重慶跨座式單軌交通裝備研發及產業化

◆ 何希和

作者：何希和，重慶市單軌交通工程技術研究中心常務副主任，重慶市軌道交通設計研究院副院長，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，具有轉彎半徑小、爬坡能力強、噪聲低、工程造價低等優點。隨著2號線的建設與運行，重慶市也在培育和發展跨座式單軌交通裝備產業，但存在以下問題，制約了我國跨座式軌道交通系統的推廣應用和單軌交通裝備產業的發展：

未完全掌握跨座式單軌車輛整車集成技術；

其車輛轉向架系統關鍵部件未實現國產化；

其車輛牽引控制技術和信號系統處于空白；

跨座式單軌裝備系統有待標準化、規范化；

跨座式單軌交通裝備進口設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計研究院有限責任公司、重慶市城市單軌交通工程技術研究中心、重慶長客軌道車輛有限公司等企業、高校、科研院所，結合國家科技支撐計劃《跨座式單軌交通裝備研發》項目，重點進行跨座式單軌交通裝備系統集成、單軌車輛整車集成、單軌道岔等關鍵技術的研發及產業化技術攻關。

二、關鍵技術的研究內容

跨座式單軌交通裝備關鍵技術重點進行以下研發，見圖1、圖2：

圖1 關鍵技術集成

圖2 裝備關鍵技術研發及產業化技術路線

（一）車輛整車集成關鍵技術研發

通過單軌車輛整車集成關鍵技術研究，掌握整車和車體設計方法，建立數字化仿真設計平臺，開發轉向架關鍵零部件和電牽控制系統，完成整車系統集成，實現產業化，研發重點見圖3，研發路線見圖4。

圖3 整車集成研究內容

圖4 整車集成關鍵技術研究路線

（二）跨座式單軌交通裝備系統集成技術研發

重點進行跨座式單軌交通技術標準；跨座式單軌交通裝備系統集成配套安裝調試、試驗及上線綜合調試技術標準及接口技術研究。同時針對跨座式單軌交通裝備與車輛相關的關鍵技術進行技術攻關。跨座式單軌交通裝備系統集成技術研發項目重點進行以下研究，見圖5。

圖5 系統設備集成研究內容

三 關鍵技術研發成果

（一）項目取得的成果

通過引進消化吸收再創新，以跨座式單軌交通的核心關鍵技術電牽控制關鍵部件、車輛運行監控、車體與轉向架制造、系統集成等的關鍵技術為攻關重點。

國內首次對跨座式單軌系統關鍵技術進行系統性研究和裝備開發，通過“跨座式單軌交通裝備研發”項目的實施，構建以企業為主體、市場為導向、產學研深度結合的跨座式單軌交通裝備科技創新體系。

1、車輛系統集成技術

自主開發和掌握了車輛總體設計、車體結構設計、造型設計和數字化仿真設計等整車系統集成設計、制造、試驗關鍵技術，形成了車輛整車和車體自主開發能力。形成了六編組列車、電空制動、VVVF和DCU控制器等34種新產品，填補了國內空白，可完全取代進口。

2、車輛關鍵部件開發與產業化技術

自主開發和掌握了電牽控制、電空制動、列車監控與信息系統關鍵技術和轉向架關鍵零部件研發，填補了國內技術空白，形成了車輛關鍵部件自主開發能力，并實現了產業化。見圖7、8、9。

3、檢測維修設備關鍵技術

掌握了軌道梁橋系統健康檢測的快速高效軌道梁晃動量檢測技術、軌道梁表面裂紋及缺損檢測關鍵技術、病害錨固螺桿檢測關健技術及其更換錨固螺桿設備的制造技術，實現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、單軌可撓道岔關鍵技術

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的可撓裝置，將關節型道岔在轉轍時的折線狀態變換為圓弧狀態，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

研制出屬國際首創采用直線、曲線預成形的平移式道岔，采用獨特的驅動裝置、導向裝置、鎖定裝置，提高道岔運行穩定性和可靠性。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、站臺門控制關鍵技術

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

7、車輛移動實時視頻監控系統和高架區間安全救援關鍵技術

車輛移動實時視頻監控系統實現了高速無線接入技術的突破，解決了高速移動狀態下大容量數據的高速傳輸、無線系統基站間高速切換問題、無線系統加密、鑒權，QOS質量保證和結合Mesh技術下系統無線頻率擴展的應用。掌握了單軌高架區間應急救援的裝備配置和研發技術，提出了適應單軌交通系統應急救援方法。

8、標準、專利等情況

本項目共形成國家標準2項，行業標準1項；授權發明專利17項，實用新型專利69項；軟件著作權2項，編著1部。

（二）項目創新點

1、系統掌握了跨座式單軌車輛總體設計方法、數字化仿真設計技術等關鍵技術，填補了我國該領域的技術空白；國內外首次成功開發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、系統掌握了車體結構設計、轉向架關鍵零部件制造和電牽控制等核心技術，并成功進行了三大部件的車輛系統集成。

3、系統掌握了跨座式單軌交通道岔、自動超速防護（ATP）子系統與位置檢測（TD）子系統、移動實時視頻監控系統等關鍵性系統設備的開發技術，國內外首次開發出單軌平移道岔。

4、形成了GB50458-2008跨座式單軌交通設計規范、GB50614-2010跨座式單軌交通施工及驗收規范、CJ/T287-2008跨座式單軌交通車輛通用技術條件、重慶市跨座式單軌交通系統設備工程施工質量驗收評定辦法等國家、行業和地方標準，建立了我國單軌交通技術標準體系。

四、單軌產業化基地建設

（一）重慶市軌道交通裝備制造產業發展規劃

1、提出了重慶市軌道交通裝備制造產業發展戰略：培育和建設一個整車生產基地；同步發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業發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、在產業鏈構建上，提出了一個以車輛、機電裝備為主導的產業鏈，形成規?；能壍澜煌ㄑb備工業結構體系和產業集群。

（二）單軌交通產業化成果

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500輛，年維修能力100輛軌道車輛及其零部件總成的生產能力。到2013年底，重慶長客軌道車輛有限公司已經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。具備年生產2000臺套軌道車輛齒輪箱總成和基礎制動裝置的能力。

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了基于IGBT器件、符合TCN車載網絡接口標準的大功率交流傳動及其控制系統。具備了批量制造單軌電牽傳動和控制系統供貨的能力。

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節型道岔，二期工程關節可撓道岔。

3、站臺安全門/屏蔽門

重慶川儀總廠已經完成重慶軌道交通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3000套站臺門的生產能力。

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備總承包項目，1號線、6號線土建工程。

（三）產業化成果

1、建成重慶跨座式單軌整車生產基地。

2、形成整車零部件生產基地，具備協作配套能力。

3、形成跨座式單軌交通裝備產業鏈，具備產值超過百億元裝備的生產能力。

4、開發/研發新產品63項。

五、結束語

通過產學研用合作，引進消化吸收再創新，攻克核心技術，掌握了跨座式單軌交通關鍵技術，填補了我國在跨座式單軌交通裝備關鍵技術上的空白，形成了自主知識產權成果，培育和發展了跨座式單軌交通裝備戰略性新型產業，擴大了跨座式單軌交通系統的推廣與應用。支撐重慶市成為國內唯一、世界知名的跨座式單軌交通裝備制造業基地，將為其他城市跨座式單軌交通提供技術支持和裝備保障。