城市轨道交通车辆技术发展趋势

更新时间:2021-01-27

中车长春轨道客车股份有限公司,简称“长客股份”,是中国中车集团(原中国北车集团)的控股子公司之一,产品包括铁路客车、动车组、城轨车以及有轨电车等。长春轨道客车位于吉林省长春市,前身为“铁道部长春客车厂”,始建于1954年,至今已经成为中国最大的铁路客车和城市轨道车辆的研发、制造和出口基地。

该公司是国内行业中出口最早、出口数量最多的企业。产品已出口到美国、澳大利亚、巴西、泰国、沙特、新加坡、新西兰、阿根廷、埃塞俄比亚、中国香港等20多个国家和地区,出口车数量累计超过8900辆,签约额超过120亿美元。



城市轨道交通车辆发展历程

1863年1月,世界第一条地铁伦敦“大都会地区铁路”正式运营,由于当时电力尚未普及,使用的是蒸汽机车作为牵引。

1969年10月国内第一条地铁在北京开通。城轨车辆经过近50年的发展,历经从无到有,从落后到先进,从进口到出口。车辆也经历了第一代、第二代及第三代的更新换代。第一代地铁技术的典型特征为牵引系统采用直流牵引电机和简单的调速装置,体积庞大。功率密度低、需要换向器,维护工作量大;制动系统采用模拟制动,控制精度不高;多种列车网络总线、网络拓扑结构并存,无统一的国际标准约束,不能实现互联互通,统一性、实时性差;列车采用人工驾驶、列车速度和停车精度控制差。

第二代地铁技术的典型特征为牵引系统采用交流异步电机和VVV逆变器;大量采用通讯速率低的网络总线结构,实时性、可靠性、标准化有很大提高,但通讯速率以及可靠性需进一步提高;列车采用ATP防护下的自动驾驶,速度和停车精度控制较高。

自第一代自主探索阶段1971年北京1号线率先投入运营,经过第二代两个阶段的发展,中国地铁车辆已从低速低效的第一代技术产品经第二代过渡到技术的下一代列车,随着新材料、新技术、新结构的发展,车辆综合技术性能和系统技术水平也逐步升级,未来将实现列车智能化。节能环保、综合舒适性的方向发展。

城市轨道交通车辆技术发展方向

2015年,国务院发布《中国制造2025》,明确大力推动重点领域突破发展,提出围绕先进轨道交通装备等10大领域建设制造业创新中心;2019年,国务院发布《交通强国建设纲要》,明确强化前沿关键科技研发;大力发展智慧交通,推动大数据、互联网、人工智能等新技术与交通行业深度融合;完善科技创新机制;2020年轨道交通协会牵头发布了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》,定义了:中车城市轨道车辆的发展方向是智慧列车,并定量的规定了建设智慧列车的目标和计划。

随着科学技术的进步,城市轨道交通系统逐步展现出愈加多样化的趋势。基于车辆全寿命周期内的安全舒适、智能先进、节能环保是下一步重点研究的目标。

1、非接触式障碍物及脱轨检测技术

充分利用激光雷达和机械视觉的各自优势,以非接触的方式实现;中距离和远距离障碍识别,保无人驾驶列车的行车安全。同时,利用机械接触的方式检测轨道上体积较小的障碍物,提高了障碍物检测适用范围,增强了可靠性和准确性,基于三轴加速度传感器的脱轨检测。

2、雷达防护系统

雷达辅助防护系统利用航天领域二次雷达技术转化,高精密、高实时测量前后车距,实现列车的实时防护。系统独立于信号系统,能在隧道高架等复杂电磁环境中对探测范围内的前方同轨列车或指定点进行探测和预警,避免列车追尾事故的发生;在ATP故障模式下,列车雷达辅助防护系统可以精确测量列车之间的距离,提高列车运营效率。

3、轨检技术

使用将摄像机和传感器安装在轨道检测梁里面,测量轨道的相关信息,传递给主机后对采集到的数据进行算法处理,得到轨道几何参数。对轨道的轨距、左右高低、水平超高、三角坑、侧面磨耗等信息可以进行处理并报警,缩短工人的检查轨道时间,大大减少了人工劳动量。


素材来源:中车长春轨道客车股份有限公司电气主管设计师王子超