现代车辆新能源与节能减排技术(第2版)
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1.3 轨道交通行业新能源技术发展现状与趋势

1.3.1 轨道交通行业发展现状

1.3.1.1 国内外轨交行业现状与趋势

(1)城市轨道交通发展现状与趋势(地铁、轻轨、有轨电车、单轨)

截至2016年,我国已批复规划58个城市线路总投资37018.4亿元,其中14个城市投资计划超1000亿元,48个城市(部分批复未纳入)在建线路总规模5636.5km,未来将有86个城市,超过3万km的城市轨道交通建设规划,目前已运营里程仅4152.8km。磁悬浮、有轨电车、云轨(跨坐式单轨)等多种制式轨道交通协同高速发展。我国未来将有87个城市,规划线路达817条,总计里程超过30556km。按照现阶段城市轨道交通的造价和运营成本计算,将会产生百万亿体量的投资空间。

截至2016年,已有55个国家、200多个城市有地铁运行,地铁线路长度达12865.6km。

(2)铁路发展现状与趋势(高铁、城际、普铁、货运)

截至2016年,我国高铁已连通28个省、2.2万km。到2020年,运营里程将达3万km,到2025年,完成“十纵八横八连一环”。按照十三五规划,到2020年全国铁路网规模将达到17.4万km,高速铁路网将达到3.8万km。到2030年我国铁路规模将达到20万km左右,其中高速铁路4.5万km左右。

全国铁路网全面连接20万人口以上城市,高速铁路网基本连接省会城市和其他50万人口以上大中城市,实现相邻大中城市间1~4h交通圈,城市群内0.5~2h交通圈。到2030年铁路总体投资额将超过8万亿元。计划到2020年,城际铁路运营里程达到3.6万km(其中新建城际铁路约8000km),覆盖98%的节点城市和近60%的县(市)。

1.3.1.2 我国城市轨道交通发展现状分析

截至2016年末,我国共30个城市开通城市轨道交通运营,共计133条线路,运营线路总长度达4152.8km。其中,地铁3168.7km,占76.3%,其他制式轨道交通运营线路长度984.1km,占23.7%。

年度新增运营线路长度创历史新高,首次超过500km(534.8km),同比增长20.2%。全年累计完成客运量160.9亿人次,同比增长16.6%,拥有两条及以上城轨交通运营线路的城市达到21个。运营线路增多、客流持续增长、系统制式多元化、运营线路网络化的发展趋势更加明显。

2016年,我国城轨交通完成投资3847亿元,在建线路总长5636.5km,均创历史新高。可研批复投资累计34995.4亿元。截至2016年末,共有58个城市的城轨线网规划获批(含地方政府批复的14个),规划线路总长达7305.3km。在建、规划线路规模进一步扩大、投资额持续增长,建设速度稳步提升。

1.3.2 有轨电车新能源技术的技术优势

近年来,快速发展的新能源轨道车辆,如超级电容/动力电池+内燃机混合动力车、超级电容混合动力车、动力电池混合动力车、超级电容+动力电池混合动力车等(部分区段架设电网,或是全线无网、站点设置充电装置),很好地解决了与汽车共享路权、优化城市交通、维护城市景观的问题,是世界各国大力提倡的新型交通运输方式。它具有以下优点:

1)美观。无架空接触网造成的视觉缺陷,混合动力技术省去了架空接触网、支撑杆等基础设施,避免破坏城市景观和形象,避免破坏沿街树木和建筑,提高了城市的可观赏性,如图1-3-1所示。

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图1-3-1 有无架空接触网景观对比

2)应用范围广。随着经济环境和城市环境的发展,城市的空间越来越小,而城市人口越来越多,人均占地面积越来越小。混合动力技术适用于部分城市中心广场或街道,既要通行城市有轨电车又不允许设立接触网的区域,如图1-3-2所示。

3)避免杂散电流问题。很多城市存在大量的名胜古迹,而传统的有轨电车需要通过钢轨进行回流,会对周围的基础设施内部的金属产生慢性腐蚀,破坏建筑物等内部构造,而混合动力技术能很好避免此缺陷。

4)损耗更低。混合动力车辆的供电系统和负载之间无直接电气连接,不会产生火花,不必担心触电和短路,没有机械磨损和摩擦,电气的可靠性和安全性得到了极大提高,设备易维护、易管理。而传统车辆需要安装受电弓或集电靴,需要通过摩擦受流。

5)环境适应性强。传统的架空接触网等基础设施容易受大风、暴雪、暴雨、台风等恶劣天气的影响,而无受电弓电能传输技术不受此类天气的影响,

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图1-3-2 城市中心无法架设接触网的区域

6)舒适性好。传统方式需要安装主断路器等高压设备,其频繁动作会产生很大的噪声,而混合动力车辆避免了此类部件的使用,因此噪声水平更低,舒适度更高。

7)安全性好。混合动力车辆尽量避免使用架空接触网、高压设备,无外界高压接口,电气两端可完全封闭系统,各部分之间可真正实现完全电气绝缘,可确保系统的水密性和气密性,系统更改安全。

8)智能化高。混合动力车辆无需机械插拔动作,可实现真正的无人化管理,适用于无人区域、环境恶劣区域及一些需要全自动智能工作的场合。