引言:近几年,我国的城市轨道交通体系逐渐趋于完善,有关的资料显示,2019 年底,我国大陆地区的城市轨道交通路线已经超过 200 条,总线路长度超过6 700 km,轨道线路覆盖多个城市,部分一线城市的轨道交通网络逐渐趋于完善,这在一定程度上显示了我国政府对城市轨道交通技术的关注。与此同时,城市轨道交通技术装备也得到了一定的发展,我国的城市轨道交通技术装备最早出现于 1999年,在短短二十年的时间内轨道交通技术装备就取得了突破性的发展。但是,由于我国的轨道交通技术装备起步时间较晚,与发达国家相比,在技术水平等方面还存在一些问题,解决这些问题是现阶段我国城市轨道交通技术装备发展的必要措施。
一、城市轨道交通技术装备国产化发展历程
1. 起步阶段
我国城市轨道交通行业开始于 1965 年,由原长春客车厂开始,原长春客车厂与湘潭电机厂合作,进行了我国第一辆城市轨道交通车辆,这是我国第一辆自主研发的城市轨道交通车辆,由此,打开了我国城市轨道交通事业的大门。
2. 技术引进阶段
20 世纪 90 年代,日益拥堵的城市交通状况使许多大中城市纷纷开始建设地铁、轻轨等城市轨道交通。上海市轨道交通 1 号、2 号线和广州地铁 1 号线,引进了包括车辆、信号、通信、供电等多种先进的技术设备。大量采用进口设备和技术,致使地铁造价过高,广州地铁 1 号线造价高达 6.63 亿元 /km,车辆购置价格高达180 万美元 / 辆。高昂的地铁建设成本引起国家有关部门高度重视,1995 年中华人民共和国国务院(以下简称“国务院”)开始着手推进城市轨道交通技术装备国产化工作,并组织相关部门开展地铁国产化研究。
3. 国产化阶段
我国城市轨道交通的国产化阶段开始于 1999年。国家颁布了一系列文件,对城市轨道交通的未来发展方向进行了明确,首次提出了国产地铁建设覆盖率要达到70%。国产化主要是指在我国国内制造生产的,包括国外企业在我国国内建厂生产的以及国外零件在我国国内组装的。此项工作开展的重点在于研发城市轨道车辆、牵引系统以及信号系统。
二、全国城市轨道交通技术发展现状
1. 地铁整车国产化情况
随着国产化政策的不断普及,近两年,我国地铁车辆的系统、设备逐渐向国产化的方向转变,北京、广州地铁的系统、设备的国产率已经超过了70%。我国城市轨道交通的车体主要有两类,分别是铝合金车体以及不锈钢车体。车体的静压强度试验均有我国自主完成,除此之外,我国的铝合金车体的断面板材已经基本实现了全面国产化的目标,并且在使用性能等方面与国际标准相比,没有任何差距。全面国产化的实现肯定了我国近几年城市轨道交通行业所做出的努力,现阶段,我国城市轨道交通技术装备存在的主要问题之一就是使用寿命的问题,尤其是国产一系、二系弹簧。
2. 牵引系统
牵引传动系统作为轨道交通车辆装备实现机电能量转换的“心脏”单元,其性能在某种程度上决定了轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性。目前国内城市轨道交通主流牵引传动系统为基于异步交流电机的牵引系统。城市轨道交通的车辆牵引控制技术自主化设计包括牵引系统集成设计、蓄电池应急牵引设计、变流器机械电气设计、驱动系统设计、列车控制与管理系统(TCMS)软件设计、牵引控制、RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)、全自动无人驾驶方案设计等;实现了列车控制管理系统应用程序的自主化设计;主要大部件(如牵引主变压器、牵引和辅助变流器、牵引高压箱、辅助充电机箱、牵引电机)实现了自主化设计和生产。
3. 信号系统
我国于 2010 年首次使用了自主研发的基于通信的列车控制系统,打破了国外对信号系统垄断性。在此之后,多项信号系统在我国的城市轨道交通车辆中得到了应用,2017 年,我国的北京地铁燕房线正式开始投入使用,该条运行线路是我国首个具有自主知识产权的全自动运行线路,这体现了我国城市轨道交通自主化研发的水平。
三、城市轨道交通技术装备未来发展趋势
1. 城市轨道交通技术装备自主化
我国城市轨道交通虽然规模大,产业链全,但自主技术及其品牌的核心竞争力还比较薄弱,已成为我国由大国迈向强国所必须解决的“短板”。城市轨道交通装备制造业作为创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展的典型代表,是我国高端装备制造领域自主创新程度高、国际创新竞争力强、产业带动效应最明显的行业之一。目前,我国制造优势产业已初步形成,但高端核心领域仍有不足,要求城市轨道交通行业在车辆、牵引、制动、信号、供电等涉及安全的核心系统方面实现自主化、产业化已经刻不容缓。
2. 城市轨道交通技术装备智能化
大力推进智慧城轨建设,以人工智能、云计算、物联网等措施,在工程建设、智能运维等各个环节提高科技水平,从而改善和优化系统配置、提高可靠度,实现全自动运行。 2020 年3月,中国城市轨道交通协会发布的《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》指出,要应用云计算、大数据、物联网、人工智能、 5G 、卫星通信、区块链等新兴信息技术,全面感知、深度互联和智能融合乘客、设施、设备、环境等实体信息,经自主进化,创新服务、运营、建设管理模式,构建安全、便捷、高效、经济的新一代中国式智慧型城市轨道交通。
3. 城市轨道交通技术装备更加绿色节能
随着轨道交通建设的加速,轨道交通已成为各城市最大的单体建筑,成为城市能耗大户,在节能方面具有很大潜力,在车辆、环控系统等方面更多节能技术得以开发与应用, 如对地铁车站空调系统的革命性创新和应用、 LED 等新型照明技术的推广(以后将会直接采用直流供电照明)、再生电能回馈、大规模变频技术的应用、供电系统设计改进和效能提高。 同时装配式结构、 钢混组合结构、新材料的应用、设备及构建标准化等技术将逐步应用,这些技术的应用,将大大降低工程造价和运营成本,实现轨道交通的节能、节地、节材、低碳、环保、绿色。
结束语:通过上述的分析,可以知道,城市轨道交通在人们的日常生活中发挥着非常重要的作用,提高城市轨道交通技术装备的水平可以直接的提高人们的生活质量。我国正处于交通行业转型的重要阶段,城市轨道交通行业应该以乘客的主要需求为具体的改革出发点,结合创新技术对城市轨道交通技术装备进行完善,创建环保、舒适、智能的城市轨道交通技术装备体系,为我国交通行业的长远发展贡献一份力量。
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