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1、轻轨发展历程&轻轨胎专利简介,1,目录,一、轻轨发展历程二、重庆轻轨简介三、轻轨胎专利简介,2,1、轻轨的概念 1978年3月,在比利时的首都布鲁塞尔召开的第一届国际轻轨交通会议上统一了称谓,提出了轻轨()概念,认为轻轨交通的荷载比地铁和常规列车轻,其主要特征有:技术比较简单、中等容量、成本适中和中等速度。根据定义,单轨交通(-)、新交通系统()、轻轨地铁()和轻型快速交通()都属于轻轨的范畴。轻轨交通经历了发展、衰落、再发展直到今天的发展高潮阶段。如今全世界共有350个系统,覆盖了公共运输领域,证明轻轨在未来很长的一段时间里仍是一项成功的运输方式。,一、轻轨发展历程,3,一、轻轨发展历程,2
2、、最早的轨道交通马拉轨道车,4,3、有轨电车 世界上第一辆有轨电车于1881年诞生在柏林。这辆原始的有轨电车只能载24名乘客，车厢是敞开的，电动机的功率仅4，5马力(约33kW)，电流是通过轨道输送到电动机的，两条轨道形成电流的回路。它在平地上行驶，速度不到19kmh。到了50年代，随着汽车工业的发展，给城市交通带来很大的影响。一方面愈来愈多的人拥有私人汽车，使私人交通的比重不断增加，公共交通的比重相应下降。另一方而，一些地方政府认为有轨电车的噪声大，舒适性差，灵活性不够，技术性能已跟不上客观要求。，在这种情况下，有轨电车开始萎缩，许多城市的有轨电车遭到废弃。伦敦、纽约等大城市先后在50年代和
3、印年代完全取消了有轨电车。,一、轻轨发展历程,5,4、有轨电车与轻轨 现代有轨电车与轻轨车辆已没有多大差别，英国谢菲尔德市于1994年建成的超级有轨电车(supertram)实质上就是全部在地面上行驶、保证优先通行的轻轨交通。现代有轨电车和轻轨车辆有单节的四轴车、单铰接的六轴车和双铰接的八轴车。四轴车(图2-5)的车辆长度一般不超过20m。为方便乘客上下车，每侧至少设3个车门，车门开度一般为1300mm。四轴车有两个转向架，均装有电动机，称为动力转向架。每个动力转向架由单台或2台电动机驱动，电动机的总功率要求保证车辆每吨自重的功率指标达到12kW左右。因为整个车辆的重量分布在所有的驱动轴上，所
4、以，决定牵引力大小的粘着重量为车重的100，可以保证较好的动力性能和爬坡能力。,一、轻轨发展历程,布拉格有轨电车,新墨尔本有轨电车,6,一、轻轨发展历程,5、地铁 地铁车辆的规格，不同城市结合实际情况，有不同的要求。早期建设的地铁，因为客流量并不十分大，所以车辆的尺寸相对较小。随着城市化的发展趋势，城市人口日益增加，尤其是亚洲地区的城市开始建造地铁时，考虑到客运量的需要，采用更宽、更长的车辆。60年代，我国第一个地铁系统建于北京，目前使用的DK20型地铁车辆，其主要技术规格见图片。,7,6、独轨交通 独轨交通在发展过程中形成)两种制式，即德国的Alweg跨座式独轨交通和法国的Safege悬挂式
5、独轨交通。独轨交通的设想早在19世纪末已经形成。1901年德国鲁尔地区的三个工业城市之间，在险峻的乌珀河谷上空建成一条快速交通线，车辆吊在架空的导轨下面，沿着导轨行驶。后来三市合并成为乌珀塔尔市，这个独轨交通系统成为该市的一个标志，闻名世界。第二次世界大战中该独轨交通系统被炸，后经修复后继续使用，一直到现在仍保持正常运行，已运送丁约15亿人次。,一、轻轨发展历程,西雅图单轨电车,8,一、轻轨发展历程,7、国外轻轨的发展与经验欧洲：通过改造有轨电车线,升级车辆,设置专用信号,轻轨首先在欧洲大陆盛行。用新的铁路车辆代替了原有的外形比较高的有轨电车,提高了安全性。西班牙和意大利则没有利用存在的有轨电
6、车线。他们采用了低地板轻轨车辆技术,建设了新的高性能的轻轨系统,例如在西班牙的瓦伦西亚、意大利的热那亚。还有好多城市正在筹建中,其中的大部分资助来自国家基金。法国目前有11个城市轻轨系统正在营运,法国境内轻轨总长230,轻轨车辆共440列。美洲：美国的波士顿和旧金山在有轨电车线上采用新的轻轨车辆代替了旧的车辆,达到轻轨的技术标准。加拿大的埃德蒙顿直接采用欧洲的技术,他们建设的轻轨线部分在铁路线上,部分在城市地铁线上,于1978年开始运营。随后巴尔的摩、达拉斯、萨科拉门托、洛杉矶等城市相继建成轻轨。日本：情况和美国、西欧比较相似,大部分轻轨都源于改造的有轨电车线,并于1997开始采用德国生产的低
7、地板轻轨车辆技术。,9,一、轻轨发展历程,8、中国轻轨的发展 近10年来,随着我国城市建设的飞速发展,许多大中城市都纷纷策划修建轻轨交通项目。已有20多个城市都投入大量人力和物力,进行了不同程度的轻轨交通项目建设前期工作和可行性研究。,10,9、轻轨的优点:1)投资少,见效快(相对于地铁);2)乘客上下速度快(通常8 20),车辆周转快,客流疏散快3)安全、舒适,受天气影响小,可在坡度大、弯道小的线路上正常行驶;4)运营成本少,票价低,能够吸引乘客;5)作为绿色交通,污染小,符合可持续。,一、轻轨发展历程,11,二、重庆轻轨简介,重庆轻轨概况：重庆轨道交通二号线分二期建设实施。一期工程较场口至
8、大堰村段14.35公里，设14座车站、两座主变电站、1座控制中心，初期配车84辆，采用高架跨座式单轨交通方式。一期工程投资概算35.51亿元，建设工期4年半，于2004年建成通车。二期工程设4座高架车站，1座车场，于2005年建成通车。跨座式单轨车在道路中央隔离带高架运行，爬坡能力强（60）、转弯半径小（R=100），可以因地制宜，穿遂道、爬高坡、沿着江岸翻山越岭运行，非常适应山城的特殊地形。单轨系统采用低噪声和低振动设备，车轮为充气体橡胶轮胎，并由空气弹簧支持整个车体，运行时噪声远远低于城区交通干线噪声平均声级75.8分贝。车辆采用直流电（1500V）牵引，不产生电磁波。牵引变电站所产生的谐
9、波数值很小，频率和无线电广播频率相差很大，不影响通信线路和电视收看效果。性能优良的中央空调使车内冬暖夏凉，四季如春。轨道交通一、三、六号线正在建设中。预计轻轨3号线一、二期2010年将同步通车。,12,1、重庆轻轨技术参数。重庆较新线单轨车是两轴转向架，全车四根轴，每根车轴轴重为11.0吨，两端头车长15,500mm，中间车长14,600mm，在不同编组情况下的载客量如下表所示。列车的主要技术参数：最高运行速度：75km/h最高结构设计速度：80 km/h最大坡道：60最小平面曲线半径：50m平均减速度不小于：1.1m/s2受电方式：1500V DC 三轨受电牵引控制方式：调频调压控制交流牵引
10、制动方式：再生制动、电阻制动和电空 协调配合制动空气制动：电空操纵转换成液压盘型制动列车设有：IGBT元件的辅助逆变器空调与通风：每辆车有两台单元式空调机组制冷量19000kcal/h2噪音：车外 小于75db（A）车内 小于73db（A）,二、重庆轻轨简介,13,二、重庆轻轨简介,2、重庆轻轨轨道梁参数 跨座式单轨的轨道梁有预制混凝土轨道梁和钢制轨道梁两种。大多数跨座式单轨铁路都采用标准预制混凝土轨道梁,跨度为20 m22 m,断面一般采用工字型中空截面,高度为1.5 m,宽度为0.85 m。轨道梁采用预应力混凝土(PC),全部由专用模板制成,具有较高的精度。当跨度大于22 m 或轨道梁建筑
11、高度很高时,原则上采用钢制轨道梁。钢制轨道梁断面一般采用箱型截面。,14,3、重庆轻轨转向架参数 跨座式单轨车辆的转向架为二轴转向架,车轴为单悬臂固定在转向架上,每根轴上装有两个走行轮,直径为1006 mm,是充入氮气的橡胶轮胎。转向架两侧上方各设两个导向轮,下方各设一个稳定轮,它们都是充入空气的橡胶轮胎,直径为730 mm。为防止轮胎爆胎,三种车轮都装有钢制备用轮,并设有轮胎检测装置。转向架构架是钢板焊接结构,不设置摇枕,车体直接支承在空气弹簧上,既保证舒适性又能达到轻量化的目的。车辆的转向架采用骑跨在轨道梁上的结构,采用走行轮传动,通过设在转向架两侧的水平轮胎导向和稳定车体,这一点不同于常
12、规铁路采用的钢轮-钢轨系统,走行轮对同时兼有传动和导向的功能。,二、重庆轻轨简介,15,4、重庆轻轨走行特点 在轨道梁上行驶的城市单轨车辆转向架上装有三种轮胎:走行轮、导向轮和稳定轮，它的走行机理与钢轮-钢轨系统完全不同。在列车运行过程中,走行轮始终与轨道梁顶面接触,轮胎的弹性主要缓冲车辆竖向振动;导向轮和稳定轮则起到缓冲车辆横向振动的作用。如果转向架在平衡位置没有位移,导向轮和稳定轮将以有效半径向前滚动;当转向架发生横向位移(横移、侧滚、摇头)时,导向轮和稳定轮随之产生偏移,这时单侧或双侧的水平轮胎会受到轨道梁侧面的径向压力,这种压力将迫使转向架回到平衡位置。,二、重庆轻轨简介,16,二、重
13、庆轻轨简介,日本冲绳轻轨与重庆轻轨参数对比,5、,17,二、重庆轻轨简介,6、目前重庆轻轨轮胎出现的问题在单轨列车运行的过程中，走行轮轮胎均出现偏磨现象,走行轮胎轻度偏磨及钢梁表面擦伤,18,二、重庆轻轨简介,7、出现偏磨问题原因：（1）线路曲线条件 因城市特点、城市规划建设要求以及单轨系统的特点，线路中多采用小曲线半径的线路（车辆段50m，正线100m）。同时单轨车转向架轴上的两个走行轮对没有差动系统，因此列车在通过曲线时，势必造成曲线内侧走行轮相对轨道梁产生滑动，同时在通过曲线时向心力传递到走行轮胎上。有研究表明，滑动摩擦对轮胎的伤害是巨大的，因此造成轮胎胎肩处局部磨耗严重。（2）车辆在关
14、节型道岔上摇摆因转向架的结构特点，当列车通过关节型道岔时（如图4）会出现摇摆现象。研究表明这是因为关节型道岔侧向不平顺，水平轮在关节型道岔梁上横向的起伏，给转向架横向力，导致转向架在轨道梁上产生横向滑动，从而造成局部的异常磨耗。,19,（3）钢箱梁面与轮胎粘着系数不足在雨天，轨道梁线路很湿滑，而钢箱梁（钢箱道岔）和齿型板（如图5）均由钢材制成，列车在高牵引级位或高制动级位时，橡胶轮胎与钢箱梁、齿型板粘着力不够，同时防滑和防空转措施不足，导致走行轮在钢箱梁和齿型板上空转和打滑，从而造成局部的异常磨耗。,二、重庆轻轨简介,20,三、轻轨专利简介,目录,21,1、重型低断面充气子午胎（Bs）重型车辆
15、所用低断面充气子午胎用于近来开发的交通工具上，如无轨电车，轻轨，无人驾驶机车，地铁等。重型车辆所用低断面充气子午胎结构上满足如下三个条件：胎面部分的一个厚度Gm沿胎冠中心区域SW2延伸，充分均匀的分布超过35-60%的最大宽度SW1，SW1 是那些主要由拉紧部分带束层组成的不可拉伸层。胎肩垫胶由橡胶块形成，它的横截面是三角形，有一个厚度Gs，它位于胎冠中心区域两边之外，胎体和带束层之间，用来渐增轮胎胎面到胎肩最顶点部分的厚度。以上所提的胎肩垫胶的一个厚度Gs被限定为胎冠中心厚度Gc的25-50%，最好是30-45%,三、轻轨专利简介,22,2、充气斜交胎的制作方法以及充气斜交胎（Bs）【课题】
16、提供有效防止胎面与带束层间剥离故障发生的充气斜交胎。【解决手段】第1层帘布14第6层帘布24该6层帘布形成的胎体26。从最外层到第3层即第6层帘布24、第5层帘布22及第4层20，各帘布轮胎周向端点都紧密贴合。另外，带束层28 A和B轮胎周向端点也紧密贴合。因此带束层28的外周表面就不会有凹凸不平，这样在负载运转时就不会出现局部周向歪变集中，即使是长途、长时间走行，也可抑制胎面32与带束层26间的剥离故障发生。,三、轻轨专利简介,23,三、轻轨专利简介,24,3、轨道走行车辆用（轻轨等）水平轮充气子午胎（Bs）【目的】充气后和载重行驶时，降低在带束层端部发生的层间剪断变形，提高带束层耐久。【构
17、造】轨道走行车辆用充气子午胎10的胎面22内部第3层帘布18附近设置了第1带束层26。在第一层带束层26的径向外侧，沿着1带方向交错设置第2带束层28，主要起补强胎面的作用。另外、第1和第2带束层的径向曲率半径R2设计在胎冠曲率半径R1的0.71.2倍之间。,三、轻轨专利简介,25,【构成】轨道行驶车辆用主轮充气子午胎10拥有一层以上的胎体12，带束层14由3层带束层18、20、22构成，这3层带束层由与轮胎赤道面16交叉的方向的帘线构成。此外，最内层的带束层18为中空结构。胎冠部24是冠部胎面26和基部胎面28构成的2层结构。此外，在胎冠部24上，最外层带束层22的侧端部22A向轮胎中心侧2
18、mm以上处及轮胎半径方向外侧5mm以上的位置，形成了沿轮胎周向以直线状延伸的细沟30。,4、轨上行驶车辆用主轮充气子午胎。（Bs）【目的】通过降低侧向力，抑制偏磨耗，同时阻止胎冠的偏磨耗向轮胎宽度方向内侧扩展。,三、轻轨专利简介,26,5、载重用子午胎（Bs）（1）充气轮胎在轮胎周向以锯齿状延伸的至少三条主沟，在宽度方向划分胎面，在胎面上形成至少位于胎面宽度方向最外两侧的胎肩条纹和与主沟相隔邻接于胎肩条纹内侧的第二条纹。上述两个条纹面向主轴的各棱线的齿锯及摆幅，越到胎面宽度方向外侧就越小。这是这种载重子午胎的特征。（2）在胎面宽度方向，邻接于胎肩条纹内侧的主沟宽度，比邻接于第二条纹内侧的主沟宽
19、度窄。,三、轻轨专利简介,27,6、不平整地用子午轮胎（unlevel track traveling radial tire）Ohtsu tire&rubber【课题】以子午方向为0今后在015的角度不平整地用子午轮胎以子午方向0为基准，在015的角度设立有胎体帘布的同时，在胎体帘布和胎冠面之间6080有带束层。高速转动的时候因为离心力在轮胎纵向膨胀产生变形，有可能会引起操纵安全性的低下、速度计的误差等。【解决手段】在带束层8的深度和胎冠面2a的中间层设置个Cover Ply10。构成这个Cover Ply10的丝带形原材料14被带束层8缠绕，成螺旋状。,三、轻轨专利简介,28,7、轮胎（H
20、okkaido ryokaku tetsudo kk）【目的】旋转驱动时降低轮胎与轨道之间的磨耗【解决方法】既能在一般道路上行驶又能在轨道上使用的轮胎50，在胎面51上设计了沿着周方向设置的数条花纹沟52、53，在轨道接触部分T两侧形成的周向花纹沟53，较其他的周向花纹沟52要宽。根据这样的设计，沿着宽沟两侧花纹块56能够自由的变形，有效的解除与轨道之间的压接状态。,三、轻轨专利简介,8、轮胎胎面有复合周线的花纹沟壁（Mi）摘要 轮胎胎面有纵向花纹沟，沟壁上有上下相对交错或异相的波形。侧壁有交互的凸起和凹陷，并和通过花纹沟上边缘的垂直参考平面相关。胎面整个纵向花纹沟上边缘下方有个空穴，来提供弹性及避免发生轨道磨耗（rail wear）。,29,三、轻轨专利简介,9、充气轮胎（Sumitomo）【课题】提供在道路及轨道上可发挥高性能的充气轮胎。【解决手段】轮胎16是装到在道路及轨道上使用车辆上的轮胎，在胎面36上设计波浪状主沟38。主沟38的轴方向宽Wb是轨道宽Wr的25%以下。在胎面上设计了两条这样的主沟，在两条主沟中间形成R1部位。在轨道走行中胎面36与轨道R接触部位S1，70%以上在主沟之间。在主沟之间R1有刀槽纹构成。主沟之间的胎面胶（A）与其他部分的胎面胶（B）的材质不同。,30,谢 谢！,31,
