有轨电车(Tramcar/Streetcar)又称电车或轻轨,是采用电气牵引轮轨导向的低地板式电动车辆,在专用轨道上运行,具有多种路权方式,以地面线路为主的中低运量的城市轨道交通系统。以下是关于有轨电车的详细介绍:
- 系统构成
- 轨道:有轨电车的轨道起着支承车辆运行、导向等作用,部分地段轨道还需要考虑减振降噪等措施。主要有胶轮导轨式轨道和钢轮钢轨式轨道两种。胶轮导轨式现代有轨电车轨道由行车道和导轨组成,车辆行走系统为橡胶轮胎,导向轮经导轨引导车辆运行。钢轮钢轨式轨道的有轨电车采用独立旋转车轮转向架作为走行部分,导向靠走形钢轨,类似地铁,其轨道与传统铁路轨道近似,一般采用槽型轨。
- 车辆:有轨电车车辆按照车轮型式划分,有钢轮钢轨和胶轮导轨;按照地板高度划分,有70%和100%低地板车辆;按照车辆长度划分,有单节车和铰接车,铰接车有四轴、六轴和八轴之分;如采用模块化车辆,则有2模块和多模块之分,最多可达8模块。
- 供电系统:有轨电车的供电方式为接触网供电或无触网供电,其中无触网供电包括第三轨供电、储能式供电等。车辆顶部设有接触网,通过受电弓与电网连接获取电力。
- 车站:车站是乘客上下车的场所,其设计通常会考虑与周边环境的融合以及乘客的便捷性,一些车站还会设置无障碍设施,如扶手、轮椅坡道等,方便残疾人士乘坐。
- 工作原理
- 供电:有轨电车从附近的发电厂或变电站获取电源,这些电力通过网络传输到电车的接触网上,然后再通过电车底部安装的集电器将电力引到车辆的电气系统中。
- 牵引:牵引系统负责将电能转化为机械能,从而驱动车辆前进。这个系统通常包括一系列的电动机、减速器和传动轴等部件。当电车行驶过程中,电动机会根据车辆的速度和加速度需求产生相应的扭矩,然后通过减速器将扭矩降低并传递给车轮,使车辆沿着轨道行驶。
- 制动:制动系统负责在需要减速或停车时将车辆的动能转化为热能并散发掉,通常包括刹车片、刹车盘和液压制动系统等部件。当司机或通过自动控制系统发出制动指令时,液压制动系统将刹车片压紧在刹车盘上,从而使车辆减速或停止。
- 控制与导航:控制与导航系统负责根据预定的线路和站点的信息,实时调整车辆的行驶速度和方向。这个系统通常包括车载计算机、传感器、执行器和通信设备等部件。车载计算机会根据传感器收集的道路、信号和站点信息等数据,通过执行器控制车辆的牵引系统和制动系统,从而实现精确的行驶控制和停靠。
- 信号系统:有轨电车行驶过程中的信号系统主要负责与其他交通参与者和基础设施进行通信,以确保行车安全。车载传感器可以检测车辆周围的障碍物和信息标志;地面传感器可以检测道路上的障碍物和信息标志;通信设备则可以与其他车辆和基础设施进行数据交换,以实现实时交通信息的获取和处理。
- 线路特征
- 敷设方式:现代有轨电车线路的铺设形式有地面、高架和地下三种,以地面敷设为主,当局部跨越高速公路、快速路、交叉口,以及地块开发或道路条件不足时,可以采用地道或高架等形式。
- 布置方式:通常有中央布置、两侧布置和一侧布置。中央布置方案是将现代有轨电车双线集中铺设于道路中央,机动车及非机动车道布设于现代有轨电车两侧;两侧布置方案是将现代有轨电车双线分设于道路两侧的非机动车道上,站台设置于人行道上,非机动车道设在道路最外侧;单侧布置方案是将现代有轨电车双线集中布设于道路一侧的非机动车道上,站台设置于人行道上和机非分隔带上,非机动车道设在道路最外侧。
- 路权保障:基本采用了专用路权。美国运输学会提出将现代有轨电车的路权分为A、B、C3个大类,9个小类。A为专用路权,B为部分专用路权,C为无专用路权。
- 发展历程
- 国际:1879年,德国西门子公司的创始人维尔纳?冯?西门子在柏林工业博览会上,展示了世界上第一辆有轨电车。1888年,美国弗吉尼亚州的里兹门德市把有轨马车线路改建成电气化有轨电车线路,成为世界上第一个投入商业运营的有轨电车系统。20世纪初期,有轨电车在世界范围内迅速发展。后来由于小汽车的兴起等原因逐渐走向衰落。20世纪70年代,由于全球性石油和环境问题,有轨电车重新回到大众视线,各国纷纷进行旧线改造及新线建设,有轨电车重新复兴。
- 中国:1908年中国第一条有轨电车在上海建成通车,随后沈阳等地也开通运营。到20世纪30年代,中国有轨电车有了很大的发展,成为当时城市公共交通的主要交通工具。随着工业时代来临小汽车盛行,有轨电车走向衰落,20世纪60年代末,中国各大城市有轨电车线路基本拆完。20世纪70年代至今,有轨电车被重新定位、恢复发展,目前在沈阳、苏州、大连等多个城市陆续建成通车运营。
- 优缺点
- 优点:节能环保,采用电力驱动,相比传统燃油交通工具,具有低噪音、零排放、能源消耗低等优点;形象美观,车辆外观明快,车身颜色搭配适当,且轨道和车站的设计也可以与城市景观相融合;高效灵活,可根据城市交通需求灵活设置线路和站点,能较好地适应城市的发展和变化,部分有轨电车还具备小曲线通过能力;中等运量,运量等级通常为0.6万-1.2万人次/h,能满足一定规模的乘客运输需求。
- 缺点:运行速度相对较慢,运营速度一般为15-25km/h;建设成本高,虽然修建成本比地铁低,但仍然需要投入大量资金用于轨道建设、车辆购置、供电系统等方面;需要专用轨道,占用一定的城市道路空间,且与其他交通方式的衔接需要精心规划,否则可能会影响交通效率。