重庆跨座式单轨交通装备研发及产业化

◆ 何希和

作者：何希和，重庆市单轨交通工程技术研究中心常务副主任，重庆市轨道交通设计研究院副院长，总工程师，教授级高级工程师，重庆交通大学教授，从事城市轨道交通工程设计研究工作。

一、概述

重庆轨道交通2号线是我国首次从日本引进的、也是我国成功运行的跨座式单轨交通系统，具有转弯半径小、爬坡能力强、噪声低、工程造价低等优点。随着2号线的建设与运行，重庆市也在培育和发展跨座式单轨交通装备产业，但存在以下问题，制约了我国跨座式轨道交通系统的推广应用和单轨交通装备产业的发展：

未完全掌握跨座式单轨车辆整车集成技术；

其车辆转向架系统关键部件未实现国产化；

其车辆牵引控制技术和信号系统处于空白；

跨座式单轨装备系统有待标准化、规范化；

跨座式单轨交通装备进口设备和备品备件造价高、维修成本高。

针对上述问题，在重庆市政府相关部门的支持下，由重庆市轨道交通（集团）有限公司牵头，组织重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司、重庆市城市单轨交通工程技术研究中心、重庆长客轨道车辆有限公司等企业、高校、科研院所，结合国家科技支撑计划《跨座式单轨交通装备研发》项目，重点进行跨座式单轨交通装备系统集成、单轨车辆整车集成、单轨道岔等关键技术的研发及产业化技术攻关。

二、关键技术的研究内容

跨座式单轨交通装备关键技术重点进行以下研发，见图1、图2：

图1 关键技术集成

图2 装备关键技术研发及产业化技术路线

（一）车辆整车集成关键技术研发

通过单轨车辆整车集成关键技术研究，掌握整车和车体设计方法，建立数字化仿真设计平台，开发转向架关键零部件和电牵控制系统，完成整车系统集成，实现产业化，研发重点见图3，研发路线见图4。

图3 整车集成研究内容

图4 整车集成关键技术研究路线

（二）跨座式单轨交通装备系统集成技术研发

重点进行跨座式单轨交通技术标准；跨座式单轨交通装备系统集成配套安装调试、试验及上线综合调试技术标准及接口技术研究。同时针对跨座式单轨交通装备与车辆相关的关键技术进行技术攻关。跨座式单轨交通装备系统集成技术研发项目重点进行以下研究，见图5。

图5 系统设备集成研究内容

三 关键技术研发成果

（一）项目取得的成果

通过引进消化吸收再创新，以跨座式单轨交通的核心关键技术电牵控制关键部件、车辆运行监控、车体与转向架制造、系统集成等的关键技术为攻关重点。

国内首次对跨座式单轨系统关键技术进行系统性研究和装备开发，通过“跨座式单轨交通装备研发”项目的实施，构建以企业为主体、市场为导向、产学研深度结合的跨座式单轨交通装备科技创新体系。

1、车辆系统集成技术

自主开发和掌握了车辆总体设计、车体结构设计、造型设计和数字化仿真设计等整车系统集成设计、制造、试验关键技术，形成了车辆整车和车体自主开发能力。形成了六编组列车、电空制动、VVVF和DCU控制器等34种新产品，填补了国内空白，可完全取代进口。

2、车辆关键部件开发与产业化技术

自主开发和掌握了电牵控制、电空制动、列车监控与信息系统关键技术和转向架关键零部件研发，填补了国内技术空白，形成了车辆关键部件自主开发能力，并实现了产业化。见图7、8、9。

3、检测维修设备关键技术

掌握了轨道梁桥系统健康检测的快速高效轨道梁晃动量检测技术、轨道梁表面裂纹及缺损检测关键技术、病害锚固螺杆检测关健技术及其更换锚固螺杆设备的制造技术，实现了先进的基于机器视觉的自动检测轨道梁晃动幅度的方法。

4、单轨可挠道岔关键技术

研究了将固定面板改进为可挠的道岔面板，具有凸轮和连杆等机构的可挠装置，将关节型道岔在转辙时的折线状态变换为圆弧状态，可使列车通过道岔的速度由15km/h提高到25km/h，改善了列车通过道岔时乘员的舒适性，提高了道岔控制系统的准确性、可靠性和安全性。研制出单轨可挠道岔已成功应用于重庆轨道交通三号线。

5、单轨平移式道岔研发

研制出属国际首创采用直线、曲线预成形的平移式道岔，采用独特的驱动装置、导向装置、锁定装置，提高道岔运行稳定性和可靠性。已成功应用于重庆轨道交通3号线。

6、列车自动防护和位置检测、站台门控制关键技术

研究了适用于单轨交通信号（ATP/TD）系统中的列车自动防护和位置检测技术，定位停车以及实现车门与站台门的联动，站台门主控制系统以及专用门控模块DCM的设计制造调试技术，研发出功能样机。跨座式单轨列车ATP与位置检测系统填补了国内空白。

7、车辆移动实时视频监控系统和高架区间安全救援关键技术

车辆移动实时视频监控系统实现了高速无线接入技术的突破，解决了高速移动状态下大容量数据的高速传输、无线系统基站间高速切换问题、无线系统加密、鉴权，QOS质量保证和结合Mesh技术下系统无线频率扩展的应用。掌握了单轨高架区间应急救援的装备配置和研发技术，提出了适应单轨交通系统应急救援方法。

8、标准、专利等情况

本项目共形成国家标准2项，行业标准1项；授权发明专利17项，实用新型专利69项；软件著作权2项，编著1部。

（二）项目创新点

1、系统掌握了跨座式单轨车辆总体设计方法、数字化仿真设计技术等关键技术，填补了我国该领域的技术空白；国内外首次成功开发出全动车六编组单轨列车，并成功应用于重庆轨道交通3号线。

2、系统掌握了车体结构设计、转向架关键零部件制造和电牵控制等核心技术，并成功进行了三大部件的车辆系统集成。

3、系统掌握了跨座式单轨交通道岔、自动超速防护（ATP）子系统与位置检测（TD）子系统、移动实时视频监控系统等关键性系统设备的开发技术，国内外首次开发出单轨平移道岔。

4、形成了GB50458-2008跨座式单轨交通设计规范、GB50614-2010跨座式单轨交通施工及验收规范、CJ/T287-2008跨座式单轨交通车辆通用技术条件、重庆市跨座式单轨交通系统设备工程施工质量验收评定办法等国家、行业和地方标准，建立了我国单轨交通技术标准体系。

四、单轨产业化基地建设

（一）重庆市轨道交通装备制造产业发展规划

1、提出了重庆市轨道交通装备制造产业发展战略：培育和建设一个整车生产基地；同步发展整车和零部件两个体系；

2、明确重庆市轨道交通装备制造产业发展重点是以车辆制造为主，以B型地铁车辆为重点，单轨车辆为特色；

3、在产业链构建上，提出了一个以车辆、机电装备为主导的产业链，形成规模化的轨道交通装备工业结构体系和产业集群。

（二）单轨交通产业化成果

1、跨座式单轨交通车辆

重庆长客轨道车辆有限公司: 占地约37hm2，目前已形成年产500辆，年维修能力100辆轨道车辆及其零部件总成的生产能力。到2013年底，重庆长客轨道车辆有限公司已经完成组装单轨车辆超过530辆，已交付重庆轨道交通投入运营。

单轨车辆及地铁车辆齿轮箱：重庆汽研院承担了重庆轨道交通3号线一、二期工程40列车齿轮箱生产。具备年生产2000台套轨道车辆齿轮箱总成和基础制动装置的能力。

株洲南车时代电气股份有限公司和青岛四方车辆研究所有限公司成功开发了基于IGBT器件、符合TCN车载网络接口标准的大功率交流传动及其控制系统。具备了批量制造单轨电牵传动和控制系统供货的能力。

2、单轨道岔

重庆华渝电气仪表总厂等单位承担重庆轨道交通2号线、3号线一期二期工程单轨关节型道岔，二期工程关节可挠道岔。

3、站台安全门/屏蔽门

重庆川仪总厂已经完成重庆轨道交通2号线一期工程、3号线一期、二期、1号线全线站台站台门、成都地铁二号线全线站台门。

已形成年产3000套站台门的生产能力。

4、工程总承包

重庆单轨交通工程公司承担重庆3号线一期工程土建项目，3号线二期，2、3号线南延伸工程土建及设备总承包项目，1号线、6号线土建工程。

（三）产业化成果

1、建成重庆跨座式单轨整车生产基地。

2、形成整车零部件生产基地，具备协作配套能力。

3、形成跨座式单轨交通装备产业链，具备产值超过百亿元装备的生产能力。

4、开发/研发新产品63项。

五、结束语

通过产学研用合作，引进消化吸收再创新，攻克核心技术，掌握了跨座式单轨交通关键技术，填补了我国在跨座式单轨交通装备关键技术上的空白，形成了自主知识产权成果，培育和发展了跨座式单轨交通装备战略性新型产业，扩大了跨座式单轨交通系统的推广与应用。支撑重庆市成为国内唯一、世界知名的跨座式单轨交通装备制造业基地，将为其他城市跨座式单轨交通提供技术支持和装备保障。