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悬挂单轨车怎么“跑”

来源:科技日报 作者:矫阳 2017年07月28日 08:34
[导读] 火车不在轨道上,而是挂在轨道下,最高运行时速80公里,悬挂单轨车是怎么跑的?

本报记者 矫阳


只有一根轨道,架在距地面5米以上的空中。火车不在轨道上,而是挂在轨道下,最高运行时速80公里。

7月20日,中车四方股份公司在青岛上演了这样一出“科幻”场景。

由中车四方股份公司研制的悬挂式单轨列车,正式进入型式试验和试运行阶段。车辆可实现3—5列灵活编组,载客量可达到300—510余人。

试验数据表明,时速80公里为目前国内最高速度等级。此外,成本低,爬坡能力高,安全又舒适均是这辆车最大的亮点。

悬挂单轨车是怎么跑的?

高铁悬挂 坐车舒服

悬挂式单轨列车又被称为“空轨”“空中列车”,是一种轻型、中速、中运量、低成本的新型公共交通方式。适用于景区、山地、城市。

速度这么高,在空中悬挂着跑,会不会很颠?“我们这款车的舒适度是很高的。”技术中心副主任、该项目技术负责人刘玉文说。

这是怎么做到的?

原来,为提升运营安全性和乘客舒适度,这辆悬挂单轨车采用了高铁技术“空气弹簧悬挂结构”技术。

“空气弹簧俗称气囊、气囊式气缸,在可伸缩的密闭容器中可以压缩空气,是一种利用空气弹性作用的弹簧。”刘玉文说,空气弹簧的隔振效率比金属弹簧和橡胶弹簧效果都要好,且体积小容易安装。

看看这辆车都在什么地方用了“空气弹簧悬挂结构”。

车辆转向架采用高速动车组的空气弹簧悬挂结构,通过高铁技术平移,最大程度地过滤车辆在运行中产生的颠簸。

据介绍,空气弹簧处在列车车体和车轮的中间位置,即轨道和车体之间,用于承受车体的重量;在悬挂式单轨列车运行中,车轮产生的震动会向车体传递,空气弹簧起到减振作用。

“这列车采用了两层减震。”刘玉文说,车辆转向架采用的是橡胶轮,不仅提高了车轮和轨道之间的粘着力,与钢制车轮相比,还能明显减轻振动。

另外,在轨道交界面上,还布设了橡胶弹簧,实现振动轻、噪音低的功能。

这么多弹簧,想不平稳都难。

永磁电机 爬坡带劲

这款单轨悬挂车的爬坡能力强劲。“最大爬坡能力达到100‰(列车前行1000米后高度上升100米),是普通地铁车辆爬坡能力的三倍以上,可在地形崎岖陡峭的山区灵活运行,并保证具有较高的安全性和舒适度。”刘玉文说。

这又是用了啥新技术?“为提高车辆运行和爬坡性能,悬挂式单轨列车采用了新型的永磁电机。”刘玉文透露。

永磁电机,采用永磁体生成电机的磁场,无需励磁线圈和电流。与普通电机相比,永磁电机因在转子上安装有永磁体,磁极制成后,不需通电源即可维持其磁场。

“永磁电机的特性,使其具有功率大、体积小、噪音低、重量轻的优势,能达到更好的运行效率。”刘玉文说,正是选择了永磁电机,使中车四方股份公司研发的悬挂式单轨车辆爬坡能力更强。

“随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展,永磁电机已经广泛应用于轨道列车领域。”刘玉文告诉记者,中车四方股份公司研制的悬挂式单轨列车、跨座式单轨列车以及北京地铁8号线的一列试验地铁车辆,均采用了永磁电机技术。

轨道“抱”车 风雨无阻

与传统轨道车辆“压”在轨道上运行相比,悬挂式单轨列车的轨道位于车体的正上方,因此转向架也设置在车辆上方,其车轮在轨道内部滚动运行。

火车悬挂着跑,这是怎么做到的?

“与传统设计相反,车辆和轨道位置完全反过来了。空轨的轨道变成了环形轨道,‘抱’着列车的转向架运行。”刘玉文解释说。

从轨道的截面来看,环形轨道呈现“C”字型,且开口朝下,转向架和车体通过这个开口连接在一起。

转向架车轮也被“抱”在环形轨道内,在“C”字型开口的内部两侧滚动运行。

“尽管车辆和轨道结构发生变化,但从运行机理上来说,悬挂式单轨列车依旧是车轮滚动带着车辆前行,区别在于‘空轨’车轮接触到的是轨道内侧位置。”刘玉文说。

这样的“抱轨”结构,让轨道与列车的“腿”融为一体,运行时车辆悬挂在高空轨道上,行驶中既不受雨雪天气影响,也不会有脱轨的风险。

成本大减 标准最高

对于乘客最关心的单轨悬挂车辆的安全性能,刘玉文说,列车采用的是欧洲最严苛的BS6853 I级安全标准,安全性能最优。

“设置了多种主/被安全装置。如全车监控系统、蓄电池救援、联挂救援等装置,保证乘客在遇到危险时快速安全逃生。”刘玉文介绍。

另外,由于转向架的车轮位于轨道内部,在“C”字型开口的两侧位置,与普通列车的车轮在车体两侧相比,距离变得更近,因此可减小转弯半径,提高运行效率。

有这么多优点,那么使用悬挂车交通方式,成本会不会很高?答案是否定的。

“相对地铁车辆,悬挂单轨列车具有造价低,建设周期短的优势。”刘玉文透露,悬挂车轨道梁可以在工厂预制,运抵现场进行组装,现场施工时间短,对地面交通影响小。

资料显示,悬挂式单轨列车轨道的经济性能还有许多。比如曲线半径小,占用地面空间少,拆迁工程量可显著降低,节约成本投入,仅为地铁成本的三分之一。相对于地面有轨电车,悬挂车避开了与地面车辆混跑的问题,具有安全、准点、载客能力强等优势。

“因为悬挂在距地面5—10米的空中,这种交通形式还可以提高城市空间利用率。”刘玉文说,悬挂式单轨列车也被称为“城市直升机”,根据地形情况灵活多变,可弥补城市立体交通的不足,与城市高架桥等规划融为一体。

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[责任编辑:chenjie]
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