一、什么是"摆式列车"？ 铁路运输的复兴主要得益于火车速度的提高。即使如此,现在火车的运营速度还远不能跟上当今世界的快节奏和人们的希望。为此,许多国家试图摆脱传统火车运行的模式,如何在各国已经建有的密如蛛网的铁路资源的基础上来安全而有效地提高列车运行速度,是一条高效率、低成本之路。 原有铁路线路由于受弯道限制,火车无论在直线跑多快,通过弯道时都需减速,限速运行,影响全程速度,因而火车提速的瓶颈在于提高火车通过弯道时的速度。这种能快速通过弯道的新车型就是"摆式列车"。 我们知道,列车转弯时需要一个指向弯道内侧的向心力,否则,列车将会由于离心作用而脱轨。传统的轮轨铁道是采用将弯道外侧铁轨适当升高,列车转弯时稍微内侧,只要倾斜度与列车在弯道时的速度配合恰当,路基对列车的斜上的支持力和列车重力的合力便刚好提供列车转弯时所需的向心力。但是,外侧铁轨高度的提高有限,而且是修建时就固定了的,列车过弯道时速度也不可能太高,并且运行速度也不可能与设计值完全吻合,这样,在弯道处就会增加铁轨的不均衡磨损。同时,列车通过过渡弯道(由直道进入弯道的部分)和通过稳态弯道所需的向心力是逐渐变化的,单考列车速度的调节也难以适应。 随着车辆设计制造技术的不断提升以及电脑控制技术的成熟和应用,列车转弯时的提速难题便较好地解决了。简单地说,就是应用电脑控制液压机构,与检测仪器配合,根据转弯的半径和速度,自动调节每节车厢的倾斜角度,从而达到高速、安全、舒适转弯。 第一列摆式列车于1972年在美国投入运行,二十世纪九十年代,摆式列车技术日趋成熟,逐渐成为一种标准的铁路技术,而其应用也扩大到了十几个国家,包括10个欧洲国家,所有大型车辆制造商现在都供应行驶在地方铁路和高速铁路上的摆式列车。 摆式列车与现有普通列车的最大区别在于,第一,当列车进入弯道运行时,根据列车速度、弯道半径和轮轨作用力大小等情况,由动力车上的微机网络系统向列车发出信号,给出每节车厢应倾摆多少、什么时间开始倾摆等指令,并通过安装在车辆上的特殊装置向内侧倾斜,抵消离心作用,使列车可以较快速度通过弯道,有效提高列车的全线运行速度,同时,乘客也会由于列车在弯道上盯缓的自然适度倾斜而感到舒适,驶离弯道后受控计算机按设定程序使各拖车伺服机构依次恢复原状；第二,采用新型径向转向架,在弯道时可使轮对的轴线接近曲线半径方向,可大大减缓轮轨间横向作用力和磨耗,为列车在曲线上高速运行创造了条件。 我国大连机车车辆厂自主研制的摆式列车牵引动力车设计方案2002年3月通过评审,设计最高时速为岩则差160公里,车头为流线型,车上装有WTB机车网络系统,实现对全列车的全面监控。这种列车的全称是"动力分散内燃液传摆式列车", 特点是内燃式液压传动,采用新型径向转向架,当列车通过曲线时,列车前端的传感器检测到的有关线路和列车运行参数,将通过电脑计算出每节车厢的倾摆角度,然后通过每节车厢的机电动作器实现车辆主动倾摆,可有效地减少机车车轮与钢轨间的磨擦,降低轮缘磨耗,其磨耗 量仅为普通转向架的十分之一左右,可以延长机车车轮和钢轨的使用寿命,同时有效地提高了弯道通过能力,速度至少可以提高30%。图4是我国自主研制的首列摆式列车。 二、"摆式列车"和"高速列车" 摆式列车可以有效地提高列车弯道速度,其实就是对列车采用了"倾摆技术",现粗皮代的高速列车也可以引进"倾摆技术"以提高列车在弯道处的速度,从而全面提高高速列车的速度。我国具有国际先进水平的,完全自主知识产权的"中华之星"高速列车将于7月前后投入北京至沈阳北的试运营其运行时速将达250公里,而最高设计运行速度为每小时270公里,。即使达到了这样高的速度,西南交大牵引动力中心目前仍在对"中华之星"采用"摆式技术"进行可行性研究,一旦高速列车"中华之星"采用摆式技术后,意味着其不但在高速路轨上运行速度还可进一步提高,而且可以在普通铁路线上营运。交大牵引动力中心负责人李芾教授说："从技术上讲,中华之星采用摆式技术已完全具备"。 三、"摆式列车"、"高速列车"和"磁悬浮列车" "摆式列车"、"高速列车"和"磁悬浮列车"都是为了提高列车运行速度而打造,它们之间各有强弱。 与现在的普通铁路系统相比,磁悬浮列车虽然具有显著的高速度,但也具有同样显著的高成本(修建和运营)。它的机车、轨道和信号控制系统与现在铁路系统完全不同,因此不能对现有的铁路系统进行改造利用,而且目前磁悬浮技术的供应商只有德国一家,无从选择,当然,磁悬浮代表未来的新新技术和发展方向。但是,许多国家目前已建成了自己的铁路网,要摆脱这些铁路网,建造全新的磁悬浮列车系统,不但是一种浪费,也是很多国家无力承担的。因此,与建设磁悬浮列车线路相比,怎样利用现有的铁路网是许多国家面临的更现实的问题。 摆式列车是一种可以在原来轨道上运营的新型列车,它通过采用新的悬挂体系、转向仪和加速仪,使列车运行速度提高了1/3。十多年来,摆式列车技术发展很快,现已运营于欧洲大陆,菲亚特公司的摆式列车穿梭于意大利、德国、芬兰、西班牙、捷克等国,英国、瑞典也开始把自己的摆式列车投入运营,美国准备在华盛顿到波士顿线路上使用摆式列车,就连高速列车技术上的强国法国,也准备开发在传统线路和磁悬浮线路上都适用的摆式列车技术。摆式列车虽然在知名度上没有磁悬浮列车高,但它却有前者无可比拟的成本优势。把传统列车线路改成摆式列车线路,成本只是建造磁悬浮车线路的1/20,其设施更新费用在国外只相当于新建高速铁路的1～2%。而摆式列车本身的价格只比传统列车多1/3左右。"摆式列车"和"高速列车"都是基于轮轨技术,特别是摆式技术与高速列车相结合将会大大提高列车的运行速度和运营效益,并且,目前国际上基于高速轮轨技术的供应商有德、日、法等国,选择余地较大。 中国交通技术论坛
