軌道交通機(jī)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(yùn)行，標(biāo)志著我國軌道交通事業(yè)的發(fā)展又走上了一個(gè)新臺(tái)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(diǎn)，同時(shí)又有其獨(dú)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(dòng)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(yùn)行平穩(wěn)，行使靈活、爬坡力強(qiáng)、無污染、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。 由于高架跨座式單軌交通的車輛，采用跨座在梁上運(yùn)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(yùn)行）機(jī)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(dòng)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(dòng)道岔等。 目前國際上已投入商業(yè)運(yùn)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(gè)國家，少數(shù)幾個(gè)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(shí)物，日本有關(guān)人員也千方百計(jì)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(yùn)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(yàn)。地面式再生制動(dòng)電阻吸收裝置的國產(chǎn)化 軌道交通車輛的制動(dòng)系統(tǒng)是由機(jī)械制動(dòng)和電制動(dòng)兩部分組成。機(jī)械制動(dòng)工作時(shí)，將產(chǎn)生大量的閘瓦粉塵（據(jù)北京地鐵統(tǒng)計(jì)，由機(jī)械制動(dòng)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(jī)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(dòng)過程中，將產(chǎn)生大量的熱能（粗略計(jì)算每輛車的制動(dòng)功率約三百千瓦，列車按6-8輛車計(jì)，則將產(chǎn)生2000多千瓦熱能），制動(dòng)電阻溫度可達(dá)200-300度，有可能影響鄰近電器的正常工作，且大量發(fā)熱會(huì)造成地鐵隧道內(nèi)溫度的升高。將再生制動(dòng)電阻吸收裝置移至地面，克服了電制動(dòng)裝置裝設(shè)于列車上的不利因素，使列車的運(yùn)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(yùn)行前再生制動(dòng)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(dòng)吸收裝置的位置、數(shù)量、容量等的確定，保證裝置運(yùn)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(fù)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(rèn)識(shí)。例如，供電系統(tǒng)方面的人員對供電系統(tǒng)的情況和各項(xiàng)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(yùn)營管理人員對如何提供實(shí)驗(yàn)條件來模擬實(shí)際的情況有豐富的知識(shí)。只有把各方面人員的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)集中起來，通過相互溝通協(xié)調(diào)，才可使得一個(gè)復(fù)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(yùn)營調(diào)試解決了。日方技術(shù)人員認(rèn)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(jì)—制定—調(diào)試—安裝—成功地投入試運(yùn)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(diǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(jī)械性能，易于安裝便于維護(hù)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(gè)棘手的難題，因?yàn)槿绻麆傂越佑|網(wǎng)的變形一旦超出允許的范圍對運(yùn)營的影響將是致命的。另外一個(gè)困難的問題是在PC梁上大量預(yù)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(yù)埋件安放在恰當(dāng)?shù)奈恢茫且豁?xiàng)非常煩瑣和細(xì)微的工作，參加此項(xiàng)工作的有關(guān)人員在認(rèn)真做好工作的同時(shí)，高度重視與各相關(guān)專業(yè)的配合，充分地溝通、反復(fù)地核實(shí)，積累了豐富的協(xié)調(diào)配合經(jīng)驗(yàn)；一絲不茍地在全線每片PC梁上設(shè)計(jì)預(yù)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(dòng)道岔的國產(chǎn)化。 道岔是保證車輛正常運(yùn)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(dòng)處于道岔位置的PC梁，改變該P(yáng)C梁的位置，從而引導(dǎo)車輛改變行進(jìn)的方向。因此關(guān)節(jié)型可移動(dòng)道岔需要一套功率強(qiáng)大、機(jī)械傳動(dòng)精密，在十幾秒時(shí)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(jìn)行定位輪換，不能有任何失誤。因?yàn)橐坏┌l(fā)生失誤，即可能導(dǎo)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(yùn)行要求自動(dòng)進(jìn)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(dòng)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(gè)解決大功率傳動(dòng)的技術(shù)問題，而是一個(gè)與多個(gè)專業(yè)有接口的復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品。與前述兩項(xiàng)產(chǎn)品的國產(chǎn)化途徑相同，本設(shè)備雖然技術(shù)復(fù)雜，可靠性要求高，涉及專業(yè)多，但參加本項(xiàng)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(jì)，細(xì)致認(rèn)真地處理好各種接口，經(jīng)過多次試驗(yàn)不斷改進(jìn)工藝，終于制造出一批完全符合技術(shù)要求的可移動(dòng)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(xiàn)了一份力量。整合成熟技術(shù) 軌道交通所涉及到的專用機(jī)電產(chǎn)品，整體看比較復(fù)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(dāng)，成功是不困難的，這增強(qiáng)了我們實(shí)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(jī)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(shí)可行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是順利完成某項(xiàng)專用機(jī)電產(chǎn)品國產(chǎn)化的重要基礎(chǔ)。由于軌道交通是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，大大小小有幾十個(gè)專業(yè)共同為軌道交通的正常運(yùn)行服務(wù)，在確定某項(xiàng)專業(yè)設(shè)備的技術(shù)要求時(shí)，不僅要充分考慮本專業(yè)的技術(shù)特性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)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(jī)電設(shè)備一定能滿足實(shí)際運(yùn)營的需要。 其次，以有類似經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(xiàng)技術(shù)為主，并根據(jù)軌道交通運(yùn)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(dān)此項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。綜上所述，選擇有類似經(jīng)驗(yàn)的合作伙伴是順利實(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)，提高我國開發(fā)專用機(jī)電設(shè)備的水平。國外軌道交通技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)八、九十年代已基本成熟，所以其機(jī)電產(chǎn)品中有關(guān)控制部分常以機(jī)電型和和電子型的產(chǎn)品為主。近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用機(jī)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(shí)，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(jì)算機(jī)技術(shù)，使我國開發(fā)研制的新型機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)性能有一個(gè)新的提高，為我國的軌道交通事業(yè)發(fā)展做出新貢獻(xiàn)。