以地铁、轻轨为代表的轨道交通制式具有投资大、建设周期长、投资回收期长等缺点,中小城市因经济、人口等因素限制,最适合发展中低运量轨道交通系统。为此,本文提出一种依靠空气推动机车行进的新型中低运量轨道交通系统——气动轻轨。本论文首先对气动轻轨运行原理以及手动、半自动、自动3种控制模式进行了分析;接着设计了气动轻轨运行控制系统总体架构,包含控制中心层、车站层、列车层的3层架构体系;最后分析了风机正压推进、负压牵引、正负压推-拉牵引和负压向后牵引4种运行模式下阀门的开闭逻辑关系,为气动轻轨控制系统的开发提供了参考。

轨道车辆的空气动力学性能与列车能耗及舒适性密切相关,优化车辆的气动外形能够有效减小车辆运行中的气动阻力。为了提升地铁列车的经济性、安全性及舒适性,结合系列化中国标准地铁列车的研制,针对速度120 km/h的地铁车辆列车,从头型、司机室导流、空调布局及导流、贯通道选型等方面进行低气动阻力外形设计。研究结果表明,增加头型长度能够有效减小气动阻力,头型长度优化后,与平钝头型相比气动阻力减小7.19%;司机室后端增加导流罩后气动阻力减小3.95%;空调布局由两端布置优化为集中布置并在前后端增加导流结构后,整车气动阻力减小6.96%。研究结果对于提升城轨车辆气动性能、减小列车运行能耗具有一定的参考意义。

磁悬浮列车是一种快速的轨道交通方式,因其车下为悬浮架结构,故采用液压制动系统设计方案。液压制动与空气制动相比,集成度高,功率重量比大,响应速度快。本文介绍了中低速磁浮列车液压制动系统的研制方案,详述了制动系统实现的功能和性能。制动系统结构组成包括电子制动控制单元、液压单元、基础制动装置等。相比于传统的比例阀制动力控制原理,本方案采用基于高速开关阀的制动力控制原理,高速开关阀具有响应速度快、流量大的优点。制动力控制算法采用积分复合大脉宽激励的方式,缩短了制动空走时间,减小了制动距离。本方案的液压制动系统已经在多个磁浮车型中成功运用,并通过了各项地面试验及装车试验考核。

北京地铁S1线采用中低速磁浮车辆是国内首个开工建设并投入运营的通勤磁浮交通线路,列车制动系统主要由制动控制装置与基础制动装置组成。由于磁浮车辆的悬浮特性,其摩擦制动方式不同于一般城市轨道交通车辆的轮轨制动,而是采用制动夹钳驱动制动闸片抱夹走行轨,形成摩擦副产生制动力的方式。针对安装空间受限问题,考虑轻量化设计,中低速磁浮车辆采用气-液转换结构的液压制动器。运营初期普遍发现磁浮列车停车过程中,当运行速度低于电空制动转换点时,摩擦制动减速度发挥不稳定,在制动级位相同的情况下,随着闸片磨耗量、弹簧阻力的变化,实际输出的制动效率越低。本文分析了机械制动减速度不均匀问题的原因,提出了提高制动缸压力及增加预压力的优化方案,通过试验验证,可有效提高制动力响应性。