文/ 崔麗媛
11月21日下午，“世界第一列以鋰電池動(dòng)力包為牽引動(dòng)力的空中懸掛式軌道列車(chē)”在成都投入試運(yùn)行。因其令人耳目一新的運(yùn)行方式，空中懸掛式軌道列車(chē)又被外界形象的稱(chēng)為“空鐵”。自9月30日在掛線成功后，“空鐵”引發(fā)社會(huì)熱議。
中國(guó)的高鐵建設(shè)在全世界都是出了名的，我們除了能拼速度、拼長(zhǎng)度，我們還可以拼腦洞。我們印象中的火車(chē)類(lèi)交通工具主要就是地下跑的地鐵和地上跑的列車(chē)，但是，我如果告訴你火車(chē)能在空中跑你相信么？不是飛機(jī)，是列車(chē)！11月21日，世界首條新能源空鐵在四川成都雙流西南航空港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行成功試跑。
新能源空鐵，未來(lái)潮流趨勢(shì)？
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高，汽車(chē)已成為城市居民的日常交通工具，這使得城市地面交通變得不堪重負(fù)，對(duì)環(huán)境也造成了惡劣影響。為緩解地面交通壓力，各個(gè)大城市均大力發(fā)展地下鐵道，但修建地鐵成本高周期長(zhǎng)，路網(wǎng)有限，在許多交通擁堵的中小城市還無(wú)力修建。因此，發(fā)展技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能環(huán)保、靈活方便的空中新型軌道交通是必然的選擇。目前，世界各國(guó)在開(kāi)發(fā)空中交通資源時(shí)，新型懸掛式單軌交通受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。
新能源空鐵是指以鋰電池動(dòng)力包為動(dòng)力源的空中懸掛式軌道列車(chē)系統(tǒng)。這是一款我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型軌道交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用新能源、新材料、新設(shè)計(jì)、集成若干相關(guān)成熟技術(shù)建造。系統(tǒng)具有平穩(wěn)舒適安全性高、節(jié)能環(huán)保噪音低、占地少適應(yīng)性強(qiáng)、建設(shè)工期短難度小、景象美觀視野開(kāi)闊等優(yōu)點(diǎn)，是適合中國(guó)國(guó)情，對(duì)未來(lái)中國(guó)城鄉(xiāng)與城際之間實(shí)現(xiàn)立體交通對(duì)接、中心城市交通樞紐一體化銜接、熱點(diǎn)旅游景區(qū)覆蓋的現(xiàn)代新型交通系統(tǒng)。主要適用于中等城市公共交通干線；機(jī)場(chǎng)航站樓間的接駁線；旅游區(qū)、主題樂(lè)園等往返線或景點(diǎn)間環(huán)線；高鐵、城際鐵路、長(zhǎng)途汽車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、碼頭的連接線；地鐵、輕軌、汽車(chē)站至城市中心區(qū)的連接線；大型商務(wù)區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、功能場(chǎng)館內(nèi)部交通線。
國(guó)際上較早開(kāi)展懸掛式單軌交通研究并投入實(shí)際運(yùn)營(yíng)的代表性國(guó)家是德國(guó)和日本，他們通過(guò)不斷的研發(fā)改進(jìn)，積累了較系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
在國(guó)內(nèi)，由中國(guó)科學(xué)院院士、西南交通大學(xué)首席教授翟婉明任總設(shè)計(jì)師，中唐空鐵集團(tuán)有限公司發(fā)起，聯(lián)合中國(guó)中車(chē)、中國(guó)中鐵等七家大型國(guó)營(yíng)企業(yè)協(xié)同研制，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，成功完成了第一條新能源空鐵列車(chē)試驗(yàn)線，并于2016年9月30日成功掛線。地方政府為有效緩解城市交通壓力也積極規(guī)劃，目前已有四川、陜西、貴陽(yáng)、溫州、青島、天津、上海、濟(jì)南、武漢等省市有建設(shè)懸掛式單軌交通的明確意向，規(guī)劃里程總計(jì)已近300km。
總而言之，無(wú)論是德國(guó)還是日本的懸掛式單軌交通目前均采用高壓直流供電。隨著我國(guó)大力推行節(jié)能環(huán)保政策，新能源在軌道交通產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。中唐空鐵集團(tuán)有限公司研發(fā)基于動(dòng)力型鋰電池的電動(dòng)懸掛式單軌交通系統(tǒng)是開(kāi)拓性課題，具有重大的社會(huì)效益和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。
“熊貓”空鐵，大膽且創(chuàng)新
11月21日下午，新能源空鐵總設(shè)計(jì)師、中科院院士翟婉明院士宣布：世界首條新能源空鐵試驗(yàn)線成功投入運(yùn)行。記者登上這輛熊貓空鐵試乘體驗(yàn)。這條全長(zhǎng)1.4公里多的新能源空鐵試驗(yàn)線，呈U字型環(huán)繞位于成都雙流空港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的中唐空鐵產(chǎn)業(yè)基地。
據(jù)悉，整條試驗(yàn)線由乘客車(chē)站、一條正線軌道、一條副線及列車(chē)、靜調(diào)庫(kù)等相關(guān)配套設(shè)備構(gòu)成，可以完全真實(shí)地模擬新能源空鐵在實(shí)際運(yùn)行中的直線、彎道、爬坡等性能，并通過(guò)10000公里的運(yùn)行測(cè)試，形成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，為新能源空鐵商業(yè)化，進(jìn)入大眾日常生活，改善中國(guó)城市交通擁堵打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
這條“熊貓”空鐵不僅設(shè)計(jì)大膽，而且創(chuàng)新點(diǎn)頗多。例如，它用鋰電池替代高壓電，屬世界首創(chuàng)。翟婉明表示，此前德國(guó)和日本雖然已經(jīng)擁有“空鐵”相關(guān)技術(shù)，但其動(dòng)力采用高壓電網(wǎng)，而中國(guó)研制的首列新能源“空鐵”，創(chuàng)造性地用鋰電池包代替高壓電用于列車(chē)的動(dòng)力，屬于世界首創(chuàng)。
其次，它應(yīng)用了車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論，保證了空鐵系統(tǒng)優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能。
空鐵交通系統(tǒng)的車(chē)輛、軌道梁及支柱在行車(chē)條件下是一個(gè)相互作用和相互影響的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，由于軌道梁的自振頻率及運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的激振頻率均較低，在某些條件下極有可能發(fā)生共振，從而嚴(yán)重影響行車(chē)的平穩(wěn)性和軌道結(jié)構(gòu)的運(yùn)用安全性。而這僅僅靠軌道梁設(shè)計(jì)、車(chē)輛設(shè)計(jì)本身是無(wú)法解決的。因此，必須從車(chē)輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能匹配的角度，對(duì)車(chē)輛參數(shù)、軌道參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析評(píng)估及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
此外，空鐵屬于一種全新制式的軌道車(chē)輛、其頂層參數(shù)可循資料極少。在制定車(chē)輛總體方案時(shí)，需要兼顧空鐵特點(diǎn)、技術(shù)先進(jìn)性和各系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈制造可行性。特別是車(chē)輛轉(zhuǎn)向架和車(chē)體，其受力方式及動(dòng)力學(xué)性能均需要全新的模型和方法。輕量化是空鐵車(chē)輛研發(fā)的一個(gè)特別難點(diǎn)，研發(fā)中采用了許多新材料、新技術(shù)、新工藝，實(shí)現(xiàn)了車(chē)體輕量化，重量相當(dāng)于地鐵車(chē)輛的四分之一。車(chē)輛爬坡能力強(qiáng)、曲線通過(guò)性能好、行車(chē)平穩(wěn)性高。
目前，建成的試驗(yàn)線總長(zhǎng)1416米，由乘客車(chē)站、正線軌道箱梁（含橋墩）、彎道段、山下坡段、客車(chē)車(chē)廂、右線軌道箱梁、靜調(diào)庫(kù)（充電裝置）、大功率鋰電池動(dòng)力包組成。相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，“空鐵”的時(shí)速可達(dá)60公里，和普通地鐵接近，一列空鐵最高承運(yùn)量為230人。據(jù)了解，車(chē)廂就掛在約8米高的軌道梁上，車(chē)廂內(nèi)部與公交車(chē)無(wú)異，白色的車(chē)門(mén)、藍(lán)色座椅、把手，車(chē)窗明亮。無(wú)論上坡還是轉(zhuǎn)彎，“空鐵”運(yùn)行平穩(wěn)，除偶爾有輕微的抖動(dòng)外，并無(wú)劇烈的顛簸。
翟婉明說(shuō)到：“抖動(dòng)可能與鋼梁的焊縫及磨合程度有關(guān)，屬正常情況，試運(yùn)行階段將進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，考核其穩(wěn)定性，制定完善‘空鐵’技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?！彼A(yù)計(jì)，半年到一年時(shí)間可完成這項(xiàng)工作，下一步將考慮投入商用。
優(yōu)勢(shì)明顯：受追捧是有原因的
自熊貓空鐵在成都開(kāi)跑后，新能源空鐵一直備受社會(huì)關(guān)注。人們不禁會(huì)問(wèn)：有了城軌地鐵、公交等，為何還要研發(fā)空鐵呢？
事實(shí)上，新能源空鐵是具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的。主要包括以下幾方面：一是綠色環(huán)保低噪音。新能源空鐵采用鋰電池驅(qū)動(dòng)，無(wú)廢氣排放，車(chē)輪采用橡膠包裹，運(yùn)行噪音極低，對(duì)空鐵運(yùn)營(yíng)環(huán)境基本無(wú)污染。
二是占地少適應(yīng)性強(qiáng)。新能源空鐵通過(guò)堅(jiān)固輕巧的立柱將軌道梁架設(shè)于空中，占地面積少，拆遷量小。線路最大坡度10%、最小轉(zhuǎn)彎半徑30m，地形適應(yīng)能力強(qiáng)。
三是投資少工期短。每公里建設(shè)成本為地鐵的1/5~1/8，采用模塊化制造、流程化組裝，施工簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短，全部工程一年內(nèi)便可投入運(yùn)行。
四是運(yùn)能適中快捷準(zhǔn)時(shí)。列車(chē)最高時(shí)速60公里/小時(shí)，編組靈活，最大運(yùn)能可達(dá)2萬(wàn)人/小時(shí)。列車(chē)運(yùn)行不堵塞、不受天氣影響，做到準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行。
五是運(yùn)營(yíng)安全性高。 車(chē)輛走行機(jī)構(gòu)始終封閉于箱形軌道梁內(nèi)部，不會(huì)脫軌；列車(chē)在空中運(yùn)行，也不會(huì)發(fā)生與其它物體相碰撞，充分保障了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全。
六是美觀舒適融于自然。新能源空鐵根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和文化元素，對(duì)列車(chē)外觀、軌道涂裝、車(chē)站建筑進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，與自然交相輝映，成為一道亮麗的風(fēng)景線。
“空鐵”都來(lái)了，暢通的道路還會(huì)遠(yuǎn)嗎？
事實(shí)上，這條空鐵以近60km/h的速度在一條距地面5米高、全長(zhǎng)約1.4km的U形軌道上平穩(wěn)行駛。據(jù)悉，修建每公里空鐵的成本不足1億元，每公里建設(shè)成本僅為地鐵的1/5-1/8，這樣看來(lái)，空鐵要?jiǎng)澦愕枚唷５酝衩髡f(shuō)，“空鐵”的軌道通過(guò)堅(jiān)固輕巧的立柱架設(shè)于空中，占地面積少，盡最大可能減小拆遷量，不會(huì)改變城市的原有交通設(shè)計(jì)。此外，新能源“空鐵”投資少、工期短，每公里建設(shè)成本僅為地鐵的八分之一到五分之一，采用模塊化制造、流程化組裝，施工簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短，全部工程一年內(nèi)便可投入運(yùn)營(yíng)。
除此之外，較之普通城市交通網(wǎng)絡(luò)，新能源“空鐵”優(yōu)勢(shì)明顯?，F(xiàn)如今，交通壓力這么大，就算是限行、限號(hào)還是天天堵，加上空氣污染這么嚴(yán)重，霧霾成了家常便飯，使用新能源的新型交通工具就成了人們的救星。除了最近炒得火爆的電動(dòng)汽車(chē)和無(wú)人駕駛，公共交通工具才是改善環(huán)境、緩解擁堵的一劑良藥。然而，如今的城市雖然地下有地鐵、地上有輕軌，但擁堵的問(wèn)題依然沒(méi)有得到解決，這樣一來(lái)，“空鐵”的目的就是在不改變?cè)谐鞘薪煌ú季值那疤嵯拢黾映鞘薪煌ňW(wǎng)絡(luò)的運(yùn)力。
翟婉明說(shuō)，“空鐵”的安全性是“獨(dú)一無(wú)二的”，“空鐵”的轉(zhuǎn)向架和鋰電池動(dòng)力包設(shè)置于封閉的箱形軌道梁內(nèi)部，車(chē)輛走行機(jī)構(gòu)始終封閉于箱形軌道梁內(nèi)部，因此不會(huì)出現(xiàn)脫軌的情況。由于列車(chē)在空中運(yùn)行，也不會(huì)與其他物體相碰撞，這樣充分保障了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全。
據(jù)悉，新能源“空鐵”項(xiàng)目由中唐空鐵集團(tuán)有限公司發(fā)起研發(fā)并投資。中唐空鐵集團(tuán)有限公司董事局主席唐通介紹，目前已有新疆、貴州等地政府對(duì)新能源“空調(diào)”表示出興趣，并且成都已經(jīng)規(guī)劃出兩條新能源“空鐵”線路，一條是寬窄巷子—武侯祠—杜甫草堂—青羊?qū)m的精品旅游線，目前正在做前期勘測(cè)，預(yù)計(jì)明年可以施工；另外一條“空鐵”線路為雙流機(jī)場(chǎng)至雙流老縣城，該線路長(zhǎng)約20公里，目前已經(jīng)完成規(guī)劃，預(yù)計(jì)明年春節(jié)將施工建設(shè)。不得不說(shuō)，很欣喜地可以看到我國(guó)正在試驗(yàn)新型交通工具，期待空鐵可以早日投入使用。
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