加快无轨电车技术创新,实现向在线充电纯电动车的新能源方式转变

1、加快无轨电车技术创新实现向在线充电纯电动车的新能源方式转变关于对无轨电车车型发展的调研与思考公交集团公司总工程师 钟强华、无轨电车的历史及 2005 年以来的发展情况早在十九世纪初，无轨电车做为城市公共交通运输工具就普遍出现在欧美各国的大城市。中国在二十世纪初引入无轨电车，1914 年上海的英国商人最线在租界内营运。无轨电车素有绿色公交之窗，最大的特点是环保，与普通的 燃油燃气公共汽车相比，无轨电车本身不会排放废气，另外，噪 音较小也是无轨电车的优点之一。就目前国内外无轨电车的发展来看，无轨电车在北美及欧洲 近年来都有部分发展。在中国，从 80 年代后，随着部分城市逐渐 以柴油为燃料的公共汽车

2、取代无轨电车，而且近年来无轨电车的 低灵活性（受线网制约）而被某些城市舍弃。但同时亦有不少地 方城市（政府）基于环保等理念提出保留或更新发展现有的无轨 电车系统。目前，国内拥有无轨电车的城市约 20 个，线路约 70条。北京的无轨电车是在 1956 年 10 月首次试车成功，全部采用国产总成部件。随后，无轨电车便开始了它在北京公共交通中扮 演的重要历史角色。 特别是 2005 年以来，北京公交集团为全面实 现绿色公交理念，把适度发展零污染的无轨电车做为重要规划内 容之一。初步确定了三个阶段的发展目标，即： 2005 年实现无轨 电车 600 辆的规模； 2008 年实现无轨电车 800 辆的规

3、模；第三 阶段将结合供电站和供电线网的规划建设，以及公共汽车线网的 调整，实现千辆规模。应该说，北京公交集团这几年来的发展，基本实现了当初的 规划目标。北京的无轨电车无论是车辆技术，还是车数规模，在 全国各大城市中都是最高的。特别是双源无轨电车的研制成功， 解决了王府井、西单等主要中心区路口的线网“落地”和“视觉” 问题，同时也提高了无轨电车的机动性、灵活性。遇有问题，即 可脱线绕行，解决了拥堵问题，使无轨电车取得了长足的进步。但是，由于无轨电车受到线网、电池、供电站等诸多因素的 影响，这种零排放的绿色环保车型至今也受到同样的制约，进 步实现规模发展遇到了较大的困难（车辆数又在减少） ，确需要

4、以创新和技术突破来解决困扰发展的瓶颈问题。、无轨电车发展中受制约的主要问题1. 架空线网始终是制约无轨电车发展的主要因素城市无轨电车架空线网近几年来经常受到社会上的评价，甚 至被认为是“视觉污染” 。目前无轨电车要扩大运营范围、增设架空线网确实受到严重制约，使零排放的车辆不能在城市中心区域 扩大使用。做为绿色环保的无轨电车的应用，确应该在三环内的中心区 域大力推广，这对于减少城市中心区域内的汽车尾气排放意义重 大。在三环路范围内，我们应尽量争取在有条件的路段架设线网， 设置箱式变电站，为无轨电车的扩大使用提供条件。同时，新型 双源无轨电车的应用，尽可能提高车载电源的行驶里程，为无轨 电车的扩大

5、使用提供保证。无轨电车架空线网更新、改造要先行，要开拓思想勇于创新， 使无轨电车的架空线网既要满足于新型车辆的运行，又要尽量满 足广大市民对架空线网视觉美观的要求。2. 双源无轨电车的设计制造要难于纯电动汽车应该说无轨电车新车投入的成本要大于同等车辆汽车投入的 成本，但在后期的使用与维护中投入的成本要低于汽车。无轨电车与纯电动汽车相比，由于纯电动汽车完全是靠车载 电池驱动，电源无干扰也无雷击风险，电气漏电安全风险远小于 无轨电车。而无轨电车的各种风险防范是非常严格的，它的各种 保护电路齐备。在装载锂电池的无轨电车上，各种电路完全等同 于纯电动汽车，因而无轨电车的设计制造难度大，可靠性要求高。3

6、. 国产化的无轨电车控制电路的可靠性有待进一步提高北京运行的公交汽车，其主要核心总成部件基本采用国外进口产品，可靠性得到很大提高。而无轨电车电器部件完全是国产 的，在产品的可靠性上还有较大差距。特别是进入无轨电车行业 的专业生产厂时间比较短，有经验的高级设计人员短缺，造成产 品的可靠性不如人意。无轨电车在中国的汽车生产上就没有进入 一个正规的序列，到目前仍是一个不上汽车公告的车辆产品。国 内无轨电车的制造基本上都是以电车公司自制为主，近十年来才 不断有从小到大的专生产业厂逐步进入，使得无轨电车的品质不 断得到提升。北京无轨电车的配置档次和技术水平，在全国来说是走在最 前面的。我们已经不断引进国

7、外电车的设计理念，使用新技术、 新工艺，逐步完善无轨电车的制造。但北京公交汽车配置与技术 的提升，要远快于无轨电车，无轨电车的设计、生产已经感觉到 巨大的压力。三、实现技术创新，改无轨电车为在线充电的电动车思路1. 双电源无轨电车北京双源无轨电车的应用始于 1998 年王府井路段改造， 由于 该路段不允许架设无轨电车线网，由此北京双源无轨电车诞生。当初设置的车载铅酸电池系统，只为满足车辆通过王府井无线网 路段。经过十多年的应用，载有铅酸电池的双源无轨电车技术， 已经比较成熟的应用在近 600 辆无轨电车上，并取得良好的社会 效益。但是载有铅酸电池组的双源无轨电车的局限性也是非常明显 的。如：电

8、池组重量大、容量小，车辆脱线行驶距离短，电池组 使用寿命短，铅酸电池使用后期内部易发生短路冒烟故障等。2. 在线充电式纯电动汽车无轨电车的应用一直受架空线网的制约，装载铅酸电池的双 源无轨电车受到脱线行驶距离的制约，都不能更好地满足无轨电 车的长足发展。而装载锂电池组的纯电动汽车，受到使用成本的 制约。无排放电动公交车辆在艰难困惑中徘徊。随纯电动汽车的发展，锂电池的应用逐步扩大，现在已经成 为比较优秀的车载电源。大容量锂电池的生产技术，近几年得到 长足的发展，国家锂电池技术标准已经全面实施。双源无轨电车 装载锂电池技术已经无任何障碍。双源无轨电车使用大容量锂电池作为脱线行驶的动力源，车 辆在线

9、网上运行时得到能量的充电恢复，必将从根本上提升无轨 电车的综合性能指标，这种车辆是替代纯电动汽车的最佳方案。设置双源无轨电车可以脱线行驶 20 公里，在线网路段行驶10 公里可以充回锂电池组能量。每天脱线行驶 5 次，电瓶组放电 深度不超过 50% ，电瓶组使用寿命不低于三年。 （三年后该电瓶组 将被用于短脱线距离的车辆使用，使用寿命为两年。电瓶组总体 使用寿命将达到五年） 。这样的双源无轨电车已经远远超出无轨电车的概念， 在 30 公里内，它的脱线行驶距离已经超出在线行驶距离一倍，这就是电 电混合动力汽车。与纯电动汽车相比，它不需要充电站，不需要 备份很多电池组，也不需要机器人等快速更换系统

10、。这样的新型 电电混合双源无轨电车的使用成本只略高于传统双源无轨电车， 而远远小于纯电动汽车。这就是我们要发展的在线充电式纯电动 车。3. 无轨电车运营线路的全面调整由于新型双源无轨电车（在线充电式纯电动车）的脱线运行 能力得到很大提高，因而无轨电车的运行线路在不增加线网的条 件下可以延长线路运行里程，大大方便了无轨电车运行线路的整 体规划。无轨电车的运行在很大程度上可以不受架空线网总体长 度的制约，给无轨电车的整体发展提供了广阔的空间。城市公交车辆尾气排放，是城市所有车辆尾气排放的大户。新型双源无轨电车是真正零排放、低成本的车辆，它应该在城市 的中心区域得到广泛使用。在北京三环路以内，应该更

11、多的设置 新型双源无轨电车的运行，对北京市减少汽车尾气排放做出更大 贡献。4. 无轨电车架空线网的优化新型电电混合双源无轨电车的运行，对现有无轨电车线网提 出更高的要求，因为车辆在脱线时行驶的能量，都必须在线网下 运行时得到回补，使线网的实际负荷有一定的增加。因此，首先要对各段线网的实际承载能力进行核算，每段线 网下能够运行的车辆总数等数据进行测算，为车辆运行线路的总 体优化提供数据支持。同时要为运行线路延长后的首末站（有必 要的）做好充电设施的设计。然后要针对架空线网的改造，重新 修改设计理念，增加线网容量，改善架空线网的美观，为新型电 车的运行提供技术支持。四、下步考虑的几项具体工作1.

12、大容量锂电池的应用试验在现有运行无轨电车上试验大容量锂电池。容量设置 180 安 时；电压设置 384 伏；放电深度 50% ，电池组费用控制在 20 万 元左右。使用方式：脱线行驶里程 20 公里，在线行驶 10 公里完100成电池组充电，每天脱线行驶次数 5 次，总计每天脱线行驶 公里，在线网上行驶 50 公里。电瓶组脱线行驶 20 公里使用寿命 为 3 年，然后转入脱线行驶 5 公里使用 2 年，共计使用寿命为 5年。2. 优化后的驱动系统及辅助系统试验无轨电车的驱动系统将采用无变速箱的交流驱动系统，该驱 动系统必须能够适用目前无轨电车驱动桥的变速比，其最大扭矩 满足车辆加速的需要。另外

13、驱动系统在脱线行驶时必须保证制动 能量的回收。驱动系统的可靠性是重点的试验项目。辅助高压系统将是一个优化后的重新组合系统，它在结构上有了突破性的变化，对提高电车的可靠性和可维护性起到重要作 用。3. 新型无轨电车的开发与试验北京无轨电车到 2011 年底， WG120 型电车将报废完毕， 届 时将只剩下 407 部无轨电车。无轨电车的更新迫在眉睫。从现在开始到明年初，必须策划好新型无轨电车的技术与配 置，明年春节后就要开始着手新电车样车的生产。新电车技术策 划、研讨必须细致的进行，决不能很粗放的找一家生产厂就安排 做车，造成车辆的 10 年遗憾。 车辆的技术研讨要在多种层次上展 开，得出的结论要严格