通信系统微机控制已发展到３２位高 速处理器，变频器和电机已发展到 水冷，新的传动系统把输入的直流 电经过 Ｌ Ｃ 滤波装置，由 Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ 逆 变器变成三相交流电，驱动异步电 机。新一代电力电子器件绝缘门极 双极晶体管 ＩＧＢＴ 开发后，又近一步 发展到智能功率模块 ＩＰＭ，由于其 性能优越， 几年来得到迅速发展， 无 论耐压还是电流容量都向 Ｇ Ｔ Ｏ 靠 近，而且器件性能又不断地改善与 进步，因此未来的轻轨车辆中用
美观的外形设计等，许多国家，城 市轨道交通已成为城市的一大景观。 （３）与环境的协调发展，为了 降低制造成本、减少牵引动力的消 耗和减轻轮轨磨耗和噪音，轻量化 的结构是未来的发展趋势。为了保 护环境，轻轨车辆应能再生，减少 无法回收材料的使用。另外，运营 在城市中的轻轨车辆应该尽量减少 噪音和振动，以便保护其运行周围 环境。 （４）维护的方便化，现在的轻 轨车辆都装设故障诊断与显示系统， 使得维护十分简便。同时，要考虑 广泛的维护技术，必须培养能够维 护和管理新型轻轨车辆的技术人员。 低损耗、低磨耗的运营技术，也是 轻轨车辆维护的重要部分。现在维 护活动变得越来越现代化，为了能
用于有轨电车， 直到２０世纪９０年代 垂向、横向具有低的附加刚度，避 如可能， 异步电机技术成熟后才逐渐被取代。 免与定位杆产生相互耦合。 可考虑采用柔性牵引方式。 目前，一些采用独立旋转车轮的低 地板轻轨车也采用纵向布置，有万 向轴传动的， 也有齿轮箱传动的， 但 都为交流异步电机。还有一种方法 是将电机纵向布置在车轮的外侧， 通过螺旋圆锥齿轮驱动与车轮固结 的端车轴，称之为纵向电机。 （２）横向布置随着电器元件的 １．４．２ 基础制动装置 对于拖车转向架，其制动装置 主要取于车轮结构。如果是动力转 向架，车轴上须安装齿轮箱。制动 盘与电机和齿轮箱的空间紧张，只 能采用轮盘制动。 由于采用单轮对， 制动盘比常规二轴转向架的数量减
临巨大压力，尤其是大中城市，现 有交通系统日渐成为经济持续发展 的瓶颈之一。 发达国家的经验表明， 车的便捷性，适应既有街面线路及 采用城市轨道交通系统是一种有效 站台设施。 的解决方案。 在轻轨车辆发展过程中，低地 城市轨道交通主要包括有轨电 板化是其主要标志之一。高地板轻 车、地铁、城市铁路、市郊铁路、轻 轨铁路等。轨道交通的特点是运能 大。与汽车（ 包括公共汽车和小汽 车）相比， 平均每位乘客占用街道面 积少（ 或不占用）。这对于克服交通 拥塞现象非常有利。其中，地铁是 一种较理想的交通工具，除运能大 外，基本上不占用马路，有独立的 运行轨道，不受任何干扰，但建设 投资甚大。所以，世界各国发展地 轨车的地板面距轨面一般在 ８００ ～ １ ０ ０ ０ ｍ ｍ 之间，而低地板高度为
单位制动功率会有明显的增加。 发展，逆变器的应用，电机的改进， 半， 一个转向架中间布置两台横放的电 对采用整体碾钢车轮的方案，在仅 靠盘形制动无法满足要求的情况下， 机成为可能，这种布置采用圆柱齿 轮单轴驱动。但这种将电机放置在 转向架内部的布置方式，无法满足 低地板的要求。所以，现在多数采 用独立旋转车轮转向架的低地板轻 轨车将电机横向布置在转向架的外 部，出现了轮毂电机。轻轨车牵引 电机的悬挂分为轴悬、架悬和体悬 还可以加设踏面闸瓦制动，而对采 用橡胶弹性车轮则无法实施。要做 到既不增加簧下质量，又具有充分 的制动能力是比较困难的，其制动 参数的选取将直接关系到车组的安 全运行，对此应予以高度重视。除 此之外，制动夹钳位于同一端，需
技术措施主要体现在改善曲线 如下几种类型： （１）常规轮对走行部， 通常指 通过性能， 降低车辆地板面的高度， 采用两个轮对的走行装置。 尽可能实现低地板化等方面。低地
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之处：一是需增加附加的消声器或消
３种方式。 轴悬式是将电机的一端通 过轴承支撑在车轴上，另一端弹性 悬挂在构架横梁上。这种悬挂方式 结构简单、 成本低廉、 维修方便， 但
轨道交通
城市轻轨车辆的关键技术和发展方向研究
熊 崴 包凡彪
随着经济的快速发展和城市化 进程的加快，中国城市交通状况面 轨电车运输作为城市轻轨交通的辅 助系统予以保留。由于城轨线路的 曲线半径较小，改造有轨电车技术 的主要指导思想是：强调乘客上下 板的标准是地板面距轨面高度为 ３５０～４００ｍｍ。 实现 １００％低地板， 最大的障碍是传统轮对的车轴。因 此，在独立旋转车轮这一新技术问 世之前，降低地板面的措施无非是 采用部分低地板或装用小轮径车轮， 转向架轴距 １０００ｍｍ，轮径 ４１０ｍｍ。 降低车轴高度后，制动盘只有移到 轮对外侧，转向架下凹式摇枕的心 盘 面 高 度 接 近 车 轴 中 心 线 ，为 ３３０ｍｍ，实质上还属于小型化的传 统形式转向架。 轻轨车辆要求车体在保证有足够 的强度和刚度的条件下，力求重量 轻、耐腐蚀和造型美观。为此，车体 一般都进行结构优化， 选择较为合理 的结构及尺寸。基于上述原则，早期 轻轨车辆的车体材料用耐侯钢结构， 后来为防止腐蚀和减轻车体自重， 采 用不锈钢结构或铝合金结构， 目前最 新技术是复合材料整体成型加贴面的 方式。 为方便乘客上下车和缩短停站 时间， 轻轨车辆一般设置有足够数量 的车门并具有相应的宽度。 车门一般 有双扇内藏、 双扇外挂和双扇折叠等 型式。 前两种在目前的轻轨车上采用 的较多。 车门的开闭主要通过电控缸 或电机驱动。 １．２ 轻轨车的走行部 走行部是轻轨车的主要组成部 分，除确保轻轨车的安全外，还应 具有较好的稳定性、平稳性以及曲 线通过性能。为了方便残疾人、儿 童等乘客，新造的轻轨车大都采用 低地板。常规轮对一般难以满足要 求，故只能采用独立车轮或独立旋 转车轮结构。轻轨车走行部主要有
３００～３５０ ｍｍ之间为低地板。２０ 世 纪 ９０ 年代后，多数城市倾向于采用 低地板轻轨车，也有少数城市采用 高地板车。但高地板轻轨车由于需 要建造高站台，不仅影响了市容和 交通， 而且也不便于乘客上下车， 因 此２０世纪８０年代开始出现了各种形 式的低地板轻轨车。其发展过程主 要有 ３ 个发展阶段。 第一阶段的低地板轻轨车的中
铁缓慢，只在一些特大城市修建了 地铁系统。城市和市郊铁路交通是 利用现有铁路开行铁路旅客列车。 间部分有一个低地板进口，低地板 ２０ 世纪 ８０ 年代以来， 特别是 １９８４年 大约占车长的 １０％～１５％，该车经过 第一辆低地板轻轨车问世后，城市 改进可得到占车长 ５０％ 左右的低地 轻轨车辆技术得到迅速发展。低地 板。 这种类型车采用常规转向架、 分 板轻轨车辆以其无需设置站台、方 段式低地板，车内需要台阶过渡。 便旅客上下车，尤其是便于病残乘 客和儿童而倍受欢迎。
第二阶段的低地板轻轨车具有相 对较长的低地板，约占整车的 ６０％～ ７０％，但车内仍需要台阶向高地板区 过渡。 这种轻轨车辆的中间走行部需 要一种全新的安装方式，主要有 ３种
１ 轻轨车辆的关键技术
轻轨交通（Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｒ ａ ｉ ｌ Ｔｒａｎｓｉｔ） 是一种比较经济的城市大 规模公共轨道交通系统，其载客量
方法：拖车采用小直径车轮、独立轮 队和独立旋转车轮走行部。 第三阶段是 １ ０ ０ ％ 低地板轻轨 具有较宽的范围。 相对于铁路运输， 城市轨道交通的特点是：小编组、 行 车。这一类轻轨车必须全部采用独 车密度高、站间距短、运用环境受 城市空间制约因素多、对车辆装备 的可靠性要求更高。 １．１ 轻轨车辆的总体结构 欧洲一些城市在新建专用轻轨 线路的同时，将尚未拆除的街面有 立旋转车轮转向架，取消车轴或采 用曲梁车轴，才可实现 １ ０ ０ ％ 低地 板。
声材料，有的还需用螺栓连接，结 个轮对的走行装置。 （３ ）独立车轮走行部，通常指 构复杂，有不安全隐患；二是采用 采用两对独立旋转车轮的走行装置， 消声板、消声粘结材料均位于车轮 独立车轮分别支撑在曲梁车轴或短 轴承载结构中。 （４） 单独立旋转车轮走行部， 它 是以新型导向单元自调节独立旋转 车轮为基础。其特点是车轮可绕其 外平面内的铅垂轴旋转而达到理想 的切线位置，从而完成直线对中和 曲线通过。中央悬挂一般采用空气 弹簧、螺旋簧或橡胶堆，并设有垂 向和横向减振器，以衰减车体的振 动。轴箱悬挂通常采用三向不同刚 度的Ｖ形橡胶钢板层叠弹簧及锥形 橡胶堆，以减小高频振动和降低噪 声。轻轨车辆的固定轴距和车轮直 径相对较小，一般轻轨车辆的车轮 直径在 ０．６５～０．８５ ｍ之间，固定轴 距在 １．８～２．３ ｍ之间。
轻轨车辆采用的车轮主要有刚 置，前后两端输出，通过伞齿轮直 角 传 动 ，驱 动 前 后 两 根 车 轴 。 性车轮、弹性车轮和消声车轮。早 该布置方式自２０世纪５０年代就 期的轻轨车辆车轮都采用刚性车轮， 但其轮轨噪声较大。为了降低轮轨 滚动噪声，世界各国目前广泛采用 弹性车轮。弹性车轮即在轮心与轮 箍之间增加了弹性组件（橡胶或复合 材料），使之具有减振、消声、改善 轮轨动作用力、延长轮轨使用寿命 等功能。但弹性车轮也有局限，不 能采用闸瓦制动和轮盘制动，以免 制动时产生的高温传到橡胶圈，使 橡胶性能发生变化。弹性车轮大都 采用盘形制动，同时弹性车轮对轴 重和速度有严格要求， 通常在１５ｔ和 １２０ｋｍ／ｈ 以下。弹性车轮的缺点是 结构复杂、成本高、运行安全性差。 消声车轮是在刚性车轮的基础上增 加各种消声措施，以达到降低轮轨 噪声之目的。消声车轮的优点是可 采用整体车轮，消除了弹性车轮采 用轮箍、 轮心结构所带来的问题， 从 而得到普遍应用。其也有两点不足
辐板内侧，不利于运行时对辐板表 簧下质量大、对线路冲击大并影响 面裂纹的检查， 增加了不安全因素。 电机的使用寿命。架悬式是将电机 及传动箱安装在转向架构架上，通 目前，许多发达国家利用声学有限 元计算机软件，进行了声学车轮的 优化设计，使车轮本身具有消声的 功能，以克服弹性车轮、消声车轮 的诸多缺点。 １．３ 轻轨车的动力转向架牵引电机 的布置及悬挂方式 动力转向架牵引电机的布置及 悬挂方式在很大程度上决定了该转 向架的运行性能，轻轨车电机的布 置方式主要有以下两种。 （１）纵向布置由于技术上的原 因，早期轻轨车上只能采用直流电 机。由于其体积较大，而轻轨车轴 距较短，故只能采用单电机纵向布 过万向轴或弹性联轴节传动力矩。 电机全部为簧上质量，有利于降低 轮轨动作用力，轻轨车辆广泛采用 架悬式驱动。体悬式则是将牵引电 机悬挂在车体上，使其成为第二系 弹簧以上的质量， 通过万向轴传动。 万向轴用来适应车体与轮对之间的 相对运动，包括垂向、横向、回转 方向的相对位移。 １．４ 牵引装置和基础制动装置 １．４．１ 牵引装置 由于只有一个轮对，原先的中 心销牵引方式无法采用，只能采用 单拉杆结构。国外的同类产品也基 本采用这一模式。构架上的牵引点 应尽可能接近或低于车轴中心线高 度。拉杆两端的弹性元件应保证在