21世纪城市的交通系统——线性地铁

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

随着社会的发展，对城市轨道交通系统降低建设，维护及运营费用，提高其便利性和创造舒适的环境的要求越来越高。针对这种需求，日立制作所于1978年开始了线性地铁的开发。线性地铁系统已被东京大阪府所采用，并已正式投入运营。

　　线性地铁是以铁轮支撑式线性电机列车为主体的城市轨道交通系统，它具有其他交通系统所不具备的一些特点。如可以实现隧道截面的小型化和比较容易地在陡坡、急转弯的线路上行驶等，因此受到许多城市的关注。

　　一、线性地铁概述

　　线性地铁采用线性马达，具有非粘着驱动，以铁轮为支撑，引导列车在铁道上行进，是一种以电车为主体的城市轨道交通系统。线性地铁和其他交通系统相比具有以下优点：

　　(1)爬坡能力强，转弯半径较普通列车小，故陡坡和曲线线路通过能力强;

　　(2)可以实现地铁隧道截面的小型化;

　　(3)列车维护便捷;

　　(4)列车运行不受天气影响，可确保列车的正点运行;

　　(5)没有旋转电机和齿轮装置，噪声低。

　　正因为线性地铁具有以上特征，所以可以满足降低建设、维护、运营费用，提高便利性，创造舒适的环境等城市交通系统的基本要求。

线性地铁与传统地铁的比较

　　二、线性地铁列车

　　东京都营12号线概况：

　　东京都营12号线是由辐射状线路和环行线路组成的全长约为41km的地铁线路，自1997年12月开始实施扩展工程以来，现在辐射线部分路段已经全线开通，环行线路将于2000年度开通。

　　日立制作所为辐射线路和环行线路设计并制造了388辆12-000型列车，并将其作为综合系统进行了开发。

　　12- -000列车概述：

　　设计思路和特征

　　12-000型列车最大限度地发挥了线性地铁的特点。采用了面向21世纪的设计思路:采用IGBT (InsulatedGateBipotarTransistor)VVVF 变换装置可以降低噪声。通过ATO(Automatic Train Operation：列车自动运行)装置和用于站台监视的光纤图象输送装置实现了无人售票运营。使用ATI(Autonomous Train Integration：车辆信息控制)系统实现的车辆的智能化以及和地面DSK (列车综合维护管理系统)相协调。

　　小型、轻型铝制车身

为减轻车身重量和降低将来再利用的成本采用铝制车身；为减轻维护量，外面板加工成无漆细纹板；在外板焊接方面，为最大限度地减少焊接变形，日立制作所采用首次投入实用的车用FSW (Friction Stir Welding)摩擦焊接法)工艺。由于车辆的底盘较低，2m高的车顶上装有超薄车载空调，所以虽然地铁隧道的截面较小，但也能保证车厢内有足够的空间。

　　线性电机

　　主电机采用一次式线性感应电动机(线性马达)，以此达到降低车辆底盘，增强陡坡和急转弯线路通过能力，减少维护工作量的目的。

　　线性电机在设计时就注重提高效率，通过在电机两侧地面上适当配置反向盘(在动力运行和再行制动区间选配铜质反向盘；在惯性运行区间选配低成本的铝制反向盘)，来达到降低建设成本和减少用电量的目的。

　　VVV逆变器控制装置

　　为大幅减少电机和反向盘之间的磁力噪声，实现车内静音化，采用了IGBT三级逆变器作为控制装置。

　　由于地面反向盘质材的不同(铜或铝)， 列车和轨道间空隙的变化能引起列车性能发生变化。VVVF逆变器控制装置具有能够自动修补的功能。同时该控制装置具有电力反向制动控制功能，充分发挥了线性电机的特性。

　　另外，通过采用具有自我故障检测功能和动态监视功能的车门控制装置和VHB (高速真空断路器)来提高列车的可靠性及减少维护工作量。

　　图1 12-000型车用VVVF逆变器控制装置的主电路示意图

　　三、车辆的信息系统和单人驾驶系统

　　车辆的信息系统(ATC、ATO、ATI)：

　　12-000型车采用ATC、ATO、ATI一体化结构来实现运行控制信息、服务信息、各装置的监视信息，以及维护信息的共享和车辆的智能化。此外，通过光纤的一元化输送，减少了电线的敷设，实现了机器的小型化，提高了功能。通过光纤数据输送装置构筑起列车和地面DSK之间的信息输送系统，以此来提高检修的速度和精度，同时减少作业量。

图二 12-000型车的ATC/ATO/ATI系统的构成

　　无人售票系统

　　为减少城市交通系统的工作强度，无人售票系统是不可或缺的。东京都营12号线自运营以来就引入了无人售票系统。

　　12-000型列车通过采用模糊控制的ATO装置以及光纤图象输送装置构成了站台监视系统。采用ATI装置的” 乘务员支援监视功能”和“服务功能”来支持无人售票系统。为了与6节或8节车辆列车和曲线站台相适应,车上和地面设备都实现了图象的双轨道传输。因此，设置在驾驶台的站台监视器(10.4型液晶显示器)由以前的1台增至2台。

　　综上所述，作为21世纪城市新型交通系统的线性地铁，确实具有许多优点。相信随着城市轨道交通的高速发展，线性地铁也会得到越来越广泛的应用。

图文素材均来源于网络