云巴在节能引领下城市轨道交通中的可行性探究与应用

刘智佳

（深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳518028）

0 前言

随着城市环境污染的影响，各地区制定了在环保方面的规定及排放标准的要求，其中城市中心交通排放占城市总排污量中的大部分，是增长最快的温室气体排放源。随着经济和社会的发展，环保与节能的话题日益凸显，目前是一项长远的发展战略，是促进经济发展与人口、资源、环境相协调的必要举措。节能是遏制高耗能行业和产能过剩行业盲目发展和过快增长的一种方式。本文所要介绍的“云巴”便是一种新型有轨电车。

1 “碳中和”目标的提出与响应

1.1 交通运输技术革新要求

目前，全球第二大碳排放源的是交通运输行业。近年来，中国高度重视碳减排。我国交通运输部提出：要优先发展城市公共交通，努力实现公众出行的低碳化；同时加快推广应用新能源汽车，努力实现运输工具的低碳化。为实现目标，建筑智慧城市交通系统作为一个创新思路。

1.2 企业战略与活动——“云巴”新型轨道交通形式

对于汽车产业而言，新能源是汽车产业发展的重大机遇，也对政府、行业机构、企业提出了进一步的挑战。经过多年的思考和研发探索，有效根治交通拥堵和空气污染是一重要任务。

经过努力，国内汽车行业凭借在电子、汽车、新能源领域积累的领先技术，成功创造出中运量跨坐式单轨“云轨”和小运量胶轮有轨电车“云巴”轨道交通解决方案，其特点是不单独占用路面、地形适应能力强、编组灵活、景观性好、低噪声、零排放等多重优势。

2 “云巴”胶轮有轨电车

有轨电车主要分为两种类型：钢轮钢轨有轨电车和导轨式胶轮电车。胶轮有轨电车是运行在中央沟专用导向轨道上，具有特殊导向和转向结构，由橡胶轮转向架支撑的电动车辆。胶轮有轨电车系统是一种采用橡胶轮胎、车载电源电力驱动技术、特殊转向架的列车，运行在专用线路上实现载客的低运量公共交通系统。

云巴集成胶轮、导轨梁、储能动力电池和全自动无人驾驶等先进技术，并优化创新，为国内首创的100%完全拥有自主知识产权的新型公共交通系统。车辆利用充氮气的走行轮和设于走行轮下方的实心导向轮实现车辆在U型导向梁上的行进和转向。云巴采用动力电池（磷酸铁锂电池）配置永磁同步电机实现优良的牵引功能，取消正线接触轨触电，运行安全可靠。

3 深圳市空港新城云巴示范线L1线工程

由于自然条件所限，深圳市一次常规能源极为匮乏，二次能源供应能力不足，属能源输入型城市。城市轨道交通相比于其他机动化交通方式具有节能环保的优势，但城市轨道交通是公共事业中的用电大户，在工程规划、设计、建设、运营等各个环节中贯彻落实节能技术和措施是非常必要的。

3.1 工程概述（见图1）

图1 深圳市空港新城云巴示范线L1线工程线路平面

空港新城云巴示范线L1线工程起自宝安区大空港新国际会展中心东侧的规划海城路，起点站会展北站临近在建地铁12号线会展北站东侧，与12号线会展北站分别位于会展休闲带的东西两侧。线路沿规划海城路、和秀西路、松福大道、桥和路敷设，终点站位于既有地铁11号线高架桥头站的西南侧，线路全长约5.09km，均采用高架敷设方式。

车辆是本项目的主要用能设备，根据本工程的客流预测和线路情况本工程选用最高速度为70km/h的比亚迪云巴制式车辆。与地铁解决大运量、轻轨解决中运量不同，“云巴”（胶轮有轨电车）作为小运量轨道交通，可与各条交通动脉进行有机连接，形成城市交通路网，有效解决城市短途和小运量出行，打通城市“微循环”。

3.2 节能分析

车辆的节能并非单指行车中能耗的节约，而是包括对原材料、制造、运输、运营、维修等各方面能耗的节约。本项目所采用云巴胶轮有轨电车的节能包括以下途径：

（1）采用充电储能动力电池供电，储能动力电池在列车制动时吸收列车制动能量，达到节能的效果。

（2）车体结构材料采用轻质铝合金，随着车体自重的减轻，相应能减轻轮胎磨耗，减少维修工作量等附加节能效果。

（3）牵引系统采用计算机控制的VVVF交流传动系统，优先采用电制动，电制动性能满足全速度电制动要求。

（4）空调系统工作根据车外温度自动调节。

（5）照明采用高效节能灯具，如图2、3、4所示。

图2 空港云巴站点造型（一）

3.2.1 供电制式

本项目选用云巴车辆采用的再生制动能量吸收装置为“储能式”，即通过车载蓄电池吸收多余的再生制动能量，因此该项目再生制动节能量效果显著，高于采用外部供电制式的车辆。

根据前文已对设计采用及能评阶段节能措施进行节能量测算结果，项目初近远期年节约电力分别为：76.285、73.126、122.185万度，综合节能率分别为14.35%、14.40%、19.52%。可见该项目再生制动节能效果显著，能有效减少能源浪费。各项节能措施节能效果均较为明显。

图3 空港云巴站点造型（二）

图4 空港云巴站点造型（三）

3.2.2 交通制式

合理的系统选型是线路设计的关键，也是线路运营能耗的关键。根据客流预测，初、近、远期采用合理的车辆编组方式，能达到节能的目的。本项目功能定位为中小运量交通制式，运量特征为高峰小时运能在1万人以下，其需求介于常规轨道交通与公交之间。目前适合这一运量的已有制式包括APM系统、跨座式单轨系统、有轨电车系统和BRT系统，以及新研发的比亚迪云巴系统。

从牵引能耗角度分析，有轨电车系统采用钢轮钢轨形式，其列车运行基本阻力较小，故其牵引能耗也低，其余制式一般采用胶轮形式，摩擦阻力相比轮轨系统较大，牵引能耗较高。

从车站辅助能耗分析，云巴系统结构轻巧，采用高架形式。车站规模较小，较磁悬浮、轻轨系统制式可节约车站辅助能耗。

3.2.3 控制系统

列车自动控制系统通过自动控制列车的启动、加速、惰性、减速和停车，与列车牵引供电系统耗能有直接关系，列车按照ATC系统提供优化的速度—距离曲线运行可以减少牵引耗能，即列车运行方式控制的节能；同时随着技术的发展，新技术不断涌现，列车自动控制系统设备可以通过采用新技术达到高效低耗的节能目的。例如云巴自动控制系统大量采用计算机技术、光纤网络技术，轨旁全电子执行单元代替复杂且能耗高的继电设备，既节约了大量的金属材料、减少能量损耗，又保证设备的节能、降耗，如图5所示。

图5 智能驾驶系统

3.3 节能成果

该项目投入运营后，其能源消费对所在地完成节能目标的影响较小。该项目的建设，将很大程度上转移地面汽车交通的客流，轨道交通相比于汽车运输单耗较低，并且由于其消费的主要能源种类为电力，可节约宝贵的石油资源，还可大幅减少废气排放，是一种节能环保的运输方式。

4 云巴胶轮有轨电车前景

地铁、轻轨在解决城市交通拥堵中的作用越来越受到重视，但由于其造价高、建设周期长、后期运营成本高，中小城市的经济实力及客流水平尚不适合大规模修建。灵活舒适、经济环保的胶轮有轨电车能降低对小汽车的依赖，减少汽车尾气排放，弥补公共交通的不足，有效解决地面交通拥堵问题。云巴拥有美观的外形，更易于融入城市景观。

无论从城市发展趋势，还是政策层面，大、中、小运量交通系统的合理匹配及多制式协调发展是未来交通规划主旨，小运量的轨道交通系统在现有交通体系中存在断档，胶轮有轨电车（云巴）是运输能力0.6万人次/h的小运量城市轨道交通系统，有利于弥补既有城市轨道交通产品类别体系中的断档，符合市场趋势，其应用前景十分广阔。

5 结语

随着城镇化的加速，越来越多的城市希望通过有轨电车实现城市的轨道交通梦想，新型有轨电车的特点符合中小城市发展需求。胶轮有轨电车作为一种新型的城市轨道交通系统，具有高可达、高集约、轻型化、智能化、人性化、中高速等特点，建设具有工期短、征地小、拆迁少、造价低、无污染等优点，适应性非常宽泛。可以应用于以下几种情况：

（1）三四线城市的骨干交通线路。

（2）配合大运量地铁和中运量云轨组合成大城市的立体交通网络。

（3）适用于机场、高铁站等交通枢纽的接驳线和大型景区、社区的交通线。

（4）作为商业中心、居住区、旅游景区之间的运输线。

综合前文的论述，胶轮有轨电车（云巴）基本无拆迁，用地规模极小；车站及桥梁规模小、建筑优美、体量轻盈，易与建筑物结合。云巴能够广泛应用于超大型城市交通支线和加密线、城市综合交通枢纽接驳线、大中城市主干线、旅游景区观光线、大型活动中心内部环线、老城区以及还有旧城改造交通线等方便的领域。