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滨海新区是天津市的重要组成部分。为了解决天津市区与滨海新区间的交通问题,促进天津地区的经济发展,天津滨海快速交通发展有限公司承建了天津市区至滨海新区的津滨轻轨交通工程。该工程的一期工程为市区中山门—第八大街,总长45.9 km,为全隔离高架线路,设车站19个(预留4个)。2001年5月开始施工,计划2003年10月建成通车。

1.　车辆选型的要求

车辆是天津津滨轻轨工程中最重要的运营设备,也是技术含量较高的机电设备。如何使它具有先进性、实用性和可靠性,并且能满足滨海津滨轻轨交通运量、乘坐舒适、美观、节能和环保等要求,首先必须做好车辆选型的工作。

1.1　运量的要求

该线的客流预测:高峰小时单向最大断面客流量初期(2006年)为10 187人,远期(2028年)为22 840人;日客流量初期为10.6万人,远期为28.4万人。根据国家建设部1999年公布实施的《城市轻轨交通工程项目建设标准》的规定,凡是高峰小时单向最大断面流量为1万人～2万人的,应采用B型车辆。天津津滨轻轨交通的高峰小时单向最大断面流量符合建设部标准的规定,因此,天津津滨轻轨车辆选用B型车。

1.2　旅行时间的要求

目前,天津市区到滨海开发区的通勤职工每天约20万,主要交通工具是公共汽车、通勤班车、出租车和火车,旅行时间在1 h～2 h之间。天津火车站—泰达火车站间每天只开行2对客车,远远不能满足通勤和旅行的需要。本线设计要求津滨轻轨电动车组单程运行时间(不包括各停站时间)不超过40 min,具有一定的竞争力。

1.3　最高运行速度的要求

列车最高运行速度是反映天津津滨轻轨交通技术先进程度和运能的重要指标。列车最高运行速度的大小取决于该线旅行速度的高低、站间距的大小、列车站间加速度和减速度的大小。车辆的性能应满足列车最高运行速度的要求。

1.4　供电方式的要求

目前,与直流750 V第三轨供电比较,直流1 500V架空接触网供电方式具有以下优点:(1)电压较高,供电距离一般为3 km～4 km,牵引变电所数量可减少40%～50%;(2)电压变化率小,供电质量较好;(3)牵引电流较小,系统能耗可减少20%左右,迷流一般可减少10%～30%;(4)同等功率时,牵引电机体积小,车辆自重轻,能耗小;(5)对乘客和维修人员安全感较好。因此,天津津滨轻轨车辆采用直流1 500 V架空接触网供电方式。

1.5　安全运行的要求

为保证城轨电动车组的安全运行,车辆应按标准化进行设计,尽可能采用标准化产品和较成熟的技术,最大限度地提高车辆运营的可靠性。列车平均无故障运行距离应大于10万km。

1.6　使用环境条件的要求

天津地区具有北方气候特点,空气干燥,夏天最高温度可达到+40℃,冬天可到-20℃;降雨少,年平均降雨量为600 mm。天津地区又位于渤海湾,风大,潮湿,空气中所含盐份大,腐蚀性离子浓度高。因此,车辆应能承受风、沙、雨、雪、盐份和腐蚀性物质的侵袭。

1.7　车辆国产化的要求

国家计委对地铁车辆和机电设备国产化的要求为,轻轨车辆的国产化率必须达到70%以上。为此,天津津滨轻轨车辆应立足在国内城轨车辆的定点厂进行试制和批量生产。

1.8　既要技术先进又要经济合理的要求

天津津滨轻轨车辆将广泛采用许多先进技术,如轻量化车体、交流传动、自动控制及诊断和信息技术等,以提高车辆的产品质量水平,保证车辆运行安全性、舒适性和可靠性。同时,要降低车辆造价,节约能源,提高车辆可维修性,做到经济合理。

2.　车辆选型的特点

根据上述要求,通过广泛调研,多次比选,反复论证,确定了天津津滨轻轨车辆的结构、形式。动车除受电弓和动车转向架外,车辆结构基本与拖车相同。天津津滨轻轨车辆结构与国内其他城市轨道车辆结构比较,主要特点如下。

2.1　列车编组兼顾近远期运量需要

为满足高峰小时单向最大断面客流量的运输能力,天津津滨轻轨列车采用近期为4辆编组、远期为6辆编组和动拖比为1∶1的方案。据计算,近期4辆编组时,高峰小时发车间隔为4 min,单向小时最大运输能力达到14 250人;远期6辆编组时,高峰小时发车间隔为2.5 min,单向站时最大运输能力达到28 500人。因此,列车编组方式和数量满足了近远期运量的需要。

2.2　车辆最高运行时速100 km

为了确定天津津滨轻轨车辆最高运行速度,进行了列车牵引计算。计算条件:列车4辆编组,重量224t,牵引加速度0.8 m/s2,制动减速度为0.9 m/s2,旅行时间为37 min,采用天津津滨轻轨交通的设计线路断面参数。计算结果表明,列车最高时速达到100 km时,才能满足天津快速轨道交通单程旅行时间控制在37 min和旅行速度74 km/h的要求。

2.3　国内首次采用轻量化不锈钢车体

天津津滨轻轨车辆所以选用了轻量化不锈钢车体,主要考虑到以下几方面:

(1)轻量化不锈钢的机械强度高,是耐候钢的2倍多,铝合金的6倍多;弹性模量是铝合金的3倍。因此,在保证车体强度和刚度的条件下,板厚可以进一步减小,实现车体薄壁化、轻量化,既简化了工艺,又减轻了重量。一般不锈钢车体自重比普通钢车体可减轻1 t～3 t。

(2)不锈钢车体耐腐蚀性好,免除了车体内壁覆防腐材料和表面油漆,维修工作量减少,降低了造价和运营维修费用,延长了使用寿命。

(3)不锈钢车的维修费用和总费用比铝合金车低。

日本多年生产的碳钢车、铝合金车和不锈钢车3种车体的维修费用和总费用,都是不锈钢车最低,特别是使用年限超过12 a后,不锈钢车的维修费用更低。

(4)国内的不锈钢车体制造技术已趋于成熟。长春轨道客车股份有限公司1994年与韩国合作生产了30辆时速200 km的不锈钢客车,并引进了日本轻量化不锈钢车体生产技术,已具备了设计和生产不锈钢车辆的能力。

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