我国城市轨道交通车辆发展战略

1、我国城市轨道交通车辆发展战略伴随着我国城市机动车数量的的不断增加，城市经济的快速发展和现代化水平的提高，城市规模的 扩张远远慢于本身的发展。发展轨道交通已成为我国各城市公共交通体系的最佳选择，这也使得公共 交通得到了很大发展。城市轨道交通是公共交通的重要组成部分，而车辆是轨道交通中运送乘客的重要工具，车辆的数量、 品种、质量和技术水平直接影响城市轨道交通发展规模和速度。制定城市轨道交通车辆长期发展战略, 将对指导车辆发展的方针和政策的制定至关主要，有利于车辆的制造业和车辆国产化，有利于车辆的 系列化和标准化，有利于车辆技术水平的提高，并将极大促进城市轨道交通的发展。我国城市轨道交通发展的规划进

2、入21世纪，我国首次把发展城市轨道交通”列入国民经济第十个 五年计划发展纲要，并作为拉动国民经济、特别是大城市经济持续发展的重大战略。目前，北京、上 海、广州、天津、大连等城市轨道交通的运营里程达258km，拥有车辆1800多辆（表1）。现有北京、 上海、广州、天津、深圳、南京、重庆、大连、武汉、长春等城市正在建设有16条线共330多公里, 需车辆约2000辆左右。沈阳、哈尔滨、济南、青岛、西安、关附卜i、成都、杭州、福州、长沙、厦门、 昆明、佛山等大中城市在积极筹划建设不同类型的轨道交通。据预测，未来10年新建各种类型的轨 道交通将达到1000公里左右,需车辆5000 6000辆，我国城市轨

3、道交通车辆将进入快速发展的历 史时期。然而在我国大力发展轨道交通的同时，技术问题成了我国大力发展轨道交通的障碍。很多车辆制造 的关键技术需要依赖外国的进口，有的车型甚至需要整车进口。轨道交通车辆设备国产化成了现在的 发展轨道交通的重要组成部分。另一方面国外城市轨道交通车辆发展至今已投入运营的主要有三种类型：地铁车辆、轻轨车辆和高 架独轨车辆。地铁车辆：自1863年1月10日英国伦敦第一条地铁开通以来，截止2001年，经过近140年的发 展，全世界己有44个国家115个城市建成地铁，总计运营里程6300多公里，拥有运营车辆58800 多辆，均以直流传动车为主。主要集中在英国、法国、德国、瑞典、西

4、班牙、俄罗斯、美国和日本等 国的大城市，其运营里程占42% ,拥有车辆占52%0地轻轨车辆：自1888年美国弗吉尼亚市第一条有轨电车投入商业运行以来，虽有较大发展，但由于 有轨电车速度慢、噪音大、运量小、安全性差、正点率低等原因，20世纪50年代各国城市都纷纷拆 除有轨电车线路，发展地铁交通。到80 90年代，又由于地铁造价高、能耗大、环保噪音问题等原 因，在建设地铁同时又发展了新型轻轨交通。据统计，已有50个国家建设了 360条轻轨铁路。这些 车辆大部分都是100%或70%的低地板车辆，截止2003年，由西门子公司、庞巴迪尔公司和阿尔 斯通公司共生产了 1300列合计4000多关节式车辆。高

5、架独轨车辆：高架独轨交通具有线路占地少，构造简单，投资是地铁三分之一，能爬大坡(6%)和 过小半径曲线(50m)，噪声低(胶轮)，乘客舒适.视野宽广,受到各国中小城市交通的欢迎。自1980 年法国建立了世界上第一条蒸汽牵引的跨座式独轨交通以来，特别是50年代以后，在日本、美国、 瑞典、法国、德国、意大利都先后建立了独轨铁路，一般线长10km左右。日本自1955年将独轨铁 路列为城市轨道交通的重要工具以来，已发展了 20多条高架独轨铁路，生产了独轨车辆。高架独轨 车辆的主要特点是用橡胶轮胎支持和导向、电力驱动、空气弹簧支持车体等。提高车辆最高运行速度：巴黎地铁车辆初期最高运行速度为80km /

6、h ,旅行速度为23 . 7km / h , 近年来已将通过地面地铁车辆的最高速度提高到100km / h ,旅行速度达到50km / h莫斯科地铁车 辆最高运行速度由90km / h提高到100km / h ,平均旅行速度达到41km / ho纽约地铁车辆最高 运行速度由70km / h逐步提高到通过地面时的130km / ho 1974年r 44型地铁车辆的最高速 度达到133km / ho日本地铁车辆在地下最高速度为70 80km / h ,到地面行驶的最高速度已达到 120km / h ,如东京地铁车辆3000系、5000系车辆最高速度都是120km / ho发展交流传动车辆 早期地铁

7、车辆是蒸汽牵引，1890年改为电力牵引后一直采用直流电动机牵引，由凸轮变阻调速控制， 后来发展到斩波器调速控制。世纪90年代由于电力电子技术和微机控制技术的迅猛发展，20大功率 自关断元器件(gt。、igbt、ipm)走向产品化和实用化，变频变压调速控制(vwf)技术迅速发展，交 流传动车辆广泛应用用于城轨交通。日本东京、大阪、名古屋等城市地铁从1991年开始新造地铁车 全部采用igbt或ipm的wvf交流传动装置。巴黎地铁和德国法兰克福地铁新造车也开始采用交流 传动车辆。英国、俄国斯、美国、韩国、墨西哥、西班牙等国家城轨交通都在订购交流传动车辆。发展不锈钢车和铝合金车：美国最早由巴德公司生产

8、了不锈钢车，纽约地铁大部分是不锈钢车。60 年代初日本从美国引进不锈钢车体技术，从1962年开始生产日本最早的南海电铁6000系，京王电 铁3000系和东急电铁7000系地铁车辆,截止1998年日本不锈钢车辆约占60%左右。加拿大，韩 国等国家地铁也都使用了不锈钢车。铝合金车于20世纪初开始，法国于1896年将铝合金用于铁路 客车车窗上，1905年英国铁路电动车的外墙板采用了铝合金,美国在1923 - 1932年间有700辆电 动车和客车的侧墙和车顶采用铝合金材料。60年代以来，德国科隆、波恩市郊电动车和慕尼黑地铁 车体也采用了铝合金。日本从80年代先后在6000系、7000系、8000系等地

9、铁车辆上采用了铝合 金；意大利米兰地铁和奥地利维也纳地铁以及新加坡地铁都应用了铝合金车辆。发展空调车辆纽约地 铁自1976年第一列装有空调的r-38型地铁车投入使用以来，1992年95%的地铁列车都安装了 空调。到东京地铁车辆到1997年空调车占全部车辆总数的50%左右。韩国、新加坡、中国香港和 台北地铁车都装有空调。车辆的模块化设计和生产世界生产地铁车辆和轻轨车辆的主要制造商是西门 子公司、阿尔斯通公司、庞巴迪公司以及日本的东急等公司。它们从90年代开始进行车辆模块化设 计和生产。庞巴迪公司为香港地铁生产了模块化车辆，阿尔斯通公司和西门子公司生产了模块化的低 地板轻轨车辆。广泛采用微机控制与

10、诊断和通信网络技术：自90年代以来，各国城轨车辆新造车，在牵引和制动控 制中采用了微机控制和诊断技术，由单微机控制发展多微机控制。同时，积极发展和采用通信网络控 制技术，实现了列车设备运行控制和故障诊断，旅客信息的传递和服务。发展模拟式电气控制制动系 统世界各国地铁和轻轨车辆都选用了模拟式电气控制制动系统。主要制造商是克诺尔公司，韦斯汀豪 斯公司和日本nabco公司。该系统能满足城轨车辆制动频繁、制动距离短和停车精度高的要求。发 展低地板轻轨车辆新技术新型低地板轻轨车辆关键技术是独立车轮的转向架、交流传动装置的一体化 与轻量化以及联合制动系统。目前西门子公司、庞巴迪公司和阿尔斯通公司掌握了这些

11、关键技术，并 走向实用化，投入了批量生产,已在欧洲、俄罗斯、美国、澳大亚和日本等许多城市广泛运用。我国城轨车辆发展的差距：目前我国城市轨道交通车辆发展的现状，与我国各城市轨道交通发展规 划的要求以及与世界城市轨道交通车辆的发展水平尚有一定差距，主要表现在以下几个方面。城轨车 辆品种还不能满足城市轨道交通快速发展的需要目前我国百万人口以上大城市有36座，50 100万人口间城市有43座。现在很多大中城市为了改善城市交通拥堵状况，引导城市经济发展，减少环境 污染，保护城市环境，都在积极发展城市轨道交通。由于各城市的需求和发展的差异，城市轨道交通 的类型呈现多元化，城轨车辆的品种要求多样化。从北京、

12、上海、广州、天津和大连等已建成的地铁 和快轨交通来看，都是采用a型或b型地铁车辆。但是，广州4号线和5号线准里采用直线电机车 辆，正在可行性论证中。重庆采用高架独轨交通，高架跨座独轨车辆正在制造中。天津滨海快速轨道 交通采用城郊快速城轨车辆，即将投入试运行。大连、长春等城市正在探讨发展低地板轻轨车辆的可 行性。因此，我国城轨车辆的品种必须满足城市轨道交通发展多元化的需求。1交流传动车辆还不能满足城市轨道交通发展的需求：交流传动车辆还不能满足城市轨道交通发展的需求在2003年8月份经专家审定通过的地铁车辆通用技术条件(gb / t7928)中规定，今后我 国新造地铁车辆全部采用交流传动车辆。目前

13、我国已订购和投入运营的交流传动城轨车辆有808辆, 约占车辆总数的47%。因此，必须大力发展交流传动城轨车辆，满足城市交通发展的需要。2铝合金和不锈钢城轨车辆不能满足城市轨道交通发展的需要：目前北京地铁、天津地铁和大连快轨的运营公司拥有车辆的车体材料全部采用普通钢和耐候钢。上海地铁车辆和广州地铁车辆都是采用 铝合金车体。正在建设的天津滨海快速轨道车辆采用了轻量化不锈钢车体。现在，我国拥有铝合金车辆有768辆，约占45%;如果将天津滨海快速轨道车辆计算在内，不锈钢车辆有116辆,约占6%。因此，必须加大发展不锈钢和铝合金车辆力度，满足城市轨道交通发展的需要。3空调车辆还不能满足城市轨道交通发展的

14、需求：目前，北京和天津地铁大部分车辆都没有安装空调装置，上海地铁、广州地铁和大连快速轨道车辆装有空调，国内城轨空调车辆有904辆，约占53%。 因此，为提高乘客的舒适度，新造车辆都应安装空调装置，同时要加快非空调车辆的改造。车辆的交 流传动装置、制动装置、微机控制及诊断系统还没有完全实现国产化交流传动装置、制动装置、彳微机控制及诊断系统是城轨车辆的核心技术和关键部件。4目前，我国城轨车辆的交流传动装置，包括辅助电源供电设备以及微机控制与诊断系统，全部由 国外西门子公司、阿尔斯通公司、庞巴迪公司和东芝公司等提供产品与软件。由株洲电力机车研究所 自主开发的城轨车辆交流传动装置至今还没有装车投入运行

15、，还没有自己品牌的交流传动系统。制动 装置基本上由克诺尔公司和日本nabco公司提供产品，由四方车辆研究所和铁科院机辆所负责开发 的城轨车辆制动装置仍处于样品阶段，还没有装车投入运用考核。因此，加速上述关键部件的国产化 是当务之急。5城轨车辆制造质量和技术水平有待提高目前我国已经生产城轨车辆的工厂主要是长春客车厂，近 几年浦镇车辆厂、株洲电力机车厂、四方机车车辆厂和大连机车车辆厂也拿到生产城轨车辆的订单， 开始生产城轨车辆。长客厂和浦镇厂通过合资或合作方式生产了铝合金车，但最初两列车全部在国外 造好运到国内，验收合格后投入运用，后续车辆在国内组装,而铝合金型材、交流传动装置和制动系 统也都是在

16、国外采购后运到国内组装。长客厂为天津滨海快速轨道交通生产的不锈钢车、不锈钢型材 全部从日本进口，太原钢厂生产的不锈钢型材还不能满足城轨车辆的要求。大连机车厂生产的快速轨 道车辆的交流传动系统和制动装置由日本东芝公司提供产品。因此，这些工厂正在逐步掌握交流车、 铝合金车和不锈钢车的制造工艺和质量。这些工厂还没有掌握车辆模块化生产技术，也没有掌握低地 板轻轨车辆、高架独轨车辆和线性电机车辆的关键技术。为此，这些工厂应不断提高城轨车辆的技术 水平和产品质量。我国城市轨道交通车辆发展战略：当为适应未来20年我国城市轨道交通大发展的要求，城市轨道车 辆发展战略应是：大城市应大力发展a型或b型地铁车辆，中

17、等城市行顾发展b型地铁车辆和中 运量的轻轨车辆，小城市应积极发展小运量的低地板轻轨车辆城市有特殊需求时，可适当发展高架独 轨车辆或直线电机车辆。因为a型或b型地铁车辆单向高峰小时客运量可达3.0万人次以上，能够 满足大城市大运量运送旅客的要求；中运量的轻轨车辆单向高峰小时客运量为0.6 3.0万人次，能 够满足中等城市运能的要求：小运量的低地板轻轨车辆单向高峰小时客运量0.6 0.8万人次，能够 满足小城市运能的要求。当城市要求线路占地少，车辆能在大坡度(6%以上)和小半径曲线(50m)上运 行，噪声低，视端广阔和乘座舒适时，可适当发展高架独轨车辆或直线电机车辆。1发展交流传动车辆，逐步取低直

18、流传动车辆：发展交流传动车辆是当今世界城市轨道车辆发展方 向。据日本京城电铁统计，采用交流传动后与变阻控制车相比，交流传动车每万公里的用电量减少 50%左右，再生制动率达到30%以上：每辆车闸瓦用量减少一半，车轮磨耗少，使用寿命提高50% ; 电机维修量大大减少三年内不用检修。北京地铁复八线交流传动车每百车公里的耗电量为175kwh , 比直流车耗电量减少25.5% :电机已运用2年不用维修。因此，必须大力发展交流传动车辆。2大力发展不锈钢车辆：大力发展不锈钢车辆，适当发展铝合金车辆目前在我国不锈钢新车价格便 宜，是铝合金的70%左右。铝合金熔点低，发生火灾车体熔化速度比不锈钢车体快，安全性差，因 此纽约地铁不采用铝合金车辆。铝合金车体长时间运用后表面发生点蚀，面蚀和变色现象，维修量和 维修费比不锈钢车体高。由于采用铝合金和不锈钢材料而使车辆自重减轻所带来的节能经济效果不明 显。从两种车寿命周期费用分析看，铝合金车辆的寿命周期费用是不锈钢车辆的1.25倍。因此，城 轨交通应大力发展不锈钢车辆。3发展空调车辆，取代机械通风车辆：发展空调车辆,取代机械通风车辆车辆空调装置是提高乘客 舒适度的重要手段，是城轨车辆的发展方向。我国城市大都处于热带或温湿带，春夏秋季气温都较高, 特别近几年各地气温达到35t以上，