跨座式單軌車輛國產化回顧與應用展望

——長春軌道客車股份有限公司原副廠長　　騰茂根
　

　　城市軌道交通經過一百多年來的發展和應用，已經有許多種制式。最普遍、最廣泛、也是歷史最長的，當數鋼輪鋼軌形式，一般稱輪軌系統。現在說的單軌車實際上也有上掛式的、跨座式的以及其他形式的。今天所指的跨座式單軌車，是車輛通過走行輪、平衡輪、導向輪跨騎在一根走行軌上，相對通常鐵路的兩條軌道而言，單軌車則行駛在一根軌道上，如，重慶市較新線。當然，單軌還可以分為單軸和雙軸等不同類型，和重慶項目幾乎同時興建的馬來西亞吉隆坡單軌系統就是單軌轉向架的兩軸車，車輛比較短，只有10米左右，載客量也要小不少。
　　一、重慶項目車輛的主要技術參數
　　重慶較新線單軌車是兩軸轉向架，全車四根軸，每根車軸軸重為11.0噸，列車分為四輛、六輛、八輛編組。兩端頭車長15,500mm，中間車長14,600mm，在不同編組情況下的載客量如下表所示。
　　列車的主要技術參數：
　　最高運行速度：75km/h
　　最高結構設計速度：80 km/h
　　最大坡道：60‰
　　最小平面曲線半徑：50m
　　平均減速度不小于：1.1m/s2
　　受電方式：1500V DC 三軌受電
　　牽引控制方式：調頻調壓控制交流牽引
　　制動方式：再生制動、電阻制動和電空協調配合制動
　　空氣制動：電空操縱轉換成液壓盤型制動
　　列車設有：IGBT元件的輔助逆變器
　　空調與通風：每輛車有兩臺單元式空調機組
　　制冷量＝19000kcal/h×2
　　噪音：車外 小于75db（A）
　　車內 小于73db（A）
　　眾所周知，這種大運量的跨座式單軌車于上世紀六十年代起在日本誕生，主要由日本公司為主開發推廣，至今已有四十來年的時間。除東京成田機場線外，大阪、東京、多摩、小倉等城市相繼建成單軌系統，去年，單軌系統在日本沖繩也已正式運行。重慶較新線項目就采用了這種技術，通過中日合作方式生產車輛等設備。
　　二、較新線引入單軌系統的原因
　　重慶是我國著名的山城，老城區道路坡道起伏大、彎道多、半徑小、城市道路狹窄、人口密度相當大。要解決市民的出行就必須沿著既有道路的走向建設軌道交通。在地下建地鐵投資大，地面條件不好，因此只能建高架。經過廣泛的調查研究，通過對幾種交通制式的比較，用戶認為選用跨座式單軌交通系統比較適合較新線的要求。經國內專家的論證、評審，重慶市報國家發改委、建設部并經批準，重慶市建設了中國第一條跨座式單軌交通系統，該工程也被列入西部大開發的十大工程之一。
　　三、車輛國產化的實施
　　我有幸從1997年就參與了這個項目，擺在車輛制造商面前的一大問題是：這是一個建設項目，必須按計劃、安全有效地投入運行，不允許出現重大錯誤和失敗，而我國沒有單軌車輛的制造經驗，成熟的技術只有日立公司具有。根據國家提出的國產化產業政策，必須達到一定的國產化率。如何解決這一矛盾，又怎樣把握這個比率？一系列的問題擺在中國制造商的面前，也擺在了日方的面前。開始雙方對這一問題的認識又是很不相同，合作經歷了一段艱難的過程。經過反復討論，結合我方的實踐最終確定了國產化四步走的方案。整個項目21列車計84輛分四個階段。
　　第一步：從日立公司引進兩列整車，由中方參與日方的整車設計過程，開展設計聯絡。在這個階段，我們了解了日立的設計思路、設計標準以及對零部件制造的要求。當日立公司在制造二列樣車時，長春客車廠按照合同派出了800多人次的工程技術人員和關鍵零部件操作工人在現場接受培訓，為我方制造做好技術準備。同時，大斷面鋁合金型材、超薄型空調機組等按照日立公司的圖紙進行試制。這兩列車在日方的大力支持下，提前運抵重慶。這兩列車的引進過程，也是中方進一步理解和接受日立技術的過程。
　　第二步：長春客車廠制造車體及內裝，轉向架和牽引控制設備等關鍵部件由日立提供。中方制造車體、裙板、司機室設備、車內設備、空調機組等。這一階段開始遇到的困難是大斷面薄壁鋁型材的生產，成品率比較低，有些型材扭曲超差，筋板斷裂。重慶西南鋁加工廠經過反復摸索修改，工藝逐步得到提高，克服了裙板制造中的難點，使國內生產的第一、第二列車趕在2004年底運抵重慶。當時的運輸工作也是一個難題，以往輪軌車輛的運輸只要掛上交貨列車就可以沿鐵路走，而單軌車要裝在貨車上才可沿鐵路運輸。一般的平板車、元寶車又超高。為此我們又專門設計制造了運輸單軌車的鐵路運輸車輛承運。現在從長春運往重慶的單軌車都是靠這種專用車運輸的，到六月已有八列車運到重慶，投入6月28日全線正式運行。
　　第三步：從第13列車開始，用長春客車廠生產的轉向架。在跨座式單軌車的安全運行中，轉向架占有重要地位。這種轉向架不同于輪軌系統的轉向架，它有兩條長長的的腿，安裝平衡輪。因此在機械加工時必須要有足夠高度的龍門加工中心（或龍門數控銑床）。為此，工廠根據這一要求，從國外定購了機床。由于到貨較晚一時趕不上需要，為不影響轉向架生產，工廠委托了著名的富拉爾基機床廠加工首批構架。現在國產的轉向架已經組裝成型。
　　第四步：國產化工作中對日立公司提供的牽引控制系統也作了慎重的安排。在最后的9列車時，4列車的份額由永濟工廠承擔配套，關鍵的核心零部件由日立公司提供。當時，日立與永濟的合資企業還沒有成立，但我們考慮到在此前的北京13號線上，日立與永濟已經有合作的業績，我們相信由永濟牽頭，日立作技術支持能做好這項工作。現在雙方的合資企業已經成立，相信條件會更好。這也為單軌車牽引控制系統的進一步國產化打下良好的基礎。
　　四、幾個體會
　　1、國產化工作是國家產業政策所要求的，正在大力推行，制造企業和項目建設單位都必須遵循，但針對不同的項目卻有不同的要求和內容。既不能盲目又不能停滯不前；既要保證達到一定的國產化率，又必須保證制造的車輛能安全可靠。這在跨座式單軌車項目中，矛盾十分突出。如何把握這個尺度，哪些部件國產、哪些部件進口，必須按照時間、技術做認真的分析和確定，踏踏實實地進行，并一步一步提高。
　　2、國產化工作不單純是中方制造廠的問題，也牽涉到日方是否認同和接受。一開始，這也成了這一項目能否進行的關鍵。因為中、外方處在不同的角度，對問題的認識也是不同的，還有各自的商業利益，談判起來特別困難。日立公司開始擔心中方制造的質量達不到要求，而影響了日方的聲譽。經過我們多次反復地進行介紹，日方對此十分重視，很多專家先后到長春等工廠進行考察、了解。日立公司當時幾位交通事業部的本部長也先后到長春考察訪問，還有朝陽貿易的社長也到工廠指導，雙方逐步統一了認識。因此，國產化的四大步是中日雙方統一認識的共同成果。沒有外方的支持、配合，在短時間內中方也難以完成整車的制造任務。解決這一難題的關鍵是中方必須從日立獲得技術轉讓，并達成長期合作協議。長春客車廠從日立購買了全部車體、轉向架的圖紙，并簽署了二十年長期合作的協議，如果長春客車廠在重慶這一項目上能夠提供合格的車輛，日立公司也不能在中國再找別的廠家合作，長春客車廠生產這種類別的車輛也不允許再找其他合作伙伴。這一協議的形成推動了車輛的國產化工作。
　　3、國產化工作有難度，也有風險。較新線項目，在國內列入西部大開發十大工程之中，也是國內軌道交通的一個示范項目，只能成功，不能失敗，重要性不言而喻。重慶市政府和軌道交通總公司領導十分重視，反復落實。對制造廠的國產化工作給予了極大支持。市政府領導幾次到長春調查、訪問，實事求是地解決各種問題。為了長春客車廠試制單軌車轉向架，沈曉陽總經理和我一起去國家發改委申請立項、爭取資金支持。西鋁廠的型材一度出了些問題，市政府有關部門總是到現場協調，提供幫助。由于各方的努力，才使這個項目得以順利進行。當我們乘坐著車輛行走在線路上的時候，在腦海中不斷展現出各方通力合作、互相支持、積極配合的情景。
　　五、跨座式單軌系統在中國的應用展望
　　這種交通系統雖然在日本已有四十來年的運行歷史，但在中國畢竟是首次，今天可以說取得了可喜的成功。凡是來重慶乘坐過單軌車的政府領導、專家和普通百姓都認為在重慶這樣的城市地理條件下，這種交通系統是比較合適的。
　　其原因有：
　　1、是在道路的高架梁上運行，噪音比輪軌系統低得多，行走在步行街上的行人只要不抬頭往上看，就感覺不到列車在上面運行。
　　2、重慶市現有道路坡道大、彎道多、曲線半徑小，而單軌系統能滿足60‰的坡道，最小曲線半徑50m。
　　3、線路的軌道梁對道路景觀的影響比較小，每延米的土建重量只有輪軌系統的一半左右，對墩柱的承載要求小得多，特別在嘉陵江沿岸依山傍水，不僅對原有景觀沒有破壞，一定程度上還增加了沿線美景。
　　我認為這些原因使這條線路一建成就得到了較為廣泛的認同。當然這些意見和觀點，決不是對其他交通系統的否定，不同的條件應該有不同的交通制式，這里只是對重慶市較新線項目建設地面線路選擇跨座式單軌系統認為是合理的、正確的。
　　基于以上理由和本人對國內一些城市的調查了解，就技術角度而言（不考慮政治因素、資金來源、合作模式等），我認為有些城市選擇這種交通系統是比較合理的。
　　例如：——古城西安。在規劃軌道交通時首先不得不考慮的是地面有城墻，地下有文物。不能因為建設軌道交通去破壞古都城墻，而走地下可能又會碰到××宮殿××兵馬俑等無價之寶。建立跨座式單軌系統只要樁基不影響地下文物，遇墻就爬坡，就比較容易解決這一難題。估計客流也可滿足要求。
　　——園林城市。同樣建地面線會拆除較多的古建筑，但單軌線路因建筑體量相對較小，舊城、老城彎道多、曲線半徑也較小，且南方河道又多，在沿岸建樁柱也較為合適。事實上，在迪斯尼樂園等早有運量較小的單軌車。如果把解決交通問題和觀光結合起來，應該是有前景的選擇。
　　——某些大城市。從機場到市內如果要建設軌道交通，單軌車相對來說也比較容易。因為一般都有高速公路，只要在中間的綠化帶內建樁柱，既不要再去征地拆遷，也不必大量砍伐樹木。