探索新时期城市轨道交通车辆的创新技术

刘畅

摘要：随着我国经济建设的快速发展，城市面积不断扩大，城市交通的需求量逐渐提升，而城市轨道交通车辆以非常优越的安全性、快捷性以及舒适度受到人们的青睐，越来越多的人们出行选择了绿色环保的城市轨道交通车辆。本文从新时期我国城市轨道交通车辆的创新技术展开讨论，分别就轨道车辆的轻量化设计、安全可靠性以及节能环保等技术方面的创新，建设资源节约型、环境友好型的社会。

关键词：城市轨道交通;车辆技术;轻量化设计;安全可靠性;节能环保

城市轨道交通在我国的建设和应用已有多年，为人们的日常生活提供诸多便利，提高了人們的生活质量，而未来城市轨道交通的重要性将越发突出。随着城镇化建设，城市轨道交通从传统的单一公交车发展为新时期的高铁、城际轨道和城市轨道三网合一，实现城市轨道交通的谱系化发展和多元化发展，满足人们新时期多样化的出行需求。以下就从新时期的城市轨道交通车辆的创新技术展开阐述：

1、轻量化设计

新时期的城市轨道交通车辆轻量化设计不仅可以提速降噪，降低能源消耗以及碳排放，还可以减少车辆与轨道的磨损，降低轨道维护成本[1]。城市轨道交通车辆的关键技术主要有：

系统集成化设计、轻量化材料应用、车辆结构轻量化设计。

系统集成化设计就是将车辆的制动辅助控制模块和附加气室模块集成在一个控制块中，减轻车辆11%的质量。进一步优化车辆的能耗记录系统的拓扑架构，将四个一列的能耗系统改成两个一列，可减少该系统50%质量，实现车辆轻量化设计目的。

在城市轨道交通车辆的设计之初，选择车辆零部材料时，在保障车辆功能和安全性能的基础上，采用轻量化材料，实现车辆轻量化设计目的。新时期的碳纤维复合材料就具有良好的耐候性、消声效果显著、防水性能优越、缺口敏感度低、可设计性好等优秀特征，非常合适应用在城市轨道交通车辆设计和制造过程中的材料应用。聚碳酸酯材料因质量轻、韧度好、强度大、抗划伤等性能可以作为城市轨道交通车辆玻璃的替代品。铝合金材料是一种既轻又硬的金属，适合应用在车辆扶手、空调机组壳体、贯通道踏板、车下分线箱等方面，减轻车辆质量，实现轻量化设计。

车辆结构轻量化设计体现到车体、内装设备以及车钩缓冲器上。车体作为城市轨道交通车辆的重要承载结构，质量和安全性是设计考虑的重点，创新使用大断面铝型材减轻焊接作业量，减少焊接接口结构实现轻量化设计目的。车辆的内装在保障乘客舒适的基础上，可以采用轻量化玻璃钢座椅、设立减重孔均可实现轻量化设计需求。新时期的车钩缓冲器采用新型压拉气液车钩缓冲器，减轻车钩重量，提高吸能性能。

2、安全可靠性技术

北京交通大学教授秦勇表示“安全高效是轨道交通运营最核心的竞争力和核心技术。”城市轨道交通车辆的设计理念就是为人们生活提供便捷、快速而又安全的交通服务，所以车辆创新技术中的安全可靠性是重中之重，必须保障车辆运行过程中乘客的安全，减少安全事故的发生。随着新时期的大数据处理技术应用，车辆的在途监控预警、实时智能感知列车状态、检测和精准定位车辆等技术将得到广泛使用，对城市轨道交通的车辆实现实时监控，提高车辆的安全可靠性[2]。同时也针对车辆的安全防护进行升级和改造，将车辆的防撞结构设计优化成车体结构参与性能变形的新技术，创新应用现代撞击技术设计新的耐冲击车体结构。

关于城市轨道交通车辆的安全可靠性技术涉及到车辆的主动安全以及信息安全。

主动安全包括了车体、转向架等关键部件的运行状态实时诊断和预警，对车辆非接触式障碍物地检测，车辆脱轨趋势检测并及时预警，对车辆的轮轨、弓网关系深度进行检测以确保车辆的正常安全运行。系统通视频图像处理技术为核心，结合卫星定位、物联网传感器、车载电子工程及无线通讯等技术采集实时路况信息，通过车载智能主机分析后，对异常情况进行及时地分级预警，提醒司机规范操作，同时通过5G、wifi网络将预警信息和视频传输到调控平台，使得司机与地面人员迅速掌握异常情况并及时采取相应的解决措施，减少安全事故的发生，确保乘客人生安全。

信息安全则是涉及到车辆运行过程中安全信息地可靠存储（黑匣子），车辆运行时的音视频信息联网联动并技术与地面大数据系统和应急服务系统联动，以及车辆地与地面的无线通讯综合承载信息安全传输通道。新时期在通信、计算机、互联网等信息技术的应用下，车辆中的控制系统利用车载移动终端和网络基础设施双向认证安全协议交互数据，实现车辆数据的共享、设备的联动和专业的协同，让乘客拥有良好的服务体验。

3、节能环保理念

随着城市轨道交通车辆的不断增加和低碳环保理念的宣传，城市轨道交通车辆的节能环保设计就需达到降低能源消耗，减少环境污染的目的。例如新时期的车辆设计和制造之初就秉承着绿色环保的理念采用可回收、环保的绿色材料进行生产，车辆轻量化的设计理念也是减少摩擦粉尘，减少环境污染，达到节能降噪的效果。车辆的空调可以采取变频控制技术，使用热循环、新风调节等技术实现节能降耗的目的[3]。车辆的照明根据功能和使用需求的不一致采用集中控制、分区控制以及自动化控制等组合形式，实现节约电能的设计目的。在车辆的牵引辅助供电系统中可创新应用永磁同步电机直接驱动，简化传统的驱动系统，降噪降量，提高了能源的使用率。另外，还可以在城市轨道交通车辆设计中应用能力回馈技术，高效解决现阶段我国城市轨道交通车辆制动能量的回收和再利用情况，创新研发出车载再生能量存储装置，吸收并再次利用能源，达到节能减排的效果。车辆的储能系统如超级电容电池也能实现优化制动分配管理及电制动发挥至零速等成果。

4、结语

综上所述，城市轨道交通车辆的创新技术是我国交通运输行业实现可持续发展的重要因素，结合我国当前的实际国情、交通需求、国家发展等情况，不断创新发展城市轨道交通车辆的新技术和新理念，坚持以人为本服务的宗旨，改进和升级车辆设计和制造技术，提高我国新时期城市轨道交通服务质量。

参考文献

[1]常树民.城市轨道交通车辆轻量化设计研究[J].装备机械，2020（01）：21-26.

[2]王明超.城市轨道交通车辆大数据安全性和可靠性的考虑[J].中国战略新兴产业，2019（32）：206.

[3]肖永强.浅谈跨座式单轨系统节能环保现状与发展展望[J].低碳世界，2020（02）：45-46.