轨道交通国内技术状况.docx

1.国内技术水平现状从20世纪90年代建设的上海1号线和广州1号线 地铁开始，我国城市轨道交通建设广泛开展学习和采 用各国最新技术装备，建成具有世界一流技术水平的 城轨交通系统，如具有综合监控能力的运营调度系统、 自动售检票系统（AFC）、采用铝合金或不锈钢车体、 VVVF交流传动系统车辆、具有列车自动控制（ATC） 功能的信号系统、广泛采用数字通信技术、车站屏蔽 门（或安全门）系统、具有集中控制无人值守的供电 系统、车站和隧道火灾自动报警系统以及车站各种先 进设备等1）车辆技术水平根据2005年日本地铁协会的统计，全世界有112个 城市拥有8227公里地铁线路，地铁车辆共计64587 辆，其中90%以上线路在20世纪90年代以前建成， 车辆的车体、转向架、传动系统、制动系统等较落后 我国近10年城轨道车辆均采用了国际上近十几年来 最新技术采用交流传动技术20世纪90年代前，世界各国均 采用切换电阻的有级调速直流电机系统或采用电力电 子控制的无级斩波调压调速直流电机系统1990年， GTO元件、IGBT元件出现后，发达国家地铁开始采 用直一交变频、变压调速交流电机的交流传动系统 我国20世纪90年代开始，除上海1号线地铁采用 直流斩波调速系统外，所有新建地铁线、单轨线、轻 轨线、线性电机线均采用IGBT模块的交流传动系统。

交流传动车与直流传动车相比，用电量能降低40%； 由于采用再生制动，闸瓦用量减少一半以上；车轮磨 耗小，车轮更换周期延长；交流电机维修工作量很小 采用铝合金和不锈钢车体20世纪60年代北京地铁 车辆车体结构采用普通碳素钢我国新一代的地铁A 型车辆、单轨车及线性电机车的车体均采用铝合金结 构车体；地铁B型车辆大部分采用不锈钢车体，少部 分采用铝合金车体根据铁道科学研究院专家的研究: 铝合金车体与不锈钢车体相比，其重量略轻（B型铝 合金车体自重约6〜7t，不锈钢车体约重7~8t）o 由 于车辆自重达56t，在实际运行中，因车体重量差异带 来的节能效果并不明显但从安全性角度比较，车辆 发生火灾时，温度大于850°C时铝合金车体将发生自 燃，而不锈钢熔点高，不会自燃；铝合金车体变形后 难以修复，不锈钢车体可修复；铝合金车体表面必须 涂装，且表面易出现点蚀，不锈钢车体表面可以不涂 装；在国际和国内市场上，不锈钢材料比铝合金材料 更便宜；铝合金车体寿命周期成本约是不锈钢车体的1.25倍综合比较，我国地铁A型车应考虑采用不 锈钢车体，以进一步降低采购和运营成本A型车和B型车均全面采用国际上普遍应 用的无摇枕转向架。

这种转向架具有结构简单、零部 件少、重量轻、维修工作量少等优点转向架采用两 系悬挂减振结构，一系采用金属橡胶叠层结构，二系 采用空气弹簧，并设有高度自动调整阀，通过排风和 供风，自动调整车辆地板面高度，使之与站台面相匹 配目前，地铁A型车、B型车、线性电机车、单 轨车、低地板轻轨车等所有不同类型车辆的转向架均 在我国国内生产列车自动控制及自动监控随着现代自动控制技术、 计算机及网络技术、数字通信技术的发展，我国新一 代的地铁与城轨列车采用这些新技术按照ATC系 统的发展要求，地铁列车、线性电机、单轨列车上均 装有相应的车载设备，可实现自动驾驶模式（ATO） 在此模式下，列车启动、加速、运行、惰行、制动、 精确停车等均由车载信号设备控制，不需司机操作 关门控制可选择自动关门或人工关门列车也可在超 速防护（ATP）模式（ATP速度监控下的人工驾驶模 式）下运行，使列车实时地按照车载信号给定的速度 运行（由司机操作）2） 信号系统城市轨道交通信号系统是保证列车高密度安全运行的 关键设备系统目前我国各城市已建成和在建的信号 系统分别采用德国西门子、法国阿尔斯通和美国USSI 等具有ATC功能的信号系统。

最近2年，随着无线 数字通信技术的最新发展，一些城市新建线路开始招 标采购基于无线数字通信传输的最新信号系统 （CBTC）该系统可实现移动自动闭塞，其特点是 没有闭塞分区概念，列车之间的运行间隔是按照后续 列车与前行列车之间的实际距离来计算，在保证安全 运行的条件下，可以进一步提高列车区间运行的密度3） 自动售检票系统（AFC）AFC系统的水平是城市轨道交通运营管理现代化的 一项重要标志，该系统集计算机技术、机电一体化技 术、模式识别技术一体，实现售检票、票务管理和财 务清算的全过程自动化，系统软硬件设备复杂、要求 高21世纪初开始，我国新建各条地铁线路均把AFC 系统纳入设计和建设范围原来没有AFC的线路， 也在积极进行AFC系统的补建，过去磁卡系统发展 到非接触式IC卡系统一些城市的AFC系统还与城 市其他公共交通系统实现一卡通或留有接口目前， 上海、广州、深圳、南京等城市已建有较完善的AFC 系统4) 屏蔽门、安全门分析研究我国南方大城市车站空调通风的能耗情况以 及多年来地铁车站时有旅客跌落到线路上造成人身伤 亡的实际情况，新建线路的车站都增加了屏蔽门或安 全门系统设计目前，深圳、广州、上海、天津、重 庆的地铁屏蔽门和安全门系统均已投入使用，效果良 好。

对于长江流域及其以南的大运量城市地铁车站均 设置屏蔽门系统，北方城市不设空调的车站，一般设 安全门系统屏蔽门、安全门系统要与ATO系统相 接，以保证与列车门开闭的精确配合，同时要与线路 中央调度、车站调度留有自动控制接口在特定条件 下设有手动开闭门机构因此，屏蔽门系统也是一个 自动控制、机电一体化较为复杂的系统5) 轨道交通运输装备制造能力我国轨道交通运输装备的制造业经过50多年的发展 已经形成自主研发、配套完整、设备先进、规模经营 的制造体系在这个体系中有电力机车制造业、内燃 机车制造业、铁道客车与动车组制造业、铁道货车制 造业、城市轨道车辆机车制造业、机车车辆关键部件 制造业、铁道信号设备制造业、牵引供电设备制造业、 轨道工程机械设备制造业及城市轨道交通综合机电专 用设备制造业等10个专业制造系统50年来，我国 干线铁路运输装备95%以上均由我国制造目前，我 国轨道交通技术装备年生产能力：新造电力机车700 台、内燃机车1000台、客车与动车组车辆4000辆、 货车50000辆、城轨车辆近2000辆、大型养路机械 180台、各型轨道工程机械780台牵引供电设备和 信号设备产品能满足每年新建2000公里的需要。

而 且，近几年我国轨道交通装备每年出口额达4亿〜5 亿美元目前，轨道交通装备业具备的生产能力大于 市场的需求城轨交通装备产业的发展近10年城市轨道交通快 速发展，政府制订政策，催生并加快了城市轨道交通 装备产业的发展20世纪90年代前，我国城市轨道 交通基本处于停滞阶段，基本没有城市轨道交通装备 产业90年代开始，上海1号线、广州1号线均采 用了国际最先进的技术系统，技术起点很高，但价格 昂贵进口地铁A型车的价格在150万〜180万美 元/辆供电系统、信号系统等均很昂贵，使整个地铁 造价大幅度提高上海、广州1号线地铁平均造价约 为6亿〜7亿元/公里地铁工程建设主要由各城市政 府投资，造价格昂贵使政府财政能力难以承受，大大 影响了城市轨道交通快速发展自1999年起，我国先后出台了一系列政策，鼓励采 用先进技术装备的同时，大力推动技术装备国产化 政策的核心是，地铁系统所有机电设备总采购价的 70%必须是我国本土企业制造，其余30%的进口设 备可以免税其国产化的重点是车辆和信号系统对于承担国产化重点企业，安排国债项目支持等优惠 政策由于具备干线铁路装备工业和机械、电气、电 子工业的雄厚基础，经过努力，我国城市轨道交通技 术装备的国产化取得了显著效果，催生并促使城市轨 道交通产业的迅速发展，尤其是城轨车辆技术装备制 造能力及其国产化率大大提高（下表）。

原来，仅有 长春客车厂一家生产B型普通碳素钢车体的车辆，现 在，我国已有5〜6个工厂生产地铁车辆，另有2个 合资组装生产企业其中铝合金车生产能力为1100 辆，不锈钢车的生产部门能力为650辆我国南、北车集团公司是轨道交通装备制造业中最具 代表性的企业，其下属几个车辆制造厂均进行了改造， 并采购国际上最先进的各种加工设备，引进欧洲和日 本的制造技术，培养大批优秀工程技术人才和管理人 才目前，我国城轨车辆基本上停止整车进口，地铁B型车由我国制造厂自行设计和制造；A型车也具备 自行集成设计和制造能力；车辆设计与制造的关键部 件和核心技术已经掌握，如铝合金和不锈钢车体的设 计和制造工艺转向架设计和制造工艺车辆制造还 带动材料工业，如大断面铝型材，从无到有，已有4家 企业可提供车辆制造用材；VVVF交流传动系统技术 已取得突破；具有我国自主知识产权的B型车已载客 运营，A型车自主开发正在进行之中，城轨车辆国产 化率可达70%以上2.国内外差距城市轨道交通的发展得到了国家和各地方政府及相关 主管部门的重视有相当多的设计、施工、车辆、设 备制造企业和科研单位、院校积极参与城市轨道交通 的建设国外的咨询公司和一些设计施工企业也开始 参与和关注我国的城市轨道交通事业。

大量国内外交 流和国外技术考察推动了我国城市轨道交通的发展 国外先进的车辆设备和设计施工技术的引进，推动了 城市轨道交通技术的不断提高1) 新型城市轨道交通系统开展研发直线电机系统2003年，随着广州地铁4号线及北 京首都机场线方案的论证，直线电机系统逐渐引起各 方的关注根据广州市城市轨道交通建设规划，其中4号线已成功使用了直线电机系统；5号线、6号线、 7号线将采用直线电机系统，至2010年，总长将达 到107公里跨座式单轨系统跨座式单轨系统最多应用于日本， 目前马来西亚、澳大利亚、美国也有应用在我国首 次引进的跨座式单轨交通方式是重庆市它具有占地 面积小、爬坡能力强（60%转弯半径小（R=100） 等特点可以因地制宜，穿遂道、爬高坡、沿着江岸 翻山越岭运行，非常适应山城的特殊地形单轨系统 采用低噪声和低振动设备，车轮为充气体橡胶轮胎， 运行时噪声远远低于城区交通干线噪声平均声级75.8 分贝直线电机系统和跨座式单轨系统都属于中运量系统（单向高峰小时2万人），因其具有曲线半径小、爬 坡大、噪音小、造价低的特点，在国内具有一定的推 广应用前景快速轮轨系统因长三角、珠三角及京津塘地区快速 交通网正在建设，则速度大于120公里/小时的快速轮 轨系统有大量需求。

目前，我国虽然已研制开发了许 多应用于轨道交通的动车技术，如：内燃动车系列、“中 华之星”高速动车组、“先锋号”快速动车组、“中原之 星”动车组等动车技术，但由于国外的许多先进动车技 术是国内目前无法替代的，因此，我国目前基本实行 的是“引进消化”之路，既主要进行合资生产对国外的轨道交通动车技术需求主要是：德国的动车 技术系列、加拿大的动车技术系列、法国的动车技术 系列等这些系列动车技术目前都已与我国合资生产， 合资企业有长春客车厂、四方机车车辆厂、株洲电力 机车厂、唐山机车车辆厂等企业2） 建筑水平我国轨道交通的发展虽然只有40年的历史，与发达 国家100多年的历史相比较，设计、施工的许多方面 并不落后，如明挖法、盖挖法、沉埋法、盾构法都已 达到国际先进水平，大跨度暗挖法和平顶直墙暗挖法 我国属国际领先水平但在综合交通规划与设计及一 些关键技术设备和运营管理水平等方面尚有较大差 距城市轨道交通的机械施工与国际先进水平存在一 定差距地铁用的盾构机目前多靠进口发达国家的 暗挖有了新的进展，其中有大跨度的预制块法、预切 槽法、微气压法等，在日本、法国、德国等国家已有 应用3） 装备技术水平城市轨道交通用的设备技术水平需要进一步研制更新，尤其是通信及信号控制系统仍有差距。