速安全逃生。”劉玉文介紹。

  另外,由于轉向架的車輪位于軌道內部,在“C”字型開口的兩側位置,與普通列車的車輪在車體兩側相比,距離變得更近,因此可減小轉彎半徑,提高運行效率。

  有這麼多優點,那麼使用懸挂車交通方式,成本會不會很高?答案是否定的。

  “相對地鐵車輛,懸挂單軌列車具有造價低,建設周期短的優勢。”劉玉文透露,懸挂車軌道梁可以在工廠預制,運抵現場進行組裝,現場施工時間短,對地面交通影響小。

  資料顯示,懸挂式單軌列車軌道的經濟性能還有許多。比如曲線半徑小,佔用地面空間少,拆遷工程量可顯著降低,節約成本投入,僅為地鐵成本的三分之一。相對于地面有軌電車,懸挂車避開了與地面車輛混跑的問題,具有安全、準點、載客能力強等優勢。

  “因為懸挂在距地面5—10米的空中,這種交通形式還可以提高城市空間利用率。”劉玉文説,懸挂式單軌列車也被稱為“城市直升機”,根據地形情況靈活多變,可彌補城市立體交通的不足,與城市高架橋等規劃融為一體。

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【糾錯】 責任編輯: 陳夢瑤
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