城市轨道交通最新技术及评定

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1、城市轨道交通最新技术及评定【摘要】文章对城市轨道交通系统进行分类、并对其最新发展和商业化运营趋势及其所用的安全评定方法进行了论述。【关键词】：城市轨道交通系统；商业化运营；评定0前言在日本，80年代开始商业运营的新型交通系统，作为介于火车和汽车之间的中型交通系统，是城市轨道交通系统的主力。然而，近来研究的重点是轻轨交通（LRT）、现代城市有轨电车、以及采用线性电动机等新技术的城市轨道交通系统。这些系统开始在日本的一些地方投入商业运营。鉴于国际标准，制定无人操作标准，执行IEC62278标准，加强可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）管理。在新型

2、城市轨道交通系统投入商业运营前，须以不同的方法对其进行评定。因此，本文用实例论述了对城市轨道交通系统的最新发展和商业化运营趋势及所用的评定方法。1城市轨道交通系统分类一般来说，铁道交通系统使用钢制车轮和钢轨对车辆进行支承和导向，并使用车上旋转电动机产生的粘着力驱动。司机根据道旁或司机室的信号进行操作。不过，城市轨道交通系统并不都是这种类型。下面对包括城市轨道交通系统在内的铁道运输系统进行分类。1.1按支承/导向和驱动系统来分类根据定义，不需要长距离运行的城市轨道交通系统，就运行区域来说具有灵巧的特点。例如，现有无车载驱动电动机的系统，又有非接触支承和

3、导向的系统。图1是根据车辆的支承/导向和驱动技术对城市轨道交通系统进行的分类。驱动列车的旋转电动机系统，可进一步分类为车载电动机和地面电动机。1.1.1用车载旋转电动机驱动某些城市轨道交通系统如传统铁道系统一样使用车载旋转电动机驱动车轮，但存在一些不同。轻轨车辆系统没有车轴，电动机装在车体上或装在转向架构架上以便降低车辆地板高度。新型交通系统，使用橡胶轮胎支承和驱动，用导向轮导向。另外还有使用带传动装置车载旋转电动机的车辆，陡坡运行时用永磁系统（替代车轮驱动力）。1.1.2用地面旋转电动机驱动架空索道和缆车一般都用地面旋转电动机，将电动机的驱动力转换

4、为缆索的线性运动。这些早已投入商业运营，主要用于旅游景点。然而，近年来，它们被作为城市轨道交通系统。缆索驱动的缺点是缺乏导向稳定性。解决该问题的方法是，在架空索道上采用减阻装置、翼板和阻尼器等来改善风阻，以及在OTIS上使用导向轮导向。高架铁道系统的导向，与悬挂单轨铁道的一样，由导向轮和支承梁导向以减小风的影响。在这种系统中，梁用于支承，而缆索仅用于驱动。1.1.3车载线性电动机的一次侧驱动80年代后期，线性电动机在工业上的应用得到积极推进，直接驱动的优点开始得到广泛的认可。对于铁路上的应用，平板式电动机和无粘着驱动的优点开始引人关注。使用线性电动机

5、的第一个商业运营系统是用线性电动机的地铁。在该系统中，像传统铁道系统一样，车轮的支承和导向由铁制车轮和轨道提供，只是驱动是由车辆上线性感应电动机一次侧（装在车上的供电线圈）提供（图2）。采用该系统的初衷是，试图利用线性电动机的平稳性来减小隧道截面，以降低地铁昂贵的建设费用。然而，从技术上讲，这是一个具有开拓意义的系统，它只需使用与传统逆变器相同的驱动控制方法，使得线性电动机能在铁道上使用（图3）。这种系统于1990年3月首次在大扳交通局的地铁7号线开始商业运营，随后在东京交通局的地铁12号线（1991年）和神户市的Kaigan线（2001年）上运营。

6、最近，福冈和横滨正在建设使用这种系统的铁路线。线性电动机驱动在商业化运营中取得进展，从而加快了使用线性驱动技术的磁悬浮铁路的商业化运营（图4）。与传统铁路相比，磁悬浮铁路的特点是用线性电动机驱动和用常导磁悬浮支承及导向。线性电动机驱动已经在采用线性电动机的地铁通过了安全评定，所以只需对悬浮控制的安全性作评定。为此，运输部在Oe磁悬浮试验线上进行了广泛试验，并对试验数据进行了收集和评定，认定该系统无安全问题。此后将其添加到铁路商业法（专用铁路）中。使用该系统的TobuKyuryo线路计划于2005年投入运营。与上述系统相似，OTIS系统由线性感应电动机

7、驱动，由空气悬挂系统支承（用导向轮导向）。政府（运输部）、学术界、包括该行业（OTIS）的有关团体与专家组成的委员会（东京大学Shoda教授为主席）为该系统设定了试验项目以及进行安全评定。线性感应电动机驱动通过了安全性能评定，因此这次评定主要集中在空气悬挂系统控制的安全性上。结果表明，OTIS系统在运行速度低于50km/h时没有安全问题。1.1.4地面线性电动机一次侧驱动上述的线性电动机的工作原理是，一次侧在车辆系统中，在该车辆系统使用了线性感应电动机，电源侧线圈装在车上。虽然这种驱动系统与线性电动机地铁、HSST和OTIS的支承和导向方式不同，但就

8、驱动方法而论，在技术上是相同的。然而，城市轨道交通系统则是将一次侧装在地面系统中，而供电侧线圈装在地面上。虽