軌道交通機電設(shè)備國產(chǎn)化研究 2004年12月28日我國第一條高架跨座式單軌交通——重慶軌道交通二號線順利投入試運行，標志著我國軌道交通事業(yè)的發(fā)展又走上了一個新臺階，建成安全、快速軌道交通的城市越來越多，適應(yīng)各種不同外界條件的、不同技術(shù)特征的軌道交通形式越來越豐富。 高架跨座式單軌交通對我國來說是一種新型軌道交通形式，它具有通常軌道交通具備的各種特點，同時又有其獨特之處，即列車采用充氣的橡膠輪胎在全線貫通的PC梁上行駛，列車的動力為電力牽引，電壓為直流1500V，特別適合在地形起伏、道路狹窄的城市中穿行，它具有運行平穩(wěn)，行使靈活、爬坡力強、無污染、噪音低等優(yōu)點。 由于高架跨座式單軌交通的車輛，采用跨座在梁上運行的方式，因此采用一系列與通常軌道交通（車輛在鋼軌上運行）機電設(shè)備有差異的專用設(shè)備。如跨座式電力牽引列車專用的信號系統(tǒng)，安裝于地面的列車再生制動電阻吸收裝置，裝設(shè)于PC梁兩側(cè)的剛性接觸網(wǎng)及關(guān)節(jié)型可移動道岔等。 目前國際上已投入商業(yè)運行的高架跨座式單軌交通的國家和城市，從收集到的資料來看僅有日本、加拿大、馬來西亞等少數(shù)幾個國家，少數(shù)幾個城市，而且各國所采用的技術(shù)方案也不盡相同。重慶采用的技術(shù)方案是日本模式。在與日本有關(guān)公司技術(shù)交流中，日方技術(shù)人員對這種技術(shù)采取保密的態(tài)度，即使到日本的現(xiàn)場去參觀實物，日本有關(guān)人員也千方百計讓你不能充分接觸這方面的技術(shù)，更談不上幫助你來掌握這種技術(shù)。因此保證重慶高架跨座式.單軌交通在滿足國家要求的國產(chǎn)化率必須大于70%的條件下，順利建成并投入運行，成為對參與重慶高架跨座式單軌交通建設(shè)者的極大考驗。地面式再生制動電阻吸收裝置的國產(chǎn)化 軌道交通車輛的制動系統(tǒng)是由機械制動和電制動兩部分組成。機械制動工作時，將產(chǎn)生大量的閘瓦粉塵（據(jù)北京地鐵統(tǒng)計，由機械制動生成的閘瓦粉塵每年約十噸左右），此粉塵含鐵量較高，易造成對電機及各種電器的污染，從而引發(fā)故障，增加維修工作量。在電制動過程中，將產(chǎn)生大量的熱能（粗略計算每輛車的制動功率約三百千瓦，列車按6-8輛車計，則將產(chǎn)生2000多千瓦熱能），制動電阻溫度可達200-300度，有可能影響鄰近電器的正常工作，且大量發(fā)熱會造成地鐵隧道內(nèi)溫度的升高。將再生制動電阻吸收裝置移至地面，克服了電制動裝置裝設(shè)于列車上的不利因素，使列車的運行狀況得到了較大的改善。 我國在重慶高架跨座式單軌交通投入運行前再生制動電阻吸收裝置均安裝在車輛上，現(xiàn)要將其移至地面，有不少技術(shù)問題需要解決。如：在地面安裝再生制動吸收裝置的位置、數(shù)量、容量等的確定，保證裝置運作的各種參數(shù)包括列車上的各種參數(shù)，地面牽引的各種參數(shù)）如何確定。問題是復雜的，不同專業(yè)的技術(shù)人員對上述問題中的不同方面有較深刻的認識。例如，供電系統(tǒng)方面的人員對供電系統(tǒng)的情況和各項參數(shù)比較熟悉，車輛工作人員對車輛上的各種情況和參數(shù)了如指掌，而地鐵的運營管理人員對如何提供實驗條件來模擬實際的情況有豐富的知識。只有把各方面人員的知識、經(jīng)驗集中起來，通過相互溝通協(xié)調(diào)，才可使得一個復雜的問題在各方人士的共同努力下，順利地得到解決。技術(shù)上的理論問題明確了，產(chǎn)品的制造問題解決了，設(shè)備安裝方案確定了，產(chǎn)品的運營調(diào)試解決了。日方技術(shù)人員認為中國在短期內(nèi)不可能制造的專用設(shè)備，在短短的二至三年中從設(shè)計—制定—調(diào)試—安裝—成功地投入試運行。 同樣成功的事例還有安裝在PC梁兩側(cè)的“剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)”。剛性接觸網(wǎng)的技術(shù)特點是在全線貫通的PC梁兩側(cè)按特定的要求安裝一種形狀特殊的絕緣子，在絕緣子上安裝全線貫通的形狀特殊的鋁排，再在鋁排上安裝一條全線貫通的接觸導線。要在全線約二十公里的PC梁上安裝該套接觸網(wǎng)系統(tǒng)需要解決諸多的技術(shù)問題。如各種導電材質(zhì)的選擇、形狀及斷面的確定；在保證電氣性能的條件下，保證盡可能好的機械性能，易于安裝便于維護的結(jié)構(gòu)；幾十公里長的剛性材料，解決熱脹冷縮引起的應(yīng)變和變形也是一個棘手的難題，因為如果剛性接觸網(wǎng)的變形一旦超出允許的范圍對運營的影響將是致命的。另外一個困難的問題是在PC梁上大量預埋件位置的確定。全線有幾千片PC梁，每片PC梁的構(gòu)造及長度不是完全一樣的。如何在每一片PC梁上都將預埋件安放在恰當?shù)奈恢?，是一項非常煩瑣和細微的工作，參加此項工作的有關(guān)人員在認真做好工作的同時，高度重視與各相關(guān)專業(yè)的配合，充分地溝通、反復地核實，積累了豐富的協(xié)調(diào)配合經(jīng)驗；一絲不茍地在全線每片PC梁上設(shè)計預埋件的位置，編制了在各種情況下的安裝方案與檢測方法，順利地按技術(shù)條件要求架設(shè)了我國第一條PC梁上安裝的剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)。關(guān)節(jié)型可移動道岔的國產(chǎn)化。 道岔是保證車輛正常運營的關(guān)鍵設(shè)備。高架跨座式單軌交通的車輛是用充氣的橡膠輪胎在PC梁上行走。因此高架跨座式單軌交通的道岔是依靠移動處于道岔位置的PC梁，改變該PC梁的位置，從而引導車輛改變行進的方向。因此關(guān)節(jié)型可移動道岔需要一套功率強大、機械傳動精密，在十幾秒時間內(nèi)將一片十幾噸重的，上面安裝有剛性接觸網(wǎng)及其它附屬設(shè)備的鋼箱梁，正確的、安全地進行定位輪換，不能有任何失誤。因為一旦發(fā)生失誤，即可能導致重大的行車安全事故。道岔的控制在正常情況下是根據(jù)車輛的運行要求自動進行的，所以與信號系統(tǒng)密切相關(guān)。在高架跨座式單軌交通中關(guān)節(jié)型可移動道岔與線路、供電、信號、通訊等專業(yè)均有密切的聯(lián)系，所以不僅僅是一個解決大功率傳動的技術(shù)問題，而是一個與多個專業(yè)有接口的復雜的機電產(chǎn)品。與前述兩項產(chǎn)品的國產(chǎn)化途徑相同，本設(shè)備雖然技術(shù)復雜，可靠性要求高，涉及專業(yè)多，但參加本項工程建設(shè)的我方技術(shù)人員群策群力，克服了重重困難，不斷地優(yōu)化、完善設(shè)計，細致認真地處理好各種接口，經(jīng)過多次試驗不斷改進工藝，終于制造出一批完全符合技術(shù)要求的可移動道岔，順利地安裝在工程中，為重慶高架跨座式單軌交通順利開通貢獻了一份力量。整合成熟技術(shù) 軌道交通所涉及到的專用機電產(chǎn)品，整體看比較復雜，但經(jīng)過分析可以分解為幾種成熟技術(shù)的組合。將我們掌握的幾種技術(shù)組織在一起，只要組織得當，成功是不困難的，這增強了我們實現(xiàn)這些專用產(chǎn)品國產(chǎn)化的信心。 其中，明確需要國產(chǎn)化機電產(chǎn)品的技術(shù)特性，了解該產(chǎn)品與軌道交通其它專業(yè)之間的接口界面，制定切實可行的技術(shù)標準，是順利完成某項專用機電產(chǎn)品國產(chǎn)化的重要基礎(chǔ)。由于軌道交通是一項系統(tǒng)工程，大大小小有幾十個專業(yè)共同為軌道交通的正常運行服務(wù)，在確定某項專業(yè)設(shè)備的技術(shù)要求時，不僅要充分考慮本專業(yè)的技術(shù)特性和技術(shù)標準，同時要充分了解與相關(guān)專業(yè)的接口，包括物理上的接口和性能上的接口。如果充分考慮了上述的因素，開發(fā)的專用機電設(shè)備一定能滿足實際運營的需要。 其次，以有類似經(jīng)驗的企業(yè)為主，組織相關(guān)專業(yè)的人員協(xié)助研發(fā)，是一條快捷、有效實現(xiàn)國產(chǎn)化的途徑。從上述過程我們可以看到，軌道交通中的大部分專用技術(shù)均是以一項技術(shù)為主，并根據(jù)軌道交通運行的特殊性，作相應(yīng)的變更而形成專用設(shè)備。例如上述提到的地面式再生制動電阻吸收裝置，雖然設(shè)置在地面，但與設(shè)置于車輛上的再生制動吸收裝置大同小異。所以找車輛制造企業(yè)來研制開發(fā)此產(chǎn)品，同時請供電系統(tǒng)的專業(yè)人員加以輔助配合，將是一種事半功倍的選擇。重慶輕軌正是選擇了這樣的一種組合，順利地開發(fā)出新產(chǎn)品，實現(xiàn)了國產(chǎn)化。又如架設(shè)PC梁兩側(cè)的剛性接觸網(wǎng)與架設(shè)于軌道內(nèi)的剛性接觸網(wǎng)有很多類似之處。重慶工程也是選擇了有開發(fā)研制電氣化鐵路隧道內(nèi)剛性接觸網(wǎng)的企業(yè)來承擔此項工作。他們在PC梁等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的配合下，順利地完成了PC梁上架設(shè)剛性接觸網(wǎng)的任務(wù)，完滿地實現(xiàn)了國產(chǎn)化。綜上所述，選擇有類似經(jīng)驗的合作伙伴是順利實現(xiàn)國產(chǎn)化的一條重要途徑。 此外，還應(yīng)慎重、積極地采用計算機技術(shù)，提高我國開發(fā)專用機電設(shè)備的水平。國外軌道交通技術(shù)在上個世紀八、九十年代已基本成熟，所以其機電產(chǎn)品中有關(guān)控制部分常以機電型和和電子型的產(chǎn)品為主。近年來計算機技術(shù)在我國迅猛發(fā)展，計算機技術(shù)應(yīng)用機電產(chǎn)品的控制中將大大提高其原有的水平。因此，在研制開發(fā)軌道交通的專用產(chǎn)品時，也應(yīng)該在充分消化國外同類產(chǎn)品的技術(shù)要求和技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，慎重、積極地采用成熟的計算機技術(shù)，使我國開發(fā)研制的新型機電產(chǎn)品技術(shù)性能有一個新的提高，為我國的軌道交通事業(yè)發(fā)展做出新貢獻。