探访成都全球首列新能源空铁:民企牵头,图纸到样车仅4个月

2016年12月09日07:53  澎湃新闻
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  在城市的绿化带上,由一座座的桩基撑起离地5米高的轨道梁,一列列熊猫造型的车厢倒挂在上面,在高楼大厦间疾驰,这样的“空铁”你敢坐吗? 自“世界第一列以锂电池动力包为牵引动力的空中悬挂式轨道列车”(以下简称“空铁”)11月下旬在成都挂线以来,网络上便已议论纷纷。有些网友感觉很“萌”,有些网友大呼“恐高”,也有些网友对其中的技术和安全细节存在疑问。 为了还原这个项目的发展历程和技术全貌,澎湃新闻于近日来到了成都“空铁”试运线现场,并专访了项目总设计师、中科院院士翟婉明和项目出资企业四川中唐空铁集团副总经理王凯等相关人员。

  成都“新能源空铁”挂线 “新能源空铁”由民营企业四川中唐空铁集团有限公司全资,西南交通大学牵引动力国家重点实验室牵头,联合中国中车、中国中铁、攀枝花钢铁公司等7家大型国有企业协同研制。 四川中唐空铁集团位于成都双流西南航空港经济开发区,距离双流机场大约15分钟的车程。站在公司门外,远远就能看到几乎占据了整个生产园区的U型空铁试验线。白色的单轨轨道梁全长1400米,每隔约10米由一根离地5米高的桩基支撑。当澎湃新闻记者11月23日来到基地时,车身漆成黑白两色、模仿熊猫造型的“空铁”已结束了当天的试运行任务,车头上还挂着11月21日剪彩时的大红花,静静地停在试验线上的椭圆柱形站台里。

  从中唐空铁集团门外看“新能源空铁”试验线

  椭圆柱形站台 门卫介绍道,这个园区是今年新落成的。园区里十分安静,建筑较少,除了紧挨着试验线站台的中唐空铁集团主楼,还有几栋厂房。园区的其余部分尚未开发。

  尚未完全开发的园区 多个地方政府、旅游景区、东南亚国家对项目“感兴趣” 据中唐空铁集团内部人士介绍,“空铁”需要在园区里的这条试验线上试验起码1万公里,以检测各方面的技术数据。1400米的U型试验轨道模拟了将来实际运行时可能会遇到的各种情况,包括30米半径弯道和6%的坡道。根据他的估计,这个试验过程起码需要半年以上。

  中唐空铁集团主楼前的“新能源空铁”试验线 而完成试验线之后,“空铁”还需要在城市里建设示范线,以解决运营、盈利和管理等商业上的问题。 因此,真的要看到本文开头描述的一列列熊猫造型“空铁”穿行在成都城上空的画面,起码要等到2018年。 关于示范线的选址问题,前述内部人士介绍道,包括成都、上海在内的很多地方政府都很感兴趣,而包括九寨沟在内的几个旅游景区也有意向。但是中唐空铁目前还在等待技术标准得到充分论证。 对于此前媒体透露的“成都双流机场至双流老县城的20公里线路规划”,他表示,虽然双流政府确实有这样的规划意向,但“我们现在定下的是不签协议,只沟通。我们标准还没出来,不能不负责任地签协议”。 但前述人士表示,中唐空铁希望将示范线建在成都,“因为是成都造的”。目前,三条线路规划已经提交给成都政府,政府将在各方面进行论证。 在旅游景点方面,九寨沟正在空铁与轻轨之间选择。中唐空铁专门为九寨沟设计了以四川特有的“活化石”娑罗树为原型的轨道梁,用于保护景区的整体景观和谐。

  为九寨沟设计的娑罗树轨道梁 来源:中唐空铁官方资料片 由于“空铁”在中国是个新事物,中唐空铁副总经理王凯说道,通过试验线和示范线积累的数据,中唐空铁将成为行业标准的制定者。“我们要通过这条试验线形成企业标准,而后企业标准要上升为行业标准。我们要开创一个先河,以行业标准去建设空铁。”

  项目总设计师、中科院院士翟婉明 担任“新能源空铁”项目总设计师的是西南交通大学首席教授、中国

  科学

  院院士翟婉明。翟婉明长期从事轨道交通工程动力学与振动研究,他补充道,现在东南亚国家的一些旅游热点城市也对“空铁”感兴趣,希望能够引进。“现在关心的人太多了,好东西大家都尽力往前推进。我们高铁已经举世瞩目,轨道交通现在是我们国家一个很亮的名片。如果在城轨也有发展,那我们国家手里可以打的牌就更多了。” 成本可低至地铁1/8 中唐空铁集团旁边的一幢楼写着“大唐新能源”,据中唐空铁内部人士介绍,那就是“空铁”所用锂电池的生产商,也是中唐空铁集团的前身四川大唐能源投资有限公司。

  园区里的电池厂

  澎湃新闻查阅公开资料发现,四川大唐能源投资有限公司注册时间为2006年2月份,注册资本为12245万元。中唐空铁集团有限公司注册时间为2016年4月份,注册资本为5亿元。另有一家关联企业为四川中唐中铁科技有限公司,注册时间为2016年8月份,注册资本为2亿元。 前述内部人士说道,“空铁”项目没有一分钱融资,全都是几个企业家联合起来出的资本。 他说道,最早公司做锂电池,几年之后发现汽车用新能源存在很多问题,行业竞争也越发激烈。公司的一些专家想到要往轨道交通领域发展,因为轨道交通的平顺程度要远远好于地面交通。此后公司花了几年时间,对德国和日本的“空铁”进行了调研,发现悬挂式轨道交通在中国大有可为,是填补地铁和公交线路间空白地带的绝好选择。公司最终将悬挂式轨道交通和新能源这两个概念叠加在了一起。 王凯则打了个比方,“地铁毕竟是干线,相当于大动脉。但大动脉很多地方是到不了的。我们的灵感来源就是弥补地铁和公交线路之间的空间地带。” 他说道,“以我们成都为例,虽然规划了若干条地铁线,但建成周期非常长。地铁目前的造价也非常高昂,每公里已达到了6到8亿元,建成一条地铁线没有几年搞不成的。” 因此,“新能源空铁”最重要的是为我国现有的公共交通提供了一种新的制式,使地方政府可以在多种制式间选择最合适的一种投资。 而王凯提到,“空铁”相对于其他轨道交通制式,主要有以下几个优点: 成本低:“空铁”的建设成本只有地铁的1/6到1/8。 施工快:几十公里的一条“空铁”线路不到1年时间即可建成。组件在厂里生产好,运到现场快速组装。

  模块化制造 来源:中唐空铁官方资料片

  占用土地资源少:目前“空铁”计划只占用城市的绿化带部分打下桩基,避免了征地问题。

  线形布置灵活:能顺利通过30米半径弯道的“空铁”能灵活地在城市里穿行,布线很容易。

  可延伸性好:“空铁”在任何地方都可以根据需求延伸下去。如果发展到一定阶段,该线路运量饱和,“空铁”不能满足客流需求,就可以整体搬迁,为地铁让路。而整体拆卸下来的箱梁、立柱可在别的地方继续组装使用。

  “从图纸上画下第一根线到出厂,只用了4个月10天,勘称奇迹”

  作为“新能源空铁”的总设计师,西南交通大学首席教授、中国科学院院士翟婉明发挥了重要的牵头作用。他告诉澎湃新闻,“从图纸画下第一根线到出厂,只用了4个月10天,勘称奇迹。”

  他说道,这是中国中车旗下南京浦镇车辆有限公司的领导重视这个项目,在生产线上开绿色通道,加班加点刻苦攻关的结果。同时,中唐空铁也在前期做了大量调研工作,他真正介入,实质性开展论证研究,也是今年之内的事情。 “完全是一种产学合作的模式。有出资的、造车的、修轨道梁的、设计线路的,我就是负责技术方案的确定、技术的把关,发挥我们长期在轨道交通方面的研究。中国有这样的需求和前景,把这样一个契合我们需求的新技术向前推进,我们从事轨道交通研究的科技人员责无旁贷。当然没有这个企业出经费投资,也都是空的。整个试验线要投资不少。这就是社会现在说的产业驱动创新的模式。”

  王凯用三句话描述了“空铁”的快速发展过程:“央企的品质,国企的资质,加上我们民企的机制。” 他具体解释道,“民企的机制是灵活的,效率非常高,只要看准了之后就立马投入实施。我们公司经过研究调查,走遍了相关西方发达国家,酝酿产生了想法。但毕竟我们是个民营企业,不可能具备大规模生产能力,必须要联合相关生产单位。”

  当被问及中唐空铁、西南交通大学和各大国企在项目中的具体分工时,王凯讲道,“我们就是一个全方位的联合体,不光是技术方面,也包括总体的思想构架。一个‘紧密的联合体’,所以就不用去细讲他了。‘紧密的联合体’就能说明一切问题。”

  当被问及项目总体框架出于中唐空铁还是西南交大时,翟婉明也说道,“细节方面不一定说那么多了吧。他们前期调研了两三年然后找到我,之后我就做了一些调整和优化。他们和我们专业做轨道交通不一样。但他们非常看好、非常有信心,后面的投资工作都是很坚定地要推进。在多种条件下,大家有共同的目标,事情才能顺利发展。” 六大系统皆有创新性突破,百分百技术国产 王凯介绍道,“新能源空铁”在车辆、轨道、桥梁、信号控制、动力、维修六大系统上都实现了创新性突破。 例如在轨道系统上,“空铁”的转弯半径能达到30米,是目前世界范围内轨道交通能实现的最小转弯半径。为了实现这一点,研发团队将汽车上的差速器技术创新性地运用到“空铁”上。此外,“空铁”封闭式的箱梁要整体移动,就需要实现平移式的道岔,转向时没有有害空间。 在车辆系统上,“空铁”的转向架由一般的车体下部转到上部,为了保证悬挂运行的要求,“空铁”在销轴承重的设计上做了新颖设计。 在动力系统上,“空铁”采用锂离子电池驱动,能达到持续放电400安培而整体性能不下降。寿命可达到充放电三千次。 而为了配合电池的充放电曲线,“空铁”在信号系统上也要进行创新。

  几点释疑:新能源锂电池、运力和安全 此前,北京交通大学教授、中国工程院院士王梦恕在接受澎湃新闻采访时,表示他看好悬挂式、跨座式轨道交通在中国的发展前景。但他对成都“新能源空铁”采用锂电池驱动表示不解,认为锂电池报废会产生大量污染,不能称为“新能源”。王梦恕认为,“空铁”应该像德国和日本一样采用高压电线供电。

  另一方面,网友们也对“新能源空铁”在实际运营方面的细节存在疑问。为此,澎湃新闻整理出了一些热议问题,中唐空铁公司的人士和翟婉明则作了答复。

  为何要抛弃德国、日本“空铁”采用的高压电线,使用锂电池动力?

  王凯:第一,如果在城市建设这样的空铁,110千伏的高压电线能允许你在城市上空牵入吗?城市上空是不允许这样的高压电输电线建设的。第二,新能源电池是绿色环保的。第三,我们是晚上充电,白天使用,晚上充电电费很低,这是最大的几点。

  翟婉明:第一,使用锂电池可以节省整个工程的造价成本,高压输电系统整个沿线都要布置,没有动力源简便。第二,使用锂电池可以节能,可以在凌晨用电低谷时期充电。第三,比起在密集城市里架设高压输电系统,锂电池对居民更安全。

  充放电是否会不方便?

  

  翟婉明:在大站可以换电池,非常方便,1分钟之内机械化操作。

  锂电池重量会否影响到承重力?

  翟婉明:我们有个奇妙的想法,把锂电池放到一个专门的小车上跟着一起跑,安全性也更高。 锂电池后期如何处理?

  王凯:电池寿命可达到充放电3000次。3000次后也只是降到电池性能的一半,可以作为储能设备。 翟婉明:我不是这方面的专家。中唐空铁在新能源电池这块有很大的基础。它们肯定有办法按相应规程处置。这都是新能源的共性问题,会在共性层面上解决,没有十全十美的东西,只要有问题能正确合规地处置。

  为何称锂电池为“新能源”?

  内部人士:因为没有排放,现在还是归在新能源里面。就像锂电池企业也说是新能源汽车。我们沿用了大家约定俗成的概念。

  为何采用悬挂式(空轨)而非跨座式(轻轨)?

  内部人士:跨座式的噪音太大。跨座式的车轮是敞开的,而悬挂式是包在轨道梁里面的。此外,悬挂式造价只有轻轨的一半。

  “空铁”的运力?

  王凯:每平方米6人,根据悬挂车厢的数量来定,可以2列、4列、6列重连。2列重连是满载230人。比日本要大得多。 翟婉明:每节车厢定员是80人,挤一挤可以到100的样子。编组灵活。6列编组的话每小时可达1到2万人次,满足中小型运输方式的标准。

  “空铁”的运行速度?

  王凯:最高时速60码,平均35左右,和地铁差不多。 安全性如何? 内部人士:车厢是套在轨道梁上,没有脱轨的风险。唯一有可能的是中途卡住了、没电了。这些我们都设计了救援疏散方式,毕竟也只有5米高。

  车辆行走结构封闭于箱梁内 来源:中唐空铁官方资料片

  

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