程醉

自從1814年英國工程師制造出了能夠在鐵軌上運(yùn)行的蒸汽機(jī)車，鐵路軌道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展便呈現(xiàn)出日新月異的局面。繼動車、高鐵、輕軌、單軌、磁懸浮列車之后，2023年9月26日，“光谷光子號”空軌在我國武漢正式開通運(yùn)營。

空中軌道列車

廣義上的軌道交通，是指需要在特定軌道上行駛的一類交通工具或運(yùn)輸系統(tǒng)，比如鐵路、地鐵、有軌電車以及輕軌等。那么，什么又是空軌呢？

空軌，全稱“空中軌道列車”，是一種懸掛式單軌交通系統(tǒng)。簡單地說，它就是一種運(yùn)行在由水泥或鋼鐵立柱支撐的空中軌道之下的機(jī)車?？哲壞壳皟H服務(wù)于城市內(nèi)部，屬于城市軌道交通的一種類型。比如，我們今天要說的武漢光谷的空軌，從九峰山站到龍泉山站線路全長僅10.5千米，完全是一條城市旅游線路。

空軌的概念最初起源于20世紀(jì)80年代的德國。它的設(shè)計(jì)理念首先是環(huán)保，沒有廢氣排放，沒有噪聲污染，更不能對環(huán)境產(chǎn)生任何影響。同時(shí)，它作為公共交通系統(tǒng)的一種延伸和補(bǔ)充，必須能夠完全融入已有的城市公共交通系統(tǒng)。也就是說，空軌系統(tǒng)要能夠隨著城市的發(fā)展而加長、移動和拆卸。由于德國空軌的設(shè)計(jì)理念比較超前，目前已經(jīng)使用多年的兩條線路都取得了很好的口碑。

武漢光谷已經(jīng)投入運(yùn)營的空軌，屬于中低運(yùn)量軌道交通制式。它采用了無人駕駛模式，最快速度約為每小時(shí)60千米，一次兩節(jié)編組最多可搭乘220人。它對環(huán)境友好，不會占用太多地面路權(quán)，車體凌空“飛行”，又兼具通勤和觀光的功能。

毫無疑問，我國首條空軌“光谷光子號”的運(yùn)營給城市交通、軌道交通都帶來了新的可能。然而，在新事物出現(xiàn)的背后，都匯集著眾多高新技術(shù)與設(shè)備。

梁、軌合一

不論是哪一種交通工具，首先要考慮的就是它的運(yùn)行安全問題，空軌自然也不例外。由于它的軌道、車輪等都在機(jī)車的上方，整個(gè)車廂又是懸空運(yùn)行，所以在我們的腦海中難免會出現(xiàn)諸如“機(jī)車會不會掉下來”等問題。

其實(shí)，這種擔(dān)心完全是多余的。每節(jié)空軌的車廂均由兩組轉(zhuǎn)向架吊起來，每組轉(zhuǎn)向架上面除了有4個(gè)車輪，還包括有構(gòu)架、搖枕、穩(wěn)定輪、導(dǎo)向輪以及懸掛結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向架的一端與車廂連接，另外一端則整個(gè)包裹在上方的軌道梁之中。

軌道梁作為空軌系統(tǒng)的核心承重、載荷部件，采用了“梁、軌合一”的設(shè)計(jì)模式。也就是說，在空中的軌道梁既是承重梁，又是輪軌的走行面。空軌運(yùn)行時(shí)，每組轉(zhuǎn)向架的4臺橡膠車輪在輪軌內(nèi)走行，同時(shí)導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪夾行于軌道梁的兩側(cè)，既保證了車廂的安全性，又提高了它的穩(wěn)定性。

在承重設(shè)計(jì)上，空軌的每節(jié)車廂都有很大的安全余量?！肮夤裙庾犹枴笨哲壍拿抗?jié)車廂可承重22噸，而每節(jié)車廂最多載人110人。即便遇到極端情況，這110人也不可能超過20噸。

同時(shí)，轉(zhuǎn)向架上的每一個(gè)重要部件都經(jīng)過了上百萬次疲勞試驗(yàn)，因此人們完全可以放心大膽地搭乘“光谷光子號”空軌，去觀賞沿途兩山、兩湖的美麗風(fēng)光。

飛輪儲能技術(shù)

“光谷光子號”空軌每列車輛共安裝了8臺飛輪儲能裝置。據(jù)相關(guān)報(bào)道稱，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用預(yù)計(jì)每年可節(jié)電23萬千瓦時(shí)。

那么，什么是飛輪儲能技術(shù)呢？

飛輪儲能是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的儲能裝置，簡單地說，就是平常利用電動機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，在需要的時(shí)候利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲存能源的方式。

飛輪儲能的本質(zhì)上是利用物理方法來儲能。它大致由飛輪本體、軸承、電機(jī)/發(fā)電機(jī)、電力轉(zhuǎn)換器和真空室等部件組成?！肮夤裙庾犹枴笨哲壯赝竟苍O(shè)有6個(gè)站點(diǎn)，當(dāng)它進(jìn)站剎車時(shí)，便可利用“飛輪儲能”裝置回收并利用多余的能量。

在空軌剎車制動時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的多余能量便帶動飛輪轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的某一個(gè)轉(zhuǎn)速。此時(shí)，飛輪便以動能的形式將能量儲存起來，完成了電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換和存儲。

當(dāng)“光谷光子號”空軌需要啟動或加速時(shí)，能力需求加大，飛輪儲能裝置便可釋放儲存的能量以供所需要。得到釋放儲能的信號后，一直以預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)身旋轉(zhuǎn)的飛輪便可通過帶動電機(jī)/發(fā)動機(jī)（此時(shí)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用）發(fā)電，再經(jīng)過電力轉(zhuǎn)換器輸出需要的電壓和電流，就完成了從機(jī)械能到電能的儲能釋放過程。

目前，我國的飛輪儲能技術(shù)已發(fā)展得相當(dāng)成熟，在航空航天、核工業(yè)、風(fēng)力發(fā)電以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

供電軌智能檢測車

幾乎所有的軌道交通都面臨著安全檢測手段落后、運(yùn)行維護(hù)人員不足的問題。有數(shù)據(jù)顯示，每千米地鐵，需要30～50名技術(shù)工人進(jìn)行維護(hù)和檢修。為了應(yīng)對這一個(gè)突出的問題，地鐵、高鐵等領(lǐng)域推出了軌道交通智能檢測車。

然而，“光谷光子號”是國內(nèi)首條空軌，既沒有先例可循，又沒有現(xiàn)成的設(shè)備可用，于是團(tuán)隊(duì)自行研發(fā)設(shè)計(jì)了供電軌智能檢測車。

供電軌智能檢測車其實(shí)是一個(gè)搭載多個(gè)檢測系統(tǒng)的檢測平臺，主要由承載動力模塊、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)模塊、檢測設(shè)備模塊等部分組成，配備有高速工業(yè)線陣相機(jī)組、智能圖像分析系統(tǒng)等高科技檢測裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)每秒1000次的環(huán)境圖像掃描，可完成供電軌空間位置測量、膨脹接頭間隙值測量、中間接頭位置縫隙測量、供電軌鋼帶面及附件拍攝監(jiān)測等任務(wù)。

我國自行研發(fā)設(shè)計(jì)的供電軌智能檢測車，不但填補(bǔ)了國內(nèi)空軌檢測領(lǐng)域的空白，而且大大降低了空軌運(yùn)行期間的維護(hù)難度，提高了“光谷光子號”空軌的安全性和可靠性。