中車(chē)大連新一代中低速磁浮列車(chē)將開(kāi)展商業(yè)運(yùn)營(yíng)驗(yàn)證

    近日，由中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司制造的新一代中低速磁浮列車(chē)在上海臨港完成了25000公里線路跑合。

    目前該列車(chē)已經(jīng)完成了動(dòng)靜態(tài)調(diào)試、靜態(tài)懸浮、各速度等級(jí)牽引等型式試驗(yàn)，準(zhǔn)備開(kāi)展商業(yè)運(yùn)營(yíng)驗(yàn)證?，F(xiàn)在已經(jīng)被受理發(fā)明專(zhuān)利8項(xiàng)，授權(quán)4項(xiàng)。

    目前，全球沒(méi)有任何一種輪軌車(chē)輛能夠同時(shí)滿(mǎn)足R50米水平曲線、100‰縱向坡道、最高160公里/小時(shí)速度的技術(shù)指標(biāo)，這極大地降低了線路造價(jià)，提升了建設(shè)的便利性。從此，中低速磁浮列車(chē)可以走向市域和城際之間，為城市軌道交通提供了一種具有“高速度-小彎道-大坡道-低噪聲-低振動(dòng)-少維護(hù)-低建設(shè)成本”的中等運(yùn)量新系統(tǒng)，其綜合技術(shù)指標(biāo)世界領(lǐng)先。

    新一代中低速磁浮列車(chē)為鋁合金材質(zhì)，三節(jié)編組，兩端均設(shè)有駕駛室，整列車(chē)長(zhǎng)47.8米，車(chē)寬2.8米，車(chē)高3.7米，車(chē)輛高度與普通地鐵車(chē)輛基本相同。最小轉(zhuǎn)彎半徑為50米，最大坡道100‰,也就是每運(yùn)行1000米可以提升100米、最大運(yùn)行速度為每小時(shí)160公里

    據(jù)悉，日本、韓國(guó)以及我國(guó)長(zhǎng)沙機(jī)場(chǎng)線、北京S1線以及正在建設(shè)的廣東清遠(yuǎn)線等中低速磁浮列車(chē)線路，基本上都借鑒了日本最早研制的第一代中低速磁浮技術(shù)。其時(shí)速為每小時(shí)100公里，理論最大轉(zhuǎn)彎半徑為75米左右，理論最大爬坡能力為行走1000公里提升70米。不過(guò)沒(méi)有解決車(chē)軌耦合振動(dòng)問(wèn)題。

    中車(chē)大連公司通過(guò)創(chuàng)新懸浮架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化懸浮控制、提高牽引系統(tǒng)效率等，使得新一代中低速磁浮列車(chē)的加速度、運(yùn)行速度、彎道能力、爬坡能力、舒適性等性能得到革命性的提升。一直困擾中低速磁浮列車(chē)的車(chē)軌耦合振動(dòng)問(wèn)題也得到最大程度緩解。

    新一代中低速磁浮列車(chē)是中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司重點(diǎn)打造的一款“十三五”新型產(chǎn)品，是以戰(zhàn)略發(fā)展和技術(shù)儲(chǔ)備為立足點(diǎn)，核心技術(shù)經(jīng)校企研發(fā)合作、專(zhuān)業(yè)平臺(tái)集成，以實(shí)現(xiàn)“用一種軌道交通制式滿(mǎn)足過(guò)去需要多種制式提供的時(shí)速160公里，中等運(yùn)量的城市及市域軌道交通需求”，可滿(mǎn)足大都市現(xiàn)代化、智能化、信息化、景觀化的發(fā)展導(dǎo)向，可以安靜深入城區(qū)、快速聯(lián)通市域，適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化。

    研發(fā)軌跡

    2017年6月，新一代中低速磁浮試驗(yàn)車(chē)在上海完成全部線路運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)速度達(dá)每小時(shí)121公里，打破當(dāng)時(shí)中低速磁浮列車(chē)運(yùn)行速度世界紀(jì)錄。同年8月，通過(guò)了國(guó)內(nèi)磁浮領(lǐng)域?qū)＜医M的評(píng)審。

    為驗(yàn)證新一代磁浮列車(chē)在每小時(shí)160公里以下速度范圍的走行特性和關(guān)鍵技術(shù)，推廣新一代磁浮列車(chē)技術(shù)，2017年初，中車(chē)大連公司同西南交大一起聯(lián)合設(shè)計(jì)并完成了一節(jié)功能性試驗(yàn)車(chē)的生產(chǎn)下線。目前該車(chē)已通過(guò)每小時(shí)120公里線路運(yùn)行等試驗(yàn)，并在1.7公里試驗(yàn)線上安全無(wú)故障運(yùn)行超過(guò)了11000公里。

    經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，能清晰地看到：車(chē)輛懸浮架設(shè)計(jì)合理，懸浮控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，車(chē)輛在50米曲線、線路70‰坡道、線路道岔上均運(yùn)行正常;車(chē)輛試驗(yàn)速度達(dá)到每小時(shí)121公里。時(shí)速120公里以下施加緊急制動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響懸浮等其他系統(tǒng)正常工作。緊急支撐輪及液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，工作穩(wěn)定可靠。

    試驗(yàn)車(chē)線路運(yùn)行試驗(yàn)通過(guò)了3位院士為代表的國(guó)內(nèi)11位業(yè)內(nèi)頂級(jí)專(zhuān)家評(píng)審，評(píng)審委員會(huì)認(rèn)為，新一代中低速磁浮列車(chē)車(chē)輛綜合技術(shù)先進(jìn)，懸浮架技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先，該車(chē)是一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略性課題，填補(bǔ)了國(guó)際中等運(yùn)量非輪軌城際、市域車(chē)輛的空白。

    專(zhuān)家認(rèn)為，基于新一代磁浮技術(shù)制定的工程樣車(chē)總體技術(shù)方案，在車(chē)輛編組設(shè)置、懸浮架布置、牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等方面合理可行，具備實(shí)現(xiàn)最高運(yùn)行速度每小時(shí)160公里的能力，可滿(mǎn)足城市和市域中等運(yùn)量運(yùn)輸需求，具有技術(shù)先進(jìn)性和實(shí)施推廣價(jià)值。

    與試驗(yàn)車(chē)相比，中車(chē)大連首列新一代中低速磁浮列車(chē)優(yōu)化了懸浮架結(jié)構(gòu)，懸浮更加穩(wěn)定;整車(chē)系統(tǒng)進(jìn)一步輕量化;牽引制動(dòng)性能更加優(yōu)異;車(chē)鉤與貫通道設(shè)計(jì)滿(mǎn)足列車(chē)通過(guò)最小曲線、最大坡道需求。經(jīng)過(guò)線路實(shí)際驗(yàn)證，首列工程樣車(chē)的各項(xiàng)性能遠(yuǎn)超出試驗(yàn)車(chē)。

    革命性提升

    相比既有技術(shù)，新一代磁浮列車(chē)在運(yùn)行速度、加速度、彎道能力、爬坡能力、舒適性等方面都有革命性的提升，而且還解決了一直困擾中低速磁浮列車(chē)核心難題：車(chē)軌耦合振動(dòng)，即車(chē)輛與軌道共振。

    這些革命性的提升得以實(shí)現(xiàn)，都緣于對(duì)懸浮架、直線電機(jī)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。新一代磁浮技術(shù)在懸浮架技術(shù)上有了質(zhì)的飛躍。

    研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要從中低速磁浮列車(chē)系統(tǒng)集成技術(shù)、懸浮控制技術(shù)、列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制及測(cè)速定位技術(shù)、新一代懸浮架技術(shù)、直線牽引電機(jī)及電磁鐵等核心技術(shù)、產(chǎn)品試驗(yàn)技術(shù)與方法等的深入研究，吸收并掌握中低速磁浮車(chē)的車(chē)軌耦合振動(dòng)控制技術(shù)、列車(chē)懸浮控制技術(shù)、輕量化車(chē)體等國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上優(yōu)化創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高平臺(tái)設(shè)計(jì)。

    新一代中低速磁浮懸浮架采用“工”字形結(jié)構(gòu)、空氣簧中置方式、單防滾梁等創(chuàng)新結(jié)構(gòu)形式，能有效抑制車(chē)軌耦合振動(dòng)，提高車(chē)輛懸浮穩(wěn)定性;新一代磁浮技術(shù)取消迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，列車(chē)能實(shí)現(xiàn)在無(wú)迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的情況下轉(zhuǎn)彎后自動(dòng)回正。由于優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，騰出了空間，使得牽引電機(jī)最大化，提升電機(jī)牽引能力的同時(shí)也提升了車(chē)上多個(gè)電機(jī)的協(xié)同工作效率。

    新型懸浮架結(jié)構(gòu)的受力特性更有利于列車(chē)提高時(shí)速指標(biāo)、牽引能力以及顯著緩解車(chē)軌耦合振動(dòng)。從理論分析看，同等條件下新一代磁浮列車(chē)更節(jié)能;從試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證看，新一代懸浮架能在27種工況下安靜穩(wěn)定的懸浮。這使得新一代磁浮列車(chē)不僅可在低速行駛時(shí)，在站臺(tái)駐車(chē)時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間安靜懸停，也就是說(shuō)，坐在新一代磁浮列車(chē)上，感受不到任何明顯的振動(dòng)。

    除此之外，為突破每小時(shí)100公里的速度“天花板”，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在車(chē)輛系統(tǒng)集成、牽引系統(tǒng)優(yōu)化、直線感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造工藝、車(chē)輛輕量化技術(shù)等方面，均做了較大創(chuàng)新設(shè)計(jì)。車(chē)輛采用新型直線電機(jī)技術(shù)，在電機(jī)尺寸、容量、極數(shù)、極距等方面進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，同時(shí)優(yōu)化既有電氣設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛懸浮系統(tǒng)與牽引系統(tǒng)磁場(chǎng)獨(dú)立，最大限度保證了車(chē)輛的懸浮能力，提升了車(chē)輛運(yùn)行的穩(wěn)定性。

    同時(shí)，為了降低創(chuàng)新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，新一代磁浮技術(shù)方案在創(chuàng)新的同時(shí)也繼承了既有方案的一些特點(diǎn)，如兩種方案的電磁鐵、機(jī)械制動(dòng)接口與部件基本相同;空氣彈簧與車(chē)體均通過(guò)滑臺(tái)支撐;牽引力由懸浮架到車(chē)體的傳遞途徑不變，牽引桿方式也不變;直線電機(jī)與懸浮架的基本安裝方式相同等。

    通過(guò)車(chē)輛關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破，使得中低速磁浮列車(chē)的速度可以達(dá)到每小時(shí)160公里。為中低速磁浮交通的推廣運(yùn)用，滿(mǎn)足我國(guó)市域鐵路的發(fā)展需求，為新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略提供技術(shù)支撐。