劉智佳

（深圳市市政設(shè)計研究院有限公司，廣東深圳518028）

0 前言

隨著城市環(huán)境污染的影響，各地區(qū)制定了在環(huán)保方面的規(guī)定及排放標準的要求，其中城市中心交通排放占城市總排污量中的大部分，是增長最快的溫室氣體排放源。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，環(huán)保與節(jié)能的話題日益凸顯，目前是一項長遠的發(fā)展戰(zhàn)略，是促進經(jīng)濟發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)的必要舉措。節(jié)能是遏制高耗能行業(yè)和產(chǎn)能過剩行業(yè)盲目發(fā)展和過快增長的一種方式。本文所要介紹的“云巴”便是一種新型有軌電車。

1 “碳中和”目標的提出與響應

1.1 交通運輸技術(shù)革新要求

目前，全球第二大碳排放源的是交通運輸行業(yè)。近年來，中國高度重視碳減排。我國交通運輸部提出：要優(yōu)先發(fā)展城市公共交通，努力實現(xiàn)公眾出行的低碳化；同時加快推廣應用新能源汽車，努力實現(xiàn)運輸工具的低碳化。為實現(xiàn)目標，建筑智慧城市交通系統(tǒng)作為一個創(chuàng)新思路。

1.2 企業(yè)戰(zhàn)略與活動——“云巴”新型軌道交通形式

對于汽車產(chǎn)業(yè)而言，新能源是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大機遇，也對政府、行業(yè)機構(gòu)、企業(yè)提出了進一步的挑戰(zhàn)。經(jīng)過多年的思考和研發(fā)探索，有效根治交通擁堵和空氣污染是一重要任務。

經(jīng)過努力，國內(nèi)汽車行業(yè)憑借在電子、汽車、新能源領(lǐng)域積累的領(lǐng)先技術(shù)，成功創(chuàng)造出中運量跨坐式單軌“云軌”和小運量膠輪有軌電車“云巴”軌道交通解決方案，其特點是不單獨占用路面、地形適應能力強、編組靈活、景觀性好、低噪聲、零排放等多重優(yōu)勢。

2 “云巴”膠輪有軌電車

有軌電車主要分為兩種類型：鋼輪鋼軌有軌電車和導軌式膠輪電車。膠輪有軌電車是運行在中央溝專用導向軌道上，具有特殊導向和轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，由橡膠輪轉(zhuǎn)向架支撐的電動車輛。膠輪有軌電車系統(tǒng)是一種采用橡膠輪胎、車載電源電力驅(qū)動技術(shù)、特殊轉(zhuǎn)向架的列車，運行在專用線路上實現(xiàn)載客的低運量公共交通系統(tǒng)。

云巴集成膠輪、導軌梁、儲能動力電池和全自動無人駕駛等先進技術(shù)，并優(yōu)化創(chuàng)新，為國內(nèi)首創(chuàng)的100%完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型公共交通系統(tǒng)。車輛利用充氮氣的走行輪和設(shè)于走行輪下方的實心導向輪實現(xiàn)車輛在U型導向梁上的行進和轉(zhuǎn)向。云巴采用動力電池（磷酸鐵鋰電池）配置永磁同步電機實現(xiàn)優(yōu)良的牽引功能，取消正線接觸軌觸電，運行安全可靠。

3 深圳市空港新城云巴示范線L1線工程

由于自然條件所限，深圳市一次常規(guī)能源極為匱乏，二次能源供應能力不足，屬能源輸入型城市。城市軌道交通相比于其他機動化交通方式具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，但城市軌道交通是公共事業(yè)中的用電大戶，在工程規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營等各個環(huán)節(jié)中貫徹落實節(jié)能技術(shù)和措施是非常必要的。

3.1 工程概述（見圖1）

圖1 深圳市空港新城云巴示范線L1線工程線路平面

空港新城云巴示范線L1線工程起自寶安區(qū)大空港新國際會展中心東側(cè)的規(guī)劃海城路，起點站會展北站臨近在建地鐵12號線會展北站東側(cè)，與12號線會展北站分別位于會展休閑帶的東西兩側(cè)。線路沿規(guī)劃海城路、和秀西路、松福大道、橋和路敷設(shè)，終點站位于既有地鐵11號線高架橋頭站的西南側(cè)，線路全長約5.09km，均采用高架敷設(shè)方式。

車輛是本項目的主要用能設(shè)備，根據(jù)本工程的客流預測和線路情況本工程選用最高速度為70km/h的比亞迪云巴制式車輛。與地鐵解決大運量、輕軌解決中運量不同，“云巴”（膠輪有軌電車）作為小運量軌道交通，可與各條交通動脈進行有機連接，形成城市交通路網(wǎng)，有效解決城市短途和小運量出行，打通城市“微循環(huán)”。

3.2 節(jié)能分析

車輛的節(jié)能并非單指行車中能耗的節(jié)約，而是包括對原材料、制造、運輸、運營、維修等各方面能耗的節(jié)約。本項目所采用云巴膠輪有軌電車的節(jié)能包括以下途徑：

（1）采用充電儲能動力電池供電，儲能動力電池在列車制動時吸收列車制動能量，達到節(jié)能的效果。

（2）車體結(jié)構(gòu)材料采用輕質(zhì)鋁合金，隨著車體自重的減輕，相應能減輕輪胎磨耗，減少維修工作量等附加節(jié)能效果。

（3）牽引系統(tǒng)采用計算機控制的VVVF交流傳動系統(tǒng)，優(yōu)先采用電制動，電制動性能滿足全速度電制動要求。

（4）空調(diào)系統(tǒng)工作根據(jù)車外溫度自動調(diào)節(jié)。

（5）照明采用高效節(jié)能燈具，如圖2、3、4所示。

圖2 空港云巴站點造型（一）

3.2.1 供電制式

本項目選用云巴車輛采用的再生制動能量吸收裝置為“儲能式”，即通過車載蓄電池吸收多余的再生制動能量，因此該項目再生制動節(jié)能量效果顯著，高于采用外部供電制式的車輛。

根據(jù)前文已對設(shè)計采用及能評階段節(jié)能措施進行節(jié)能量測算結(jié)果，項目初近遠期年節(jié)約電力分別為：76.285、73.126、122.185萬度，綜合節(jié)能率分別為14.35%、14.40%、19.52%。可見該項目再生制動節(jié)能效果顯著，能有效減少能源浪費。各項節(jié)能措施節(jié)能效果均較為明顯。

圖3 空港云巴站點造型（二）

圖4 空港云巴站點造型（三）

3.2.2 交通制式

合理的系統(tǒng)選型是線路設(shè)計的關(guān)鍵，也是線路運營能耗的關(guān)鍵。根據(jù)客流預測，初、近、遠期采用合理的車輛編組方式，能達到節(jié)能的目的。本項目功能定位為中小運量交通制式，運量特征為高峰小時運能在1萬人以下，其需求介于常規(guī)軌道交通與公交之間。目前適合這一運量的已有制式包括APM系統(tǒng)、跨座式單軌系統(tǒng)、有軌電車系統(tǒng)和BRT系統(tǒng)，以及新研發(fā)的比亞迪云巴系統(tǒng)。

從牽引能耗角度分析，有軌電車系統(tǒng)采用鋼輪鋼軌形式，其列車運行基本阻力較小，故其牽引能耗也低，其余制式一般采用膠輪形式，摩擦阻力相比輪軌系統(tǒng)較大，牽引能耗較高。

從車站輔助能耗分析，云巴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕巧，采用高架形式。車站規(guī)模較小，較磁懸浮、輕軌系統(tǒng)制式可節(jié)約車站輔助能耗。

3.2.3 控制系統(tǒng)

列車自動控制系統(tǒng)通過自動控制列車的啟動、加速、惰性、減速和停車，與列車牽引供電系統(tǒng)耗能有直接關(guān)系，列車按照ATC系統(tǒng)提供優(yōu)化的速度—距離曲線運行可以減少牽引耗能，即列車運行方式控制的節(jié)能；同時隨著技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，列車自動控制系統(tǒng)設(shè)備可以通過采用新技術(shù)達到高效低耗的節(jié)能目的。例如云巴自動控制系統(tǒng)大量采用計算機技術(shù)、光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，軌旁全電子執(zhí)行單元代替復雜且能耗高的繼電設(shè)備，既節(jié)約了大量的金屬材料、減少能量損耗，又保證設(shè)備的節(jié)能、降耗，如圖5所示。

圖5 智能駕駛系統(tǒng)

3.3 節(jié)能成果

該項目投入運營后，其能源消費對所在地完成節(jié)能目標的影響較小。該項目的建設(shè)，將很大程度上轉(zhuǎn)移地面汽車交通的客流，軌道交通相比于汽車運輸單耗較低，并且由于其消費的主要能源種類為電力，可節(jié)約寶貴的石油資源，還可大幅減少廢氣排放，是一種節(jié)能環(huán)保的運輸方式。

4 云巴膠輪有軌電車前景

地鐵、輕軌在解決城市交通擁堵中的作用越來越受到重視，但由于其造價高、建設(shè)周期長、后期運營成本高，中小城市的經(jīng)濟實力及客流水平尚不適合大規(guī)模修建。靈活舒適、經(jīng)濟環(huán)保的膠輪有軌電車能降低對小汽車的依賴，減少汽車尾氣排放，彌補公共交通的不足，有效解決地面交通擁堵問題。云巴擁有美觀的外形，更易于融入城市景觀。

無論從城市發(fā)展趨勢，還是政策層面，大、中、小運量交通系統(tǒng)的合理匹配及多制式協(xié)調(diào)發(fā)展是未來交通規(guī)劃主旨，小運量的軌道交通系統(tǒng)在現(xiàn)有交通體系中存在斷檔，膠輪有軌電車（云巴）是運輸能力0.6萬人次/h的小運量城市軌道交通系統(tǒng)，有利于彌補既有城市軌道交通產(chǎn)品類別體系中的斷檔，符合市場趨勢，其應用前景十分廣闊。

5 結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)化的加速，越來越多的城市希望通過有軌電車實現(xiàn)城市的軌道交通夢想，新型有軌電車的特點符合中小城市發(fā)展需求。膠輪有軌電車作為一種新型的城市軌道交通系統(tǒng)，具有高可達、高集約、輕型化、智能化、人性化、中高速等特點，建設(shè)具有工期短、征地小、拆遷少、造價低、無污染等優(yōu)點，適應性非常寬泛?？梢詰糜谝韵聨追N情況：

（1）三四線城市的骨干交通線路。

（2）配合大運量地鐵和中運量云軌組合成大城市的立體交通網(wǎng)絡(luò)。

（3）適用于機場、高鐵站等交通樞紐的接駁線和大型景區(qū)、社區(qū)的交通線。

（4）作為商業(yè)中心、居住區(qū)、旅游景區(qū)之間的運輸線。

綜合前文的論述，膠輪有軌電車（云巴）基本無拆遷，用地規(guī)模極小；車站及橋梁規(guī)模小、建筑優(yōu)美、體量輕盈，易與建筑物結(jié)合。云巴能夠廣泛應用于超大型城市交通支線和加密線、城市綜合交通樞紐接駁線、大中城市主干線、旅游景區(qū)觀光線、大型活動中心內(nèi)部環(huán)線、老城區(qū)以及還有舊城改造交通線等方便的領(lǐng)域。