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探訪成都全球首列新能源空鐵:民企牽頭,圖紙到樣車僅4個月
在城市的綠化帶上,由一座座的樁基撐起離地5米高的軌道梁,一列列熊貓造型的車廂倒掛在上面,在高樓大廈間疾馳,這樣的“空鐵”你敢坐嗎?
自“世界第一列以鋰電池動力包為牽引動力的空中懸掛式軌道列車”(以下簡稱“空鐵”)11月下旬在成都掛線以來,網(wǎng)絡(luò)上便已議論紛紛。有些網(wǎng)友感覺很“萌”,有些網(wǎng)友大呼“恐高”,也有些網(wǎng)友對其中的技術(shù)和安全細節(jié)存在疑問。
為了還原這個項目的發(fā)展歷程和技術(shù)全貌,澎湃新聞(www.usamodel.cn)于近日來到了成都“空鐵”試運線現(xiàn)場,并專訪了項目總設(shè)計師、中科院院士翟婉明和項目出資企業(yè)四川中唐空鐵集團副總經(jīng)理王凱等相關(guān)人員。

“新能源空鐵”由民營企業(yè)四川中唐空鐵集團有限公司全資,西南交通大學牽引動力國家重點實驗室牽頭,聯(lián)合中國中車、中國中鐵、攀枝花鋼鐵公司等7家大型國有企業(yè)協(xié)同研制。
四川中唐空鐵集團位于成都雙流西南航空港經(jīng)濟開發(fā)區(qū),距離雙流機場大約15分鐘的車程。站在公司門外,遠遠就能看到幾乎占據(jù)了整個生產(chǎn)園區(qū)的U型空鐵試驗線。白色的單軌軌道梁全長1400米,每隔約10米由一根離地5米高的樁基支撐。當澎湃新聞(www.usamodel.cn)記者11月23日來到基地時,車身漆成黑白兩色、模仿熊貓造型的“空鐵”已結(jié)束了當天的試運行任務(wù),車頭上還掛著11月21日剪彩時的大紅花,靜靜地停在試驗線上的橢圓柱形站臺里。

橢圓柱形站臺
門衛(wèi)介紹道,這個園區(qū)是今年新落成的。園區(qū)里十分安靜,建筑較少,除了緊挨著試驗線站臺的中唐空鐵集團主樓,還有幾棟廠房。園區(qū)的其余部分尚未開發(fā)。

多個地方政府、旅游景區(qū)、東南亞國家對項目“感興趣”
據(jù)中唐空鐵集團內(nèi)部人士介紹,“空鐵”需要在園區(qū)里的這條試驗線上試驗起碼1萬公里,以檢測各方面的技術(shù)數(shù)據(jù)。1400米的U型試驗軌道模擬了將來實際運行時可能會遇到的各種情況,包括30米半徑彎道和6%的坡道。根據(jù)他的估計,這個試驗過程起碼需要半年以上。

而完成試驗線之后,“空鐵”還需要在城市里建設(shè)示范線,以解決運營、盈利和管理等商業(yè)上的問題。
因此,真的要看到本文開頭描述的一列列熊貓造型“空鐵”穿行在成都城上空的畫面,起碼要等到2018年。
關(guān)于示范線的選址問題,前述內(nèi)部人士介紹道,包括成都、上海在內(nèi)的很多地方政府都很感興趣,而包括九寨溝在內(nèi)的幾個旅游景區(qū)也有意向。但是中唐空鐵目前還在等待技術(shù)標準得到充分論證。
對于此前媒體透露的“成都雙流機場至雙流老縣城的20公里線路規(guī)劃”,他表示,雖然雙流政府確實有這樣的規(guī)劃意向,但“我們現(xiàn)在定下的是不簽協(xié)議,只溝通。我們標準還沒出來,不能不負責任地簽協(xié)議”。
但前述人士表示,中唐空鐵希望將示范線建在成都,“因為是成都造的”。目前,三條線路規(guī)劃已經(jīng)提交給成都政府,政府將在各方面進行論證。
在旅游景點方面,九寨溝正在空鐵與輕軌之間選擇。中唐空鐵專門為九寨溝設(shè)計了以四川特有的“活化石”娑羅樹為原型的軌道梁,用于保護景區(qū)的整體景觀和諧。

由于“空鐵”在中國是個新事物,中唐空鐵副總經(jīng)理王凱說道,通過試驗線和示范線積累的數(shù)據(jù),中唐空鐵將成為行業(yè)標準的制定者。“我們要通過這條試驗線形成企業(yè)標準,而后企業(yè)標準要上升為行業(yè)標準。我們要開創(chuàng)一個先河,以行業(yè)標準去建設(shè)空鐵。”

擔任“新能源空鐵”項目總設(shè)計師的是西南交通大學首席教授、中國科學院院士翟婉明。翟婉明長期從事軌道交通工程動力學與振動研究,他補充道,現(xiàn)在東南亞國家的一些旅游熱點城市也對“空鐵”感興趣,希望能夠引進。“現(xiàn)在關(guān)心的人太多了,好東西大家都盡力往前推進。我們高鐵已經(jīng)舉世矚目,軌道交通現(xiàn)在是我們國家一個很亮的名片。如果在城軌也有發(fā)展,那我們國家手里可以打的牌就更多了。”
成本可低至地鐵1/8
中唐空鐵集團旁邊的一幢樓寫著“大唐新能源”,據(jù)中唐空鐵內(nèi)部人士介紹,那就是“空鐵”所用鋰電池的生產(chǎn)商,也是中唐空鐵集團的前身四川大唐能源投資有限公司。

澎湃新聞(www.usamodel.cn)查閱公開資料發(fā)現(xiàn),四川大唐能源投資有限公司注冊時間為2006年2月份,注冊資本為12245萬元。中唐空鐵集團有限公司注冊時間為2016年4月份,注冊資本為5億元。另有一家關(guān)聯(lián)企業(yè)為四川中唐中鐵科技有限公司,注冊時間為2016年8月份,注冊資本為2億元。
前述內(nèi)部人士說道,“空鐵”項目沒有一分錢融資,全都是幾個企業(yè)家聯(lián)合起來出的資本。
他說道,最早公司做鋰電池,幾年之后發(fā)現(xiàn)汽車用新能源存在很多問題,行業(yè)競爭也越發(fā)激烈。公司的一些專家想到要往軌道交通領(lǐng)域發(fā)展,因為軌道交通的平順程度要遠遠好于地面交通。此后公司花了幾年時間,對德國和日本的“空鐵”進行了調(diào)研,發(fā)現(xiàn)懸掛式軌道交通在中國大有可為,是填補地鐵和公交線路間空白地帶的絕好選擇。公司最終將懸掛式軌道交通和新能源這兩個概念疊加在了一起。
王凱則打了個比方,“地鐵畢竟是干線,相當于大動脈。但大動脈很多地方是到不了的。我們的靈感來源就是彌補地鐵和公交線路之間的空間地帶。”
他說道,“以我們成都為例,雖然規(guī)劃了若干條地鐵線,但建成周期非常長。地鐵目前的造價也非常高昂,每公里已達到了6到8億元,建成一條地鐵線沒有幾年搞不成的。”
因此,“新能源空鐵”最重要的是為我國現(xiàn)有的公共交通提供了一種新的制式,使地方政府可以在多種制式間選擇最合適的一種投資。
而王凱提到,“空鐵”相對于其他軌道交通制式,主要有以下幾個優(yōu)點:
成本低:“空鐵”的建設(shè)成本只有地鐵的1/6到1/8。
施工快:幾十公里的一條“空鐵”線路不到1年時間即可建成。組件在廠里生產(chǎn)好,運到現(xiàn)場快速組裝。

占用土地資源少:目前“空鐵”計劃只占用城市的綠化帶部分打下樁基,避免了征地問題。
線形布置靈活:能順利通過30米半徑彎道的“空鐵”能靈活地在城市里穿行,布線很容易。
可延伸性好:“空鐵”在任何地方都可以根據(jù)需求延伸下去。如果發(fā)展到一定階段,該線路運量飽和,“空鐵”不能滿足客流需求,就可以整體搬遷,為地鐵讓路。而整體拆卸下來的箱梁、立柱可在別的地方繼續(xù)組裝使用。
“從圖紙上畫下第一根線到出廠,只用了4個月10天,勘稱奇跡”
作為“新能源空鐵”的總設(shè)計師,西南交通大學首席教授、中國科學院院士翟婉明發(fā)揮了重要的牽頭作用。他告訴澎湃新聞,“從圖紙畫下第一根線到出廠,只用了4個月10天,勘稱奇跡。”
他說道,這是中國中車旗下南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司的領(lǐng)導(dǎo)重視這個項目,在生產(chǎn)線上開綠色通道,加班加點刻苦攻關(guān)的結(jié)果。同時,中唐空鐵也在前期做了大量調(diào)研工作,他真正介入,實質(zhì)性開展論證研究,也是今年之內(nèi)的事情。
“完全是一種產(chǎn)學合作的模式。有出資的、造車的、修軌道梁的、設(shè)計線路的,我就是負責技術(shù)方案的確定、技術(shù)的把關(guān),發(fā)揮我們長期在軌道交通方面的研究。中國有這樣的需求和前景,把這樣一個契合我們需求的新技術(shù)向前推進,我們從事軌道交通研究的科技人員責無旁貸。當然沒有這個企業(yè)出經(jīng)費投資,也都是空的。整個試驗線要投資不少。這就是社會現(xiàn)在說的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動創(chuàng)新的模式。”
王凱用三句話描述了“空鐵”的快速發(fā)展過程:“央企的品質(zhì),國企的資質(zhì),加上我們民企的機制。”
他具體解釋道,“民企的機制是靈活的,效率非常高,只要看準了之后就立馬投入實施。我們公司經(jīng)過研究調(diào)查,走遍了相關(guān)西方發(fā)達國家,醞釀產(chǎn)生了想法。但畢竟我們是個民營企業(yè),不可能具備大規(guī)模生產(chǎn)能力,必須要聯(lián)合相關(guān)生產(chǎn)單位。”
當被問及中唐空鐵、西南交通大學和各大國企在項目中的具體分工時,王凱講道,“我們就是一個全方位的聯(lián)合體,不光是技術(shù)方面,也包括總體的思想構(gòu)架。一個‘緊密的聯(lián)合體’,所以就不用去細講他了。‘緊密的聯(lián)合體’就能說明一切問題。”
當被問及項目總體框架出于中唐空鐵還是西南交大時,翟婉明也說道,“細節(jié)方面不一定說那么多了吧。他們前期調(diào)研了兩三年然后找到我,之后我就做了一些調(diào)整和優(yōu)化。他們和我們專業(yè)做軌道交通不一樣。但他們非常看好、非常有信心,后面的投資工作都是很堅定地要推進。在多種條件下,大家有共同的目標,事情才能順利發(fā)展。”
六大系統(tǒng)皆有創(chuàng)新性突破,百分百技術(shù)國產(chǎn)
王凱介紹道,“新能源空鐵”在車輛、軌道、橋梁、信號控制、動力、維修六大系統(tǒng)上都實現(xiàn)了創(chuàng)新性突破。
例如在軌道系統(tǒng)上,“空鐵”的轉(zhuǎn)彎半徑能達到30米,是目前世界范圍內(nèi)軌道交通能實現(xiàn)的最小轉(zhuǎn)彎半徑。為了實現(xiàn)這一點,研發(fā)團隊將汽車上的差速器技術(shù)創(chuàng)新性地運用到“空鐵”上。此外,“空鐵”封閉式的箱梁要整體移動,就需要實現(xiàn)平移式的道岔,轉(zhuǎn)向時沒有有害空間。
在車輛系統(tǒng)上,“空鐵”的轉(zhuǎn)向架由一般的車體下部轉(zhuǎn)到上部,為了保證懸掛運行的要求,“空鐵”在銷軸承重的設(shè)計上做了新穎設(shè)計。
在動力系統(tǒng)上,“空鐵”采用鋰離子電池驅(qū)動,能達到持續(xù)放電400安培而整體性能不下降。壽命可達到充放電三千次。
而為了配合電池的充放電曲線,“空鐵”在信號系統(tǒng)上也要進行創(chuàng)新。
幾點釋疑:新能源鋰電池、運力和安全
此前,北京交通大學教授、中國工程院院士王夢恕在接受澎湃新聞(www.usamodel.cn)采訪時,表示他看好懸掛式、跨座式軌道交通在中國的發(fā)展前景。但他對成都“新能源空鐵”采用鋰電池驅(qū)動表示不解,認為鋰電池報廢會產(chǎn)生大量污染,不能稱為“新能源”。王夢恕認為,“空鐵”應(yīng)該像德國和日本一樣采用高壓電線供電。
另一方面,網(wǎng)友們也對“新能源空鐵”在實際運營方面的細節(jié)存在疑問。為此,澎湃新聞?wù)沓隽艘恍嶙h問題,中唐空鐵公司的人士和翟婉明則作了答復(fù)。
為何要拋棄德國、日本“空鐵”采用的高壓電線,使用鋰電池動力?
王凱:第一,如果在城市建設(shè)這樣的空鐵,110千伏的高壓電線能允許你在城市上空牽入嗎?城市上空是不允許這樣的高壓電輸電線建設(shè)的。第二,新能源電池是綠色環(huán)保的。第三,我們是晚上充電,白天使用,晚上充電電費很低,這是最大的幾點。
翟婉明:第一,使用鋰電池可以節(jié)省整個工程的造價成本,高壓輸電系統(tǒng)整個沿線都要布置,沒有動力源簡便。第二,使用鋰電池可以節(jié)能,可以在凌晨用電低谷時期充電。第三,比起在密集城市里架設(shè)高壓輸電系統(tǒng),鋰電池對居民更安全。
充放電是否會不方便?
翟婉明:在大站可以換電池,非常方便,1分鐘之內(nèi)機械化操作。
鋰電池重量會否影響到承重力?
翟婉明:我們有個奇妙的想法,把鋰電池放到一個專門的小車上跟著一起跑,安全性也更高。
鋰電池后期如何處理?
王凱:電池壽命可達到充放電3000次。3000次后也只是降到電池性能的一半,可以作為儲能設(shè)備。
翟婉明:我不是這方面的專家。中唐空鐵在新能源電池這塊有很大的基礎(chǔ)。它們肯定有辦法按相應(yīng)規(guī)程處置。這都是新能源的共性問題,會在共性層面上解決,沒有十全十美的東西,只要有問題能正確合規(guī)地處置。
為何稱鋰電池為“新能源”?
內(nèi)部人士:因為沒有排放,現(xiàn)在還是歸在新能源里面。就像鋰電池企業(yè)也說是新能源汽車。我們沿用了大家約定俗成的概念。
為何采用懸掛式(空軌)而非跨座式(輕軌)?
內(nèi)部人士:跨座式的噪音太大。跨座式的車輪是敞開的,而懸掛式是包在軌道梁里面的。此外,懸掛式造價只有輕軌的一半。
“空鐵”的運力?
王凱:每平方米6人,根據(jù)懸掛車廂的數(shù)量來定,可以2列、4列、6列重連。2列重連是滿載230人。比日本要大得多。
翟婉明:每節(jié)車廂定員是80人,擠一擠可以到100的樣子。編組靈活。6列編組的話每小時可達1到2萬人次,滿足中小型運輸方式的標準。
“空鐵”的運行速度?
王凱:最高時速60碼,平均35左右,和地鐵差不多。
安全性如何?
內(nèi)部人士:車廂是套在軌道梁上,沒有脫軌的風險。唯一有可能的是中途卡住了、沒電了。這些我們都設(shè)計了救援疏散方式,畢竟也只有5米高。






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