重慶跨座式單軌交通裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化

◆ 何希和

作者：何希和，重慶市單軌交通工程技術(shù)研究中心常務副主任，重慶市軌道交通設(shè)計研究院副院長，總工程師，教授級高級工程師，重慶交通大學教授，從事城市軌道交通工程設(shè)計研究工作。

一、概述

重慶軌道交通2號線是我國首次從日本引進的、也是我國成功運行的跨座式單軌交通系統(tǒng)，具有轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強、噪聲低、工程造價低等優(yōu)點。隨著2號線的建設(shè)與運行，重慶市也在培育和發(fā)展跨座式單軌交通裝備產(chǎn)業(yè)，但存在以下問題，制約了我國跨座式軌道交通系統(tǒng)的推廣應用和單軌交通裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：

未完全掌握跨座式單軌車輛整車集成技術(shù)；

其車輛轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)關(guān)鍵部件未實現(xiàn)國產(chǎn)化；

其車輛牽引控制技術(shù)和信號系統(tǒng)處于空白；

跨座式單軌裝備系統(tǒng)有待標準化、規(guī)范化；

跨座式單軌交通裝備進口設(shè)備和備品備件造價高、維修成本高。

針對上述問題，在重慶市政府相關(guān)部門的支持下，由重慶市軌道交通（集團）有限公司牽頭，組織重慶市軌道交通設(shè)計研究院有限責任公司、重慶市城市單軌交通工程技術(shù)研究中心、重慶長客軌道車輛有限公司等企業(yè)、高校、科研院所，結(jié)合國家科技支撐計劃《跨座式單軌交通裝備研發(fā)》項目，重點進行跨座式單軌交通裝備系統(tǒng)集成、單軌車輛整車集成、單軌道岔等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)。

二、關(guān)鍵技術(shù)的研究內(nèi)容

跨座式單軌交通裝備關(guān)鍵技術(shù)重點進行以下研發(fā)，見圖1、圖2：

圖1 關(guān)鍵技術(shù)集成

圖2 裝備關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線

（一）車輛整車集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

通過單軌車輛整車集成關(guān)鍵技術(shù)研究，掌握整車和車體設(shè)計方法，建立數(shù)字化仿真設(shè)計平臺，開發(fā)轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件和電牽控制系統(tǒng)，完成整車系統(tǒng)集成，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)重點見圖3，研發(fā)路線見圖4。

圖3 整車集成研究內(nèi)容

圖4 整車集成關(guān)鍵技術(shù)研究路線

（二）跨座式單軌交通裝備系統(tǒng)集成技術(shù)研發(fā)

重點進行跨座式單軌交通技術(shù)標準；跨座式單軌交通裝備系統(tǒng)集成配套安裝調(diào)試、試驗及上線綜合調(diào)試技術(shù)標準及接口技術(shù)研究。同時針對跨座式單軌交通裝備與車輛相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進行技術(shù)攻關(guān)?？缱絾诬壗煌ㄑb備系統(tǒng)集成技術(shù)研發(fā)項目重點進行以下研究，見圖5。

圖5 系統(tǒng)設(shè)備集成研究內(nèi)容

三 關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)成果

（一）項目取得的成果

通過引進消化吸收再創(chuàng)新，以跨座式單軌交通的核心關(guān)鍵技術(shù)電牽控制關(guān)鍵部件、車輛運行監(jiān)控、車體與轉(zhuǎn)向架制造、系統(tǒng)集成等的關(guān)鍵技術(shù)為攻關(guān)重點。

國內(nèi)首次對跨座式單軌系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行系統(tǒng)性研究和裝備開發(fā)，通過“跨座式單軌交通裝備研發(fā)”項目的實施，構(gòu)建以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研深度結(jié)合的跨座式單軌交通裝備科技創(chuàng)新體系。

1、車輛系統(tǒng)集成技術(shù)

自主開發(fā)和掌握了車輛總體設(shè)計、車體結(jié)構(gòu)設(shè)計、造型設(shè)計和數(shù)字化仿真設(shè)計等整車系統(tǒng)集成設(shè)計、制造、試驗關(guān)鍵技術(shù)，形成了車輛整車和車體自主開發(fā)能力。形成了六編組列車、電空制動、VVVF和DCU控制器等34種新產(chǎn)品，填補了國內(nèi)空白，可完全取代進口。

2、車輛關(guān)鍵部件開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)

自主開發(fā)和掌握了電牽控制、電空制動、列車監(jiān)控與信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件研發(fā)，填補了國內(nèi)技術(shù)空白，形成了車輛關(guān)鍵部件自主開發(fā)能力，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。見圖7、8、9。

3、檢測維修設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)

掌握了軌道梁橋系統(tǒng)健康檢測的快速高效軌道梁晃動量檢測技術(shù)、軌道梁表面裂紋及缺損檢測關(guān)鍵技術(shù)、病害錨固螺桿檢測關(guān)健技術(shù)及其更換錨固螺桿設(shè)備的制造技術(shù)，實現(xiàn)了先進的基于機器視覺的自動檢測軌道梁晃動幅度的方法。

4、單軌可撓道岔關(guān)鍵技術(shù)

研究了將固定面板改進為可撓的道岔面板，具有凸輪和連桿等機構(gòu)的可撓裝置，將關(guān)節(jié)型道岔在轉(zhuǎn)轍時的折線狀態(tài)變換為圓弧狀態(tài)，可使列車通過道岔的速度由15km/h提高到25km/h，改善了列車通過道岔時乘員的舒適性，提高了道岔控制系統(tǒng)的準確性、可靠性和安全性。研制出單軌可撓道岔已成功應用于重慶軌道交通三號線。

5、單軌平移式道岔研發(fā)

研制出屬國際首創(chuàng)采用直線、曲線預成形的平移式道岔，采用獨特的驅(qū)動裝置、導向裝置、鎖定裝置，提高道岔運行穩(wěn)定性和可靠性。已成功應用于重慶軌道交通3號線。

6、列車自動防護和位置檢測、站臺門控制關(guān)鍵技術(shù)

研究了適用于單軌交通信號（ATP/TD）系統(tǒng)中的列車自動防護和位置檢測技術(shù)，定位停車以及實現(xiàn)車門與站臺門的聯(lián)動，站臺門主控制系統(tǒng)以及專用門控模塊DCM的設(shè)計制造調(diào)試技術(shù)，研發(fā)出功能樣機?？缱絾诬壛熊嘇TP與位置檢測系統(tǒng)填補了國內(nèi)空白。

7、車輛移動實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)和高架區(qū)間安全救援關(guān)鍵技術(shù)

車輛移動實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速無線接入技術(shù)的突破，解決了高速移動狀態(tài)下大容量數(shù)據(jù)的高速傳輸、無線系統(tǒng)基站間高速切換問題、無線系統(tǒng)加密、鑒權(quán)，QOS質(zhì)量保證和結(jié)合Mesh技術(shù)下系統(tǒng)無線頻率擴展的應用。掌握了單軌高架區(qū)間應急救援的裝備配置和研發(fā)技術(shù)，提出了適應單軌交通系統(tǒng)應急救援方法。

8、標準、專利等情況

本項目共形成國家標準2項，行業(yè)標準1項；授權(quán)發(fā)明專利17項，實用新型專利69項；軟件著作權(quán)2項，編著1部。

（二）項目創(chuàng)新點

1、系統(tǒng)掌握了跨座式單軌車輛總體設(shè)計方法、數(shù)字化仿真設(shè)計技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，填補了我國該領(lǐng)域的技術(shù)空白；國內(nèi)外首次成功開發(fā)出全動車六編組單軌列車，并成功應用于重慶軌道交通3號線。

2、系統(tǒng)掌握了車體結(jié)構(gòu)設(shè)計、轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件制造和電牽控制等核心技術(shù)，并成功進行了三大部件的車輛系統(tǒng)集成。

3、系統(tǒng)掌握了跨座式單軌交通道岔、自動超速防護（ATP）子系統(tǒng)與位置檢測（TD）子系統(tǒng)、移動實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)等關(guān)鍵性系統(tǒng)設(shè)備的開發(fā)技術(shù)，國內(nèi)外首次開發(fā)出單軌平移道岔。

4、形成了GB50458-2008跨座式單軌交通設(shè)計規(guī)范、GB50614-2010跨座式單軌交通施工及驗收規(guī)范、CJ/T287-2008跨座式單軌交通車輛通用技術(shù)條件、重慶市跨座式單軌交通系統(tǒng)設(shè)備工程施工質(zhì)量驗收評定辦法等國家、行業(yè)和地方標準，建立了我國單軌交通技術(shù)標準體系。

四、單軌產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)

（一）重慶市軌道交通裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

1、提出了重慶市軌道交通裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略：培育和建設(shè)一個整車生產(chǎn)基地；同步發(fā)展整車和零部件兩個體系；

2、明確重慶市軌道交通裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點是以車輛制造為主，以B型地鐵車輛為重點，單軌車輛為特色；

3、在產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建上，提出了一個以車輛、機電裝備為主導的產(chǎn)業(yè)鏈，形成規(guī)模化的軌道交通裝備工業(yè)結(jié)構(gòu)體系和產(chǎn)業(yè)集群。

（二）單軌交通產(chǎn)業(yè)化成果

1、跨座式單軌交通車輛

重慶長客軌道車輛有限公司: 占地約37hm2，目前已形成年產(chǎn)500輛，年維修能力100輛軌道車輛及其零部件總成的生產(chǎn)能力。到2013年底，重慶長客軌道車輛有限公司已經(jīng)完成組裝單軌車輛超過530輛，已交付重慶軌道交通投入運營。

單軌車輛及地鐵車輛齒輪箱：重慶汽研院承擔了重慶軌道交通3號線一、二期工程40列車齒輪箱生產(chǎn)。具備年生產(chǎn)2000臺套軌道車輛齒輪箱總成和基礎(chǔ)制動裝置的能力。

株洲南車時代電氣股份有限公司和青島四方車輛研究所有限公司成功開發(fā)了基于IGBT器件、符合TCN車載網(wǎng)絡(luò)接口標準的大功率交流傳動及其控制系統(tǒng)。具備了批量制造單軌電牽傳動和控制系統(tǒng)供貨的能力。

2、單軌道岔

重慶華渝電氣儀表總廠等單位承擔重慶軌道交通2號線、3號線一期二期工程單軌關(guān)節(jié)型道岔，二期工程關(guān)節(jié)可撓道岔。

3、站臺安全門/屏蔽門

重慶川儀總廠已經(jīng)完成重慶軌道交通2號線一期工程、3號線一期、二期、1號線全線站臺站臺門、成都地鐵二號線全線站臺門。

已形成年產(chǎn)3000套站臺門的生產(chǎn)能力。

4、工程總承包

重慶單軌交通工程公司承擔重慶3號線一期工程土建項目，3號線二期，2、3號線南延伸工程土建及設(shè)備總承包項目，1號線、6號線土建工程。

（三）產(chǎn)業(yè)化成果

1、建成重慶跨座式單軌整車生產(chǎn)基地。

2、形成整車零部件生產(chǎn)基地，具備協(xié)作配套能力。

3、形成跨座式單軌交通裝備產(chǎn)業(yè)鏈，具備產(chǎn)值超過百億元裝備的生產(chǎn)能力。

4、開發(fā)/研發(fā)新產(chǎn)品63項。

五、結(jié)束語

通過產(chǎn)學研用合作，引進消化吸收再創(chuàng)新，攻克核心技術(shù)，掌握了跨座式單軌交通關(guān)鍵技術(shù)，填補了我國在跨座式單軌交通裝備關(guān)鍵技術(shù)上的空白，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)成果，培育和發(fā)展了跨座式單軌交通裝備戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)，擴大了跨座式單軌交通系統(tǒng)的推廣與應用。支撐重慶市成為國內(nèi)唯一、世界知名的跨座式單軌交通裝備制造業(yè)基地，將為其他城市跨座式單軌交通提供技術(shù)支持和裝備保障。