6月4日,第八届中国国际轨道交通展览会在上海开展,中国北车携众多新产品和经典车型参展,亮点频现。
中国北车正致力于建设“以轨道交通装备为核心,为未来城市提供系统解决方案,具有国际竞争力的世界一流企业”。这一经营战略从中国北车的众多参展产品和技术中可窥一斑。
未来城市新型主流交通工具——现代有轨电车首次登场
随着现代有轨电车技术的复兴,越来越多的城市选择它作为城市交通系统解决方案,现代有轨电车出现全球复兴潮流。此次展会上,由中国北车研制的两种现代有轨电车——“无辫”有轨电车和“有辫”有轨电车亮相,这是现代有轨电车这种新型的交通工具首次密集参展国际轨交展且展出了70%现代有轨电车真车。
亮相此次展会的真车是我国首条现代有轨电车示范线——沈阳浑南新区70%低地板现代有轨电车,车迷昵称“小海豹”,由中国北车长客股份公司研制。其低地板的地板面高度仅35厘米。车辆在轻量化车体、低地板紧凑型结构转向架、牵引控制系统、列车网络监控系统、多模块铰接系统、液压制动系统等关键技术领域取得了突破性进展,打破了国外企业垄断。
“无辫”即“地面有轨道、空中无电网”的现代有轨电车,目前已经风靡欧美。此次参展的“无辫”现代有轨电车由中国北车大连机车公司研制。我国首条“无辫”现代有轨电车将率先诞生于珠海。
现代有轨电车将是未来城市的新型主流交通工具。我国已经规划了数百条城市有轨电车线路,其中2012-2020年,我国现代有轨电车规划已逾2000公里,工程总投资预计达2000多亿,现代有轨电车车辆市场规模达300-400亿元,年均需求38-50亿元。其中上海规划了将近800公里的现代有轨电车。
众多城轨明星产品惊艳亮相
上海国际轨交展堪称万国城轨展,由中国北车研制的在国际上富有特色的巴西世界杯及奥运会特供地铁、沙特朝觐地铁及世界最高端香港地铁也惊艳亮相。
中国北车此次展出的出口巴西地铁列车是最具使命感的地铁列车,将直接服役2014年巴西世界杯及2016年巴西奥运会。这是中国地铁车辆首次在境外服役世界杯及奥运会。展出的香港地铁则是世界最高端地铁,其车辆制造过程均按照苛刻的国际标准执行,堪称世界地铁之巅。
朝觐地铁是中国北车长客股份公司为沙特麦加朝觐特制的地铁列车,自2010年投入运营以来,一直备受瞩目并一度登上沙特国家邮票。列车具有超强耐高温风沙的特性,国内以及国际绝大多数地铁车运行环境温度最高限度为45℃,朝觐线地铁车满足50℃车辆全性能运行要求,在55℃时也可以降级运行,并保证车辆在8级风力条件下正常工作。朝觐地铁开通以来,一年一度的麦加朝觐拥挤的交通得以缓解。
中国北车长客股份公司为泰国曼谷研制的地铁则是耐高温高湿地铁的典型代表。泰国地处热带,终年炎热,雨量充沛,再加上是国际旅游胜地,游人如织,需要性能可靠、运输能力强的轨道交通运输工具。长客股份公司研制的BTS地铁运行于地面及高架桥上,几乎是曼谷惟一能够穿梭风雨、畅行无阻的交通工具,深受曼谷市民和旅游者的信赖。
上海市民熟悉的上海地铁8号线车辆也在展会上展出,该地铁车辆是国内首次开发的C型城市轨道交通客车,填补了国内空白。车辆在车体结构、车头外部造型、司机室内部一体化设计、客室内装和设备的功能与造型、司机室手动内藏门和客室电动内藏门的双层拉门结构、牵引和制动系统的集成能力、全方位无死角300万像素高清视频监控技术等方面,在国内城轨车领域处于领先地位。中国北车长客股份公司还为上海提供了1、6、7、8、9、12以及3、4号线增购项目的地铁列车。
城市轨道运营维护车辆集中亮相
运营维护车辆的展出是此次展览的一大看点,这主要集中在隧道清洁车和钢轨打磨车上。
具有“地铁隧道清洁机器人”之称的TCV004型隧道清洁车由中国北车济南装备公司生产。地铁主要运行于城市地下隧道,空间相对闭塞,对其清洁一直是个行业难题。一直以来,我国大部分城市地铁隧道只能采用化学产品和人工清洗相结合的传统作业方式,且大多为人工滚刷式清洗,费时费力。而中国北车的这款隧道清洁车是专为地铁维护保养而研制的专用车辆,是集机、电、液于一体的高端产品。该车智能化程度非常高,在地铁隧道中行进的同时,采用高压水冲洗、毛刷滚刷、真空回收、隔膜泵吸污的工作方式,同步完成地铁隧道的清洁工作。该型产品还能克服以往产品只能冲洗不能回收的缺点,明显提高清洁效果,有效降低人工劳动成本。该车型的问世,让地铁车辆和乘客能够在相对干净整洁、无污染的空间中轻松运行。
目前这一隧道清洁车已经在上海投入使用,每天凌晨0点到4点之间,趁地铁列车“休息”时工作。隧道清洁车是地铁运营不可或缺的服务型车辆,每个开通地铁的城市都应该配备相应的隧道清洁车,地铁线路突破100公里的城市,至少应按照1台/百公里的标准配置。按此标准,目前国内需要将近60台地铁隧道清洁车。
具有“地铁保健医生”之称的GMC16A型钢轨打磨列车由中国北车二七装备公司生产。列车运行时,钢轮与钢轨相互作用,会对轨道产生一定的磨损,这就需要定期对轨道进行维护保养和打磨,以确保列车运行安全。而能够自动对钢轨维护保养的打磨列车技术,却是轨道工程技术领域的金字塔尖,只有少数几个国家掌握。由中国北车研制的这款钢轨打磨列车,拥有完全自主知识产权,其技术的先进性、作业效率和作业精度,比起国外产品一点都不逊色。它采用液压传动方式,实现高精度恒低速作业速度控制。不仅适用于铁路干线的轨道维护保养打磨,同时也适用于城市轨道交通系统;不仅能实现对轨道正线的打磨,还可以对道岔等特殊设施实施修复性打磨,并快速对钢轨表面缺陷进行修复。目前,GMC16A型钢轨打磨列车已经在深圳地铁运用,正向更多的市场推进。
上海人民广场地铁站真空卫生系统——国内首个应用于地铁的真空卫生系统
地铁作为一种重要的公共交通工具,已成为都市生活环境的组成部分,提升地铁站的如厕环境日益引起人们的关注。由于众多深藏于地下的地铁厕所管路低于市政管路,使得地铁厕所中的污物无法顺畅排入市政管道内。
在上海,中国北车山东华腾公司针对上海地铁部分老线路站台厕所“气味过大”、“使用效率低”、“排放处理困难”等先天不足,开发出具有自主知识产权的地铁真空卫生系统,应用于上海地铁1、2号线人民广场站的真空卫生间,是我国首个应用于地铁的真空卫生系统。
真空厕所是以真空抽吸的方式,将污水吸进管道内,直接排到站外的市政污水管道里,实现了污水的在线式排放,能满足较大客流、较高频率的使用需求。而且,在真空抽吸污物的同时,还能顺带将臭味吸走,在地下通风能力不足的条件下,改善了卫生间使用环境,可以为乘客提供更舒适的服务。
作为一项新推出的高科技产品,该系统取消了原有的集水池和污水泵,采取污水在线式排放解决了卫生防疫问题,同时在地下通风能力不足的情况下改善了卫生间的使用环境。
上海地铁人民广场站的真空厕所,经过运行考验后,将逐步在地铁全线推广。同时,山东华腾公司开发出真空吸入式环保卫生间,为第41届上海世博会提供了优质的服务。
国产城市轨道核心技术隆重登场
在6月4日的展会上,由中国北车四方所公司、大连电牵研发中心主导的国产牵引系统、制动系统及网络控制系统等城市轨道交通核心部件隆重登场,与来自于欧美的相应部件同台亮相。此前,国际展会上有关城市轨道交通核心部件部分,几乎只有欧美轨道交通巨头们的身影。
牵引传动系统和制动系统分别职守着城市轨道列车的两大基本功能——牵引和制动,保证列车既能跑得动又能停下来;网络控制系统则相当于列车的大脑和神经,控制着列车的运行。自上世纪90年代以来,我国城轨车辆的牵引传动系统、制动系统及网络控制系统还主要依靠进口。
随着城市轨道交通在北京、上海、广州、深圳等城市逐渐成网,城市轨道交通运行距离、承担运力、运营频率都在提升,牵引传动和制动受制于人的问题更加突出。牵引传动、制动系统的维护周期一般为8年左右。由于外方在国内缺乏完善的售后服务体系,一些核心技术和核心元器件的售后问题难以解决。一边是一刻也不能停歇的地铁运营,一边是售后服务的反应迟缓,城市轨道交通牵引传动、制动等核心技术的自主研发成为城市轨道交通行业进一步发展无法绕开的一环。
如今,这一尴尬的局面由中国北车彻底打破。在此次展会上,中国北车就展出了自主研制的城轨牵引系统、制动系统及网络控制系统。这些系统完全基于我国城市城轨交通装备的技术条件设计,更加符合中国国情和城市轨道交通特点,适用性更强,且具有不低于国外同类产品的安全可靠性。
“高铁救护车”上海首秀
近期通过鉴定并将服役中国高铁的世界最快“高铁救护车”也来到上海首秀。由中国北车二七装备公司研制的有着“高铁救护车”美称的高速铁路快速多功能作业车。这是当今世界技术最为先进、运行速度最快、功能最为综合、用途最广泛的快速接触网综合作业车。从外表看,快速多功能作业车采用流线型设计,彻底颠覆了以往铁路工程车又方又愣的造型。这样的设计,让这款多功能作业车不仅漂亮,而且更加符合在高速铁路上快速行驶所需要的空气动力学要求,能够减小空气阻力从而实现节能。由于装备了双柴油机传动机组,“高铁救护车”能够在液力传动和液压传动系统之间实现切换,使该型作业车具有快速行驶和低速作业走行两种运行模式。
据了解,之所以将称其为“高铁救护车”,是因为它行驶的最高运行时速可达160公里,就像救护车一样,能够在最短的时间里快速抵达作业现场。此外,“高铁救护车”还设有升降旋转作业平台、高空作业斗、导线拨线装置和接触网检测装置,能够满足高速铁路接触网的检测、维护和抢修的需要。一机多能的设计,使中国北车研制的这款高速铁路快速多功能作业车具备了多种作业模式,在高速铁路线路的维护保养中,更显经济、适用和可靠。
高铁“救护车”可以在高速铁路、城市快速铁路、曲线多的次要铁路运行;即使是在坡道隧道内和冰雪灾害发生时,也可以快速、安全地加速和制动,迅速到达现场对高空接触网及桥梁检测和维修。此外,高铁“救护车”还可将故障线路内的列车牵引离开,疏通线路恢复运营。
即将下线的CRH3A型城际动车组
中国北车研制的新一代城际动车组CRH3A即将于6月初在中国北车长客股份公司下线,作为国内新型城际动车组亮相本次展会。
CRH3A型城际动车组完全基于我国城市发展的国情和城际铁路的需求特点而研制,将是我国最新下线的一款城际动车组,兼具高速动车组高速持续运转和城市地铁车辆频繁起停的特质。该型城际动车组可以分别以时速160公里、时速200公里、时速250公里三个速度等级运行,主要用于连接城市与城市、卫星城、城市远郊区的快捷交通枢纽,可以满足城市大批乘客高密度中短程快速出行的需求。CRH3A型城际动车组最大定员可达1454人,比现行同编组铁路普通列车的载客量还要多出40%左右,运能更是目前城际主要交通工具――大巴汽车的36.35倍,速度则是城际大巴车的2至4倍。
此外,CRH3A基于人性化的设计,同时能带给乘客极高的乘坐舒适感,将是未来取代城际公路大巴运输的主要替代方式。
正在京沪高铁进行运营考核的新型高速动车组——CRH380CL型高速动车组
正在京沪高铁进行运营考核的CRH380CL型高速动车组是我国目前自主化程度最高的高速动车组。
CRH380CL型高速动车组外形采用了仿生学原理,车头宛如猎豹极速奔跑的姿态,相比现有动车组外型,降低了12%的气动阻力。CRH380CL型高速动车组采用16辆编组,持续运营速度为时速350公里,最高运行时速可达400公里。其配置的转向架临界速度更是大于时速600公里。整列车的内部设施人性化程度极高,设有多功能卫生间和婴儿护理台,以及SOS紧急呼叫按钮,最大程度方便残疾人士和带婴儿的旅客。该型车的空调设计尤其独特,暖风主要从车厢中间和底部发出,而冷风则主要从车厢顶部的出风口发出。热空气较轻往上窜,冷空气依靠自身重力往下坠,乘客置身其中,几乎感觉不到空调风的存在,体验更加自然、舒适。整列车的装饰风格可与飞机媲美,可最大限度满足乘客商务办公和休闲观光的需要。
除此之外,展览会上其他两款经典高速动车组也备受瞩目。CRH380B型高寒动车组是京沪高铁上运行的CRH380BL型动车组的“加强版”,适应零下40度至零上40度之间的气温环境下运营。CRH5型高速动车组则是我国首批高速动车组,诞生于2007年。
引国人为傲的“北车心”――大功率机车牵引与网络控制系统
“火车跑得快,要靠车头带。”这车头就是铁路机车,车头能跑多快能拉多重,就取决于电传动系统能提供多大牵引功率,而能否安全平稳地牵引,则受制于网络控制系统。这两套系统被视为电力机车的“大脑”,是大功率电力机车研发领域的两项核心技术。此次展会上,中国北车带来了历时十年自主研发,已成功应用的大功率机车牵引与控制系统,即著名的“北车心”。
本次参展的大功率机车牵引控制系统是列车中技术含量最高、技术难度最大、挑战性最强的关键部件产品,由中国北车旗下大连电牵研发中心研制。包括了牵引变流器、辅助变流器及网络控制系统三部分。装配该系统的八轴大功率电力机车,在特定线路条件下,能够实现单车一次性牵引100多节车皮、总重超过万吨的货物进行重载运输,有效促进铁路运输效能的大幅提升。此前不久,装配“北车心”的八轴大功率电力机车首台车――HXD21001号机车(最具中国血统的铁路机车,也是目前世界上功率最大的八轴交流传动电力机车,享有铁路 “重载之王”的美称),以完美的表现通过了批量前的运营考核,标志着中国北车大功率牵引控制已全面突破和掌握,有效验证了“北车心”技术在各型机车上的广泛适宜性,是我国轨道交通装备发展历程中的一座里程碑,为中国北车依托自身核心技术配套高端核心产业链,全面实现轨道交通装备核心技术深层次创新奠定了坚实基础。
半导体领域的“绿色经济之核”――大功率IGBT器件
大功率IGBT器件是中国北车此次展出的又一核心技术元件。虽然名称较为专业,但它却是半导体领域的明星,与我们的生活息息相关,更被誉为半导体领域的“绿色经济之核”,是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品。这个元件可以凭借输出较小的功率,就能控制高电压和大电流,并且能够根据实际需求进行变化,节能效果十分明显。在家电领域,应用了IGBT器件的家电,比普通的变频家电还要节电30%。而在轨道交通领域,它更是列车牵引的主流器件,受到青睐。以一列城际动车组为例,IGBT器件的装车使用数量就高达150个,市场前景可观。
近年来,世界范围内IGBT器件发展迅速,特别是中国发展速度最快,成为IGBT最大消费国。目前我国IGBT年需求量已超过75亿元,并以每年30%以上的速度增长。但国内目前只有少数企业从事中小功率IGBT封装,且尚未形成产业规模。在IGBT芯片的产业化以及高压大功率IGBT的封装方面,几乎是一片空白。广泛应用的高端IGBT器件基本上依赖进口,在交货周期和采购价格上完全受制于国外公司,国内IGBT市场供不应求。
从2005年开始,中国北车永济电机公司开始研制高压大功率IGBT技术,2010年,具有世界先进水平的首批最大功率IGBT产品在西安永济电机公司封装下线,使永济电机公司成为世界第四个、国内第一个能够封装6500V以上电压等级IGBT的企业,填补了国内高压大功率IGBT封装的空白,解决了国内IGBT器件依赖进口的瓶颈问题。目前永济电机公司已形成3300V、4500V和6500V三个电压等级产品系列,而这三个功率等级的IGBT器件为轨道交通车辆的主流产品,占到IGBT器件需求总量的94%。
为未来高铁提速的动力之源――动车组永磁牵引电机
由中国北车永济电机公司承担的“十二五”科技重大专项——“700KW高速动车组用稀土永磁同步牵引电机研发”项目,也在此次展会上精彩亮相。目前,在我国铁路机车牵引大多以交流异步变频电机电传动系统为主,永磁电机及电传动系统的应用还处于空白阶段。相对于传统交流异步变频电机,采用变频永磁同步牵引电动机及传动系统的机车,可提高营运车组电机的转矩输出和动力转化效率,实现车辆小型化、轻量化和低噪音化,降低运行成本,延长我国目前高速动车组的寿命周期。
永济电机公司以我国CRH3型高速动车组运行工况为基础,依靠自主研发,攻克永磁电机额定参数确定、电磁计算、电机转子磁路结构及转子强度、永磁电机关键材料的选用、装配工艺、绝缘结构设计等7大难题,成功开发了国内首套高速动车组用永磁牵引电机。在现有动车组装配条件下,使高速动车组单轴(动力轴)牵引功率由560KW提高到700KW,减少能耗达15%,并保障安全运行。该电机的研发成功,对于提升我国轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性,为轨道交通的节能减排、长远发展提供保障。
高铁“眼睛”——旅客信息系统
旅客信息系统被比拟为轨道车辆的“眼睛”。
中国北车四方所公司分别与CRH5型、CRH3型动车组平台对接,承担了旅客信息系统(PIS)的国产化任务。从CRH5到CRH3这两个动车旅客信息系统项目平台,四方所实现了从引进消化到逐步兼容性替换到整个PIS自主研发,再从自主研发到再创新的技术里程。从而推出了CRH380BL项目高性能、人性化的旅客信息系统。四方所公司自主知识产权的高速动车组旅客信息系统具备功能全面、操作简洁、界面清晰等特点,适应高速动车组人性化设计的需要。具有突出的信息控制、视觉展示性能,实现了到站时间,时速实时准确显示等信息的完全自动化,增强了乘务人员与旅客之间的流畅沟通,改善了以往旅客信息系统繁琐操作的技术问题,提高了铁路工作人员的工作效率,实现了动车组装备的国产化。目前已经成功地应用于CRH3型、CRH3-2型、CRH5型、CRH380BL、CRH380C、CRH380BLTT动车组,以及CRH3A、CRH3G城际动车组项目,拥有实用新型专利、发明专利若干项。