21世紀(jì)初,在我國的社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城市化進(jìn)程速度不斷加快的大背景下,大中城市的交通擁堵日益嚴(yán)重,借鑒國外的成功經(jīng)驗(yàn),BRT快速公共汽車交通系統(tǒng)開始引入我國。繼北京市南中軸路由前門至德茂莊長15.8km的第一條BRT線路于2005年12月開通之后,2006年4月,杭州市的第一條BRT線路也相繼開通。此后,一個席卷全國的興建BRT系統(tǒng)的熱潮掀起,上海、廣州、武漢、沈陽、天津、濟(jì)南、南京、重慶、成都等幾乎大多數(shù)省會以上的城市都在規(guī)劃和開始實(shí)施建設(shè)BRT系統(tǒng),用以改善城市公共交通的運(yùn)行狀況。上述情況充分表明:BRT系統(tǒng)以其運(yùn)量大、效率高、速度快、投資省、建設(shè)周期短等優(yōu)勢已成為城市解決交通擁堵問題的首選重要舉措之一。這一系列特點(diǎn)和優(yōu)勢,決定了BRT系統(tǒng)的運(yùn)營車輛較傳統(tǒng)的公交車輛提出了更高和更多的要求。諸如:有良好的可靠性、較高的動力性指標(biāo);容量要大;上下車要方便快捷;有良好的乘坐舒適性;高水平的尾氣排放性能等。無疑,上述性能使BRT系統(tǒng)的運(yùn)營車輛對其結(jié)構(gòu)、配置提出了更高的要求,從而其車輛造價較一般公共汽車大幅度提高,本文試圖從對BRT系統(tǒng)運(yùn)營車輛的上述技術(shù)要求出發(fā),分析其使用車輛的性能特點(diǎn),從而對一些重要總成、部件的選用提出科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)配置,實(shí)現(xiàn)在車輛選購中的合理性價比,防止走入某種誤區(qū),未經(jīng)充分調(diào)研、論證,不從國情和所在城市的市情出發(fā),一味吹求高檔、豪華,造成很大浪費(fèi),從目前國內(nèi)首批建成投產(chǎn)的少數(shù)幾條BRT 線路來看,現(xiàn)在反思,我們應(yīng)該是有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可以認(rèn)真吸取的。
1 BRT系統(tǒng)運(yùn)營車輛的技術(shù)性能要求
1.1 大容量
運(yùn)營車輛的長度、容量,是根據(jù)該BRT線路的客流量的大小和該線路的道路條件來確定的,下面表1給出了由長期的運(yùn)營工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的根據(jù)小時運(yùn)力能力確定選擇運(yùn)營車輛車型的長度和其最大容量的方案。
一般認(rèn)為,在特大型城市(北京、上海等)的主要客運(yùn)交通走廊和少數(shù)客流在干線上,可以考慮經(jīng)過申請?zhí)卦S選用長25m左右的雙鉸接公共汽(電)車;在次主干線的BRT線路上選用15~18m長的鉸接式公共汽(電)車;而在一般大城市(計劃單列市、省會城市)則可選用12~13.7m的大型公共汽(電)車。在此應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào),為了尋求定量依據(jù),根據(jù)城市的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和空間分布格局,根據(jù)準(zhǔn)確的居民出行量的調(diào)查結(jié)果確定線路上的各個斷面上的客流量,從而確定線路上要求的小時運(yùn)力,再依照表1,確定應(yīng)選擇的車輛容量及相應(yīng)車輛長度,而經(jīng)過這一程序,才是最科學(xué)、最合理的方法,由此確定的車輛長度還必須與BRT專用道路的通過能力參數(shù)相適應(yīng)(即道路寬度、彎道曲率半徑等是否滿足要求)。
1.2 有較高的動力性能
由于BRT系統(tǒng)的車輛運(yùn)營速度較一般公交線路高,且其道路條件較好,一般又都在專用道上行駛,故其交通干擾、擁堵情況較少,因此對其使用車輛的最高車速和加速能力有較高要求。所以,在動力裝置的確定時,一般應(yīng)選擇在公交車輛等級標(biāo)準(zhǔn)中,動力性能指標(biāo)偏上限水平的發(fā)動機(jī)。
1.3 車內(nèi)地板高度宜選用僅有一級踏步的低地板(低入口)方案
車內(nèi)地板的高度是決定整車造價高低的重要因素,也是評價城市車輛水平的重要指標(biāo)。能實(shí)現(xiàn)僅有一級踏步的低地板車輛由于底盤都要選用專用的門式低地板前后橋,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求及技術(shù)含量高,且目前,國產(chǎn)化還處在剛剛起步階段,即使在國外,目前也僅有少數(shù)廠家能夠生產(chǎn),故價格高昂。但綜合各方面的情況,權(quán)衡利弊,我們認(rèn)為還應(yīng)以選擇低地板方案為宜,主要有以下理由。
(1)實(shí)現(xiàn)一級踏步的低地板方案,符合BRT系統(tǒng)要求乘客快上、快下的要求,容易滿足水平登降,從而大大減少車輛停站時間,提高運(yùn)營速度。
(2)提高乘客上下車的安全性,特別是對老人、兒童。再者,因地板離地高度低,所以在目前一般車輛都不可能具備自動導(dǎo)向裝置,以實(shí)現(xiàn)車輛準(zhǔn)確停靠站臺的情況下,避免了乘客因踩空而造成人身傷害事故。同時,它符合人性化的要求,可為肢體傷殘的輪椅乘客,提供使用公共交通的可能性。
(3)低地板車輛要求的站臺高度僅為300mm左右,可實(shí)現(xiàn)水平登降,從而使站臺的土建工作量減到最低程度;而若車輛地板高度在600mm,甚至更高,要實(shí)現(xiàn)水平登降,則勢必要把站臺高度隨之提高至600mm以上,而站臺長度一般都要在50~70m,甚至更長,故顯著加大了修建站臺的土建工作量。另一方面,若在城市街道上,筑起很多長長的高臺,也影響道路景觀,更何況輪椅乘客上下站臺還要專門設(shè)置專用的升降機(jī)或修建長長的引坡道,很不方便。
為了降低整車造價,同時又能滿足水平登降,實(shí)現(xiàn)一級踏步,也可以選擇用低入口方案,即可不必在后橋(對鉸接車是中后橋)選用門式專用低地板橋,而僅用大落差前橋和常規(guī)普通中后橋即能滿足要求。
順便說明,南美的庫里提巴的BRT系統(tǒng),一般都是選用高地板的方案,這是因?yàn)槠銪RT系統(tǒng)都是始建于20世紀(jì)的七八十年代,由于歷史原因,當(dāng)時低地板的客車技術(shù)還未問世。而從21世紀(jì)初開始,在南美開始新一輪的更新?lián)Q代的BRT系統(tǒng),其選用的車輛,也逐步開始采用一級踏步的低地板方案。
1.4 尾氣排放水平,一般稍優(yōu)于現(xiàn)行國家排放標(biāo)準(zhǔn)
因BRT線路,一般均位于城市主要交通干線及重要客運(yùn)走廊上,是城市形象的名片、重要的景觀,因此對環(huán)保要求較高,故應(yīng)考慮其發(fā)動機(jī)的尾氣排放水平應(yīng)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)超前。眼下,我國很快就將在全國范圍內(nèi)實(shí)行國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn),北京市公交已從2007年開始,購置新車都必須達(dá)到國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此,在現(xiàn)階段我們建議BRT車輛在排放水平上,一般須達(dá)到甚至應(yīng)稍優(yōu)于國Ⅲ排放水平。當(dāng)然,隨著時間的推移,故項(xiàng)要求必須水漲船高,適時調(diào)整。
1.5 應(yīng)具有較高的、適度的可靠性
應(yīng)當(dāng)說,車輛的使用可靠性對BRT系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的,這應(yīng)從BRT系統(tǒng)的運(yùn)營特點(diǎn)的分析中找到理由。
(1)BRT的運(yùn)營車輛發(fā)車密度大,發(fā)車時間間隔小,因此,發(fā)車準(zhǔn)點(diǎn)率要求高,行車速度也快,因此要求車輛性能穩(wěn)定、可靠,盡量不出故障、少出故障。
(2)系統(tǒng)客流量大,車輛滿載率高,經(jīng)常處于滿載甚至超載情況下運(yùn)行,故整車的平均使用強(qiáng)度高。
(3)由于BRT系統(tǒng)一般都在專用道內(nèi)相對封閉狀態(tài)下運(yùn)行,其與道路上其他車道之間還常以物理(物體)隔離措施分開而不能穿越,專用道的寬度由于出于節(jié)約有限道路資源的考慮,一般不會超過4.5m,因此都不具備在專用道超車行駛的條件。這樣車輛在專用道內(nèi)發(fā)生壞車、拋錨,不能繼續(xù)行駛的情況時,將可能造成整個線路停駛、癱瘓的嚴(yán)重后果。
2 BRT系統(tǒng)對車輛可靠性的要求
通過以上的分析,不難看出,BRT系統(tǒng)對車輛的行駛可靠性提出了更高的要求。
目前,國內(nèi)城市客車的可靠性水平一般還難以滿足BRT系統(tǒng)車輛的要求。從表征車輛可靠性水平的指標(biāo)來看,車輛在定型試驗(yàn)中,一般首次故障間隔里程都不超過2000~3000km,有些車型更短,甚至只有數(shù)百公里,平均故障間隔里程也同樣指標(biāo)水平很低,這與國外城市客車可靠性的先進(jìn)水平存有較明顯的差距。這些可靠性指標(biāo)差,表現(xiàn)在整車上,但問題產(chǎn)生的根源卻在國產(chǎn)零部件的質(zhì)量、性能達(dá)不到要求上。為了提高車輛的可靠性水平,我們在總結(jié)長期使用、維護(hù)國產(chǎn)城市公交車輛經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過分析故障經(jīng)常發(fā)生的主要部位,發(fā)生頻率、嚴(yán)重程度及造成后果等,我們以下要對底盤的主要總成和零部件的選擇及性能要求,提出如下一些具體建議:
2.1 底盤可靠性是減少故障發(fā)生率的根本
統(tǒng)計表明:目前公交車輛使用中,離合器及機(jī)械變速箱的故障發(fā)生率相對是最高的,如不改變這一傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,則很難從根本上解決提高底盤可靠性的問題。故此建議選用液力自動變速器,盡管其造價較高(約為手動機(jī)械變速器的5~7倍)燃油經(jīng)濟(jì)性稍差,但經(jīng)過兩、三年北京公交大規(guī)模推廣使用液力自動變速器以來,到2007年底預(yù)計超過萬臺,結(jié)果表明,效果良好,基本上在該部位實(shí)現(xiàn)了零故障,從而使底盤維護(hù)修理費(fèi)用大幅度的降低。這樣長期使用下來,以綜合使用成本來算細(xì)賬,很快就能收回購置自動變速器所多投入的費(fèi)用。必須指出,這里還沒有考慮在用自動變速器后,車輛在提高乘坐舒適性、減輕司機(jī)勞動強(qiáng)度、減少汽車發(fā)動機(jī)及傳動系統(tǒng)的沖擊、動載荷從而減輕其磨損等許多方面所帶來的連帶經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。至于油耗的稍許加大,則可以通過合理匹配選型,正確選擇參數(shù)使其盡可能控制在可以接受的范圍內(nèi)。
2.2 制動系選用氣壓盤式制動器取代現(xiàn)有傳統(tǒng)的氣壓鼓式制動器
傳統(tǒng)鼓式制動器的可靠性較差,是故障發(fā)生頻次較高的部位之一,在公共汽車頻繁制動的情況下,易產(chǎn)生過熱,影響結(jié)構(gòu)安全,同時易導(dǎo)致制動力的嚴(yán)重?zé)崴ネ?,危及行車安全。而盤式氣壓制動器已開始在我國城市大客車上逐步推廣,國內(nèi)已有多家零部件廠批量生產(chǎn),有的性能已逐漸穩(wěn)定、成熟。北京公交從2006年開始推廣,到2007年,新購置的車輛幾乎100%都采用盤式制動器,它不但能克服以上所述鼓式制動器的各種缺陷和弊病,大大減少故障次數(shù),而且制動效果穩(wěn)定,還從根本上消除了制動時所產(chǎn)生的尖叫噪音。
2.3 使用無內(nèi)胎子午線輪胎
輪胎漏氣、爆裂等在車輛故障發(fā)生頻次排序中,也是位列前幾位的常見故障,而且輪胎發(fā)生故障往往造成車輛無法行駛,直接危及整個線路的正常運(yùn)營秩序。而無內(nèi)胎子午線輪胎是普通斜交胎的換代產(chǎn)品,它有著優(yōu)異的操控性、安全性、舒適性,對車輛的安全、節(jié)能、環(huán)保和降低運(yùn)輸成本起著至關(guān)重要的作用。它能提高輪胎與地面的附著系數(shù),從而提高汽車的牽引性,同時降低車輪與地面的滾動阻力,以降低燃料消耗。更為突出的是其良好的可靠性和耐久性,可以多次進(jìn)行翻新,使輪胎壽命明顯延長,且其抗機(jī)械損傷的能力大大提高,能在一般軋傷穿孔后,有可能維持一段時間繼續(xù)行駛的自救功能,往往可以避免因輪胎軋傷造成的運(yùn)營中斷事故。盡管其價格較斜交胎要高,同樣,從全壽命的過程看,綜合效益還是很顯著的。
無內(nèi)胎子午線輪胎與斜交胎相比優(yōu)勢很多,遠(yuǎn)不止上述提到的這些,但我們之所以在BRT系統(tǒng)的車輛中建議選用此種輪胎,主要還是著眼于其大大降低了輪胎故障發(fā)生的頻率,從而大大提高BRT車輛的可靠性。
2.4 選用空氣懸架系統(tǒng)
選用空氣懸架,不但能大大提高車輛的乘坐舒適性,而且相對于鋼板彈簧懸架來說,其系統(tǒng)的可靠性提高。使用經(jīng)驗(yàn)表明,鋼板彈簧也屬故障發(fā)生較多的部位,雖然成本稍有增加,但此舉使整車舒適性明顯提高了一個檔次,又減輕道路對車架結(jié)構(gòu)及底盤各總成的沖擊,保證了車身強(qiáng)度,所以是值得的。
2.5 全車采用CAN總線技術(shù)及數(shù)字化儀表
采用CAN總線技術(shù),簡化了車身的電氣線路布線,一般只需要兩條信號線用以傳遞信號,因此,節(jié)省了電氣線路的布線成本,簡化了電氣線路結(jié)構(gòu),最終減少了電氣線路的故障點(diǎn)。同時CAN總線系統(tǒng)具有故障的自診斷能力和自動恢復(fù)能力,從而大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性,方便了檢查維修。
以上是從整車底盤配置上選用了一系列具有高可靠性且具有優(yōu)良性能的重要總成,但僅這些還顯然不夠,還必須通過合理的參數(shù)選擇,和正確的匹配,才能獲得質(zhì)量、性能和可靠性的統(tǒng)一。這是在此要著重強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)。此外,嚴(yán)格的定期維護(hù)計劃預(yù)修、經(jīng)?;?、制度化的車輛技術(shù)狀況例行檢查制度,使車輛的故障做到防患于未然,這也是提高車輛可靠性的重要保證。
必須指出,對于BRT系統(tǒng)車輛的可靠性要求,有一個適度的問題,應(yīng)根據(jù)中國的國情,公交企業(yè)的社會公益性和城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的承受能力及BRT系統(tǒng)的道路設(shè)施條件來綜合考慮其適度的可靠性指標(biāo),切忌盲目攀比,造成功能過剩,導(dǎo)致車輛制造成本過高。從國內(nèi)現(xiàn)已建成并投入運(yùn)營的幾條BRT線路來看,選用長18m的鉸接式公共汽車,其車價均在200萬元以上,經(jīng)過2年左右的運(yùn)營實(shí)踐,回過頭來經(jīng)過認(rèn)真反思,應(yīng)當(dāng)說主要還是對其可靠性確實(shí)存在過于苛刻的要求。由于已有的BRT系統(tǒng)的專線行駛線路封閉程度,并不象原來預(yù)想的那么高,況且在運(yùn)營線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計時。如充分考慮停站站點(diǎn)可設(shè)置錯車車道,途中路段的物理隔離結(jié)構(gòu)措施可在適當(dāng)間隔處留有可移動或可拆卸的臨時緊急出入口等,就可以很容易的實(shí)現(xiàn)故障緊急救援的快速反應(yīng),實(shí)現(xiàn)對故障車輛的快速撤離,從而盡快恢復(fù)運(yùn)營線路暢通。至于像國內(nèi)已建成的BRT線路中,有的根本未設(shè)置物理隔離的設(shè)施,專用道也允許其他線路的公交車輛使用,所以根本不存在因車輛故障而造成線路堵塞的問題。從另一方面看,近年來,國內(nèi)城市客車設(shè)計制造工藝水平顯著提高,其整車可靠性水平也有很大提升,有理由相信,在做好整車參數(shù)選擇和合理的高性能的零部件總成匹配的基礎(chǔ)上,完全可以做到在大幅度降低整車造價的前提下,保證適度的合理的也是足夠的可靠性水平,以滿足現(xiàn)有BRT線路的運(yùn)營需要。以北京近年來為迎奧運(yùn)而大量采購的較高水平的公交車輛的經(jīng)驗(yàn)看,18m長度的鉸接車(帶空調(diào)、低地板)其價格可控制在110萬元以內(nèi),而12m長的大型公交車(帶空調(diào)、低地板)控制在85萬元以下。若采用低入口方案,造價還可以進(jìn)一步降低。
目前,正值國內(nèi)許多城市紛紛規(guī)劃實(shí)施BRT系統(tǒng)的建設(shè),希望以上觀點(diǎn)和意見能引起同行們的關(guān)注,供做選擇BRT系統(tǒng)運(yùn)營車輛時的決策參考。
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