城市轨道交通车辆的发展趋势

城市轨道交通车辆的发展趋势

0车辆在轨道交通中的应用车辆是公共交通系统的核心，是确保城市公共交通安全、点和效率运营的关键。它的投资大，技术复杂，在一定程度上代表了城市公共交通技术的发展水平。国外的经验表明,车辆购置费占地铁设备总投资的45%~50%左右,占总投资的15%~20%左右。车辆在运营中零部件的维修费也占运营成本相当大的比重。因此,车辆国产化对降低工程造价,节省运营支出有重大意义。1国内城市轨道交通车辆发展现状及发展环境城市轨道交通车辆是一种集多学科技术的复杂机电产品,其总体设计是根据线路条件、用户需求来确定城市轨道交通车辆合理的技术参数、结构和机电装备的配置以及各系统、设备之间的接口关系。在贯彻和实施国家对城市轨道交通车辆国产化政策过程中,经过多年的发展,我国地铁车辆的技术水平有了很大的进步。在无摇枕转向架、车门、车辆贯通道以及内装饰材料等方面,国内厂家基本上实现了国产化;国内企业能够批量生产轻量化不锈钢车体、大断面铝合金车体;国产城市轨道交通车辆普遍购买安装了日本、欧洲等著名公司生产的各具特色的交流电气传动控制系统、模拟式微机控制电空制动系统。电传动系统及其控制系统、制动系统等是实现车辆国产化的关键,目前也取得了重大进展。上述先进技术的合理集成提升了国产车辆的档次,使我国城市轨道交通车辆总体技术接近世界先进水平。我国1967年自行研制出地铁车辆标志着我国掌握了地铁车辆总体设计技术。上世纪80年代,从日本东急车辆株式会社引进3辆地铁样车,充分吸收了日本地铁车辆的经验。上世纪90年代,上海、广州从德国批量进口地铁整车,并把欧洲地铁车辆的设计理念和相关标准引入中国。当前我国各城市地铁车辆的制造和使用所采用的技术模式及标准还不统一,因此,应尽快建立起我国城市轨道交通车辆标准体系。由于大部分生产电传动控制系统的国外大公司也生产整车,它们在车辆电气、制动控制原理研究上也具有很高的水平,这样就导致了一些国内城市轨道交通车辆整车生产企业对国外电气传动控制系统、制动系统厂商技术上的依赖。因此,这些企业在增强整车系统集成能力的同时,也需要在车辆“可靠性、可用性、可维护性、安全性(RAMS)”和“系统全寿命周期(LCC)”成本分析等方面多做工作。纵观我国城市轨道交通发展历程,城轨车辆国产化过程及其实施状况主要表现在以下几个方面:(1)上世纪60年代,建设北京地铁时,完全靠国内自己的力量建成了我国第1条地下铁道,从车辆到供电、通信、信号、通风、给排水、列车控制系统、人防设施、自动扶梯等100%国产化。(2)上世纪90年代初,随着我国国民经济的快速增长,轨道交通建设得到迅速发展,车辆需求日益增长,国产化率不断提高。上海、广州兴建地铁采用的是圆形隧道,供电制式为DC1500V架空线,上海地铁1、2号线和广州地铁1号线的建设由德国政府贷款,从西门子、(前)Adtranz进口了444辆地铁车辆[其中,上海地铁1号线分2批,第1批1992年96辆(斩波调压),第2批1998年78辆(VVVF);上海2号线2000年144辆(VVVF);广州1号线1997年126辆(VVVF)],其主要特点:车体长22.1m,车辆最大宽度3m。这种车辆在GB/T7928-2003“地铁车辆通用技术条件”中规定为A型车。这些车辆技术先进、质量上乘,但是,其每辆价格在100~200万美元之间,约为国产车的2~3倍。因此,国家适时地出台了一系列政策,要求“全部轨道车辆和机电设备的平均国产化率要确保不低于70%”(国发办20号文件),这从政策上保护并促进了我国城市轨道交通车辆装备制造业的健康发展。同时也应该看到,这些车辆的引进提升了我国地铁车辆的设计理念和相关标准,对我国地铁车辆的制造和运用产生了重要而深远的影响。此后,上海明珠线、广州地铁2号线、南京地铁1号线、深圳地铁一期工程(1号线和4号线)的VVVF交流传动A型车国产化的比例逐步提高,已由合资企业长春长客—庞巴迪轨道车辆有限公司与中国南车集团南京浦镇车辆厂负责整车组装、生产,改变了过去A型车全部从国外进口整车的局面,逐步走向国产化道路。2目前，中国a类地铁车辆的制造2.1市售地铁车辆中国南车集团株洲电力机车有限公司引进德国西门子公司技术,为上海明珠线二期工程项目(又称上海轨道交通4号线)生产A型车,共28列168辆,除头4列由西门子公司奥地利维也纳工厂制造外,其余24列144辆全部在中国南车集团株洲电力机车有限公司生产。首列地铁车辆于2005年1月7日由德国运到上海交货。最近中标深圳1号线续建工程(长度23.3km,从世界之窗至深圳机场)的156辆A型车,首列车将于2008年7月底开始交付,2010年1月完成所有车辆交付任务。由于上海地铁1号线使用的A型车为1992年从德国整车进口的直流传动地铁列车,与现有列车相比,存在着整体技术水平低、维修成本高、进口备件价格高等严重不足。上海地铁运营有限公司与中国南车集团株洲电力机车有限公司合作,决定将16列列车升级改造为交流传动,并在必要时将6辆编组扩编为8辆编组。当前102号列车的修复和升级改造已经完成。2.2阿尔斯通公司的研发中国南车集团南京浦镇车辆厂承担了上海明珠线168辆地铁车辆合作项目,这是该厂实施城轨车辆国产化后的第1个项目(于2004年交货)。按计划分阶段实施,其中第一阶段由法国生产样车,第二阶段由法国专家进行技术支持,主要零配件由法方提供,从第三阶段开始,除铝合金车体大模块在欧洲焊接外,车辆90%的制造工序在中国南车集团南京浦镇车辆厂完成。该厂潜心消化国外先进的物流组织、制造及生产工艺,目前转向架、铝合金车体等关键部件完全由中国制造,主要零配件已完全达到法国本土生产技术要求。中国南车集团南京浦镇车辆厂与阿尔斯通公司合作还赢得了上海地铁1号线延伸线地铁车辆续购的16列128辆地铁车辆大订单(按计划2006年8月交货)及上海地铁2号线西延线续购的21列168辆地铁车辆订单(首批12列96辆,第2批9列72辆)。此外,中国南车集团南京浦镇车辆厂还与法国阿尔斯通公司合作,为南京地铁1号线制造了120辆车辆,头1列6辆车在法国制造,其余19列114辆由中国南车集团南京浦镇车辆厂生产。这样,中国南车集团南京浦镇车辆厂(与法国阿尔斯通公司合作)已生产和订货的A型车共584辆。此外,最近还中标南京地铁2号线订货的144辆。2.3u2009缺乏标准的列车控制系统长春长客—庞巴迪(BOMBARDIER)轨道车辆有限公司为深圳地铁一期工程车辆供货数量达到22列计132辆,2004年5月24日,国产深圳地铁一期工程首列铝合金地铁客车在长春长客—庞巴迪轨道车辆有限公司下线。该车全部由庞巴迪公司按照欧洲及相关国际标准设计,最高运行速度为80km/h,列车6辆编组,4M2T,每3辆车组成一个控制单元,由直流1500V架空接触网供电;电传动系统采用先进的VVVF控制技术;通信和控制使用了最先进的列车网络控制技术,用数字信号代替模拟信号,提高了列车控制的准确性和安全性。ATO技术的采用,使列车既可由司机驾驶也可实现全自动驾驶。2.4车辆采购合同的签署日前,中国北车集团长春轨道客车股份有限公司在继签订上海地铁9号线306辆车辆采购合同后,再次签订了上海轨道交通7号线32列192辆地铁车辆的采购合同,按照合同要求,2008年10月交付首列车,2010年3月,32列A型车全部交付。2.5u2009上海轨道交通a型车上海轨道交通8号线(杨浦线)第一列国产化车辆在上海阿尔斯通交通设备有限公司完成总装、调试,2006年8月27日正式出厂。上海轨道交通8号线共28列168辆A型车。目前,国内厂家(包括合资企业)已制造了A型车辆共716辆。综上所述,到目前为止我国运营中和制造中的A型车(包括国产和进口)共1160辆。这样,目前国内将有(含已有)A型车数量:1160+1134(已订货)+450(规划)=2744辆表1为目前各城市地铁线路和制造厂运营、制造和订货A车的统计。3国内b型车采购情况除上述A型车外,目前我国轨道交通运营的大多数车辆是B型车,也有少部分C型车。各城市采用的VVVF交流传动B型车均由国内企业自行设计、制造,国产化率已达70%以上,只有少部分关键部件进口。国内企业已完全能够制造B型车,满足国内市场需求。表2为我国已建成的城市轨道交通线路与B、C型车辆的统计。表3为我国在建中城市轨道交通线路与B型车辆招标的统计。由表2可知,我国城市轨道交通线路总长达到334.93km,B、C型车辆总数为1630辆。由表3可知,我国在建中的城市轨道交通线路总长达到310.91km,车站总数为155个,车辆需求为1006辆。由表2和表3得出,当前我国运营和订货的B型(含上海莘闵线的68辆C型车)共有2636辆。4跨座式单轨交通系统重庆是我国著名山城,老城区道路坡道起伏大、弯道多、半径小、城市道路狭窄、人口密度大。要解决市民的出行就必须沿着既有道路的走向建设轨道交通。经过广泛的调查研究,重庆市决定选用跨座式单轨交通系统。这是我国第1条跨座式单轨交通系统,该工程还被列入西部大开发的十大工程之一。跨座式单轨交通系统在日本已有四十多年的历史,目前已建成通车的除较早的东京羽田机场线外,还有大阪、东京、多摩、小仓、冲绳等多条线路。重庆较新线(较场口—新山村)项目采用这种技术,通过中日合作方式生产这种车辆。整个项目21列车计84辆的国产化实施过程分4个阶段进行。第一阶段:从日立公司引进2列整车(8辆),中方参与日方的整车设计过程。第二阶段:中国北车集团长客股份公司制造车体及内装,转向架和牵引电气设备等关键部件由日立提供。第三阶段:从第13列车开始,用中国北车集团长客股份公司生产的转向架。第四阶段:对日立公司提供的牵引控制系统进行认真的研究和分析,实现国产化。现在双方的合资企业已经成立,为单轨车牵引控制系统的进一步国产化打下了良好的基础。5各集团之间、企业间的竞争低地板车辆就是现代化的有轨电车,亦称之为轻轨车辆。这种车辆起源于欧洲,目前,在欧洲、北美和日本都得到了广泛采用,它是在过去有轨电车的基础上,通过结构和控制的最新技术引进发展而来的。目前,轻轨交通在我国的发展还处于起步阶段。1993年,由湘潭电机厂负责,自行研制成功1辆QK6-750型6轴单铰接轻轨样车,填补了我国轻轨系统的空白。长春轨道交通环线一期工程采用了低地板轻轨系统。2001年11月25日,由湘潭电机股份有限公司为长春生产的2辆Q6W-1型6轴双铰接70%低地板车下线。该车由3个模块组成,长27.76m,宽2.65m,高小于3.7m。高/低地板距轨面高度865/350mm。2001年12月28日,长春轨道交通环线一期工程试通车。2002年10月30日开始试运行。大连市于2002年12月完成了全长12.5km的202路有轨电车现代化改造,建成了低地板轻轨交通。车辆采用大连现代轨道交通有限公司电车工厂与大连机车研究所等单位联合研制的DL6W型70%低地板车。2000年5月17日,第一辆DL6W型70%低地板车在大连现代轨道交通有限公司电车工厂成功下线。车辆由3个模块组成,长25.2m,宽2.6m,高3.37m。高/低地板距轨面高度880/400mm。2005年10月,唐山轨道车辆有限责任公司研制了1辆6轴双铰接70%低地板车。该车由3个模块组成,长29.736m,宽2.65m,高3.7m。高/低地板距轨面高度900/365mm。长春轨道客车股份有限公司制造的70%低地板国产化车辆,已批量生产,首批3辆列车已于2007年1月28日在当地召开的第七届亚洲冬季运动会前在长春正式投入运营。目前,国内已有8家地铁车、3家轻轨车整车生产企业,形成了城市轨道交通车辆装备制造业的多极化发展。这种变化在集团之间、企业之间形成了竞争的态势。满足了我国城市轨道交通的需求,同时也推动了城市轨道交通车辆技术的进步。目前,有些技术,如轨道交通车辆车体等技术已接近世界先进水平。6中国南车集团电传动与控制系统包括主电路高压电器箱、线路电抗器、制动电阻、VVVF逆变器、异步牵引电机、机械传动装置及电传动控制装置等。我国电传动与控制系统生产企业主要有:①湘潭电机股份有限公司(原湘潭电机厂)(北京1号线新车);②中国北车集团永济电机厂(北京13号线);③中国南车集团株洲电力机车研究所(沈阳、天津地铁)。此外,近些年,陆续建立一些合资企业,如:④株洲西门子牵引设备有限公司(广州3号线);⑤上海阿尔斯通牵引设备有限公司(上海3号线);⑥江苏轨道牵引传动工程技术研究中心(2003年参与了伊朗德黑兰地铁一号项目的投标,一举取得了350辆地铁牵引设备的订单);⑦大连东芝机车电气设备有限公司(大连轻轨)。其中,有国家发改委的定点企业(计预测428号),也有近年来新出现的交流电传动与控制系统的生产厂家。7研发能力由国家部门经营部完成制动系统是城轨交通车辆的关键部件之一,目前国内北京、上海等城市开通的地铁或轻轨采用的制动系统多为从国外引进产品。为提高城轨交通关键设备的国产化率和国产化水平,逐步形成专业化的产品设计、制造能力,满足我国城轨交通建设的需要,由国家发改委立项,完成了以下2项研发。①中国铁道科学研究院机辆所在消化吸收国外先进技术的基础上自主研发的城市轨道交通车辆制动系统,在天津滨海轻轨线路上,通过了10万km的载重和实际载客运行考核,目前在继续运营。国家发展改革委委员委托中国交通运输协会组织的专家组评审认为,该系统的各项技术指标达到了国外