无轨电车

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行走在北京安定门附近的公车捷运3号线青年 JNP6183BEV 型无轨电车
瑞典兰斯克鲁纳Solaris Trollino 12型无轨电车
爱沙尼亚塔林Solaris Trollino 18AC型无轨电车

无轨电车(trolleybus)是一种通常由高架电车线供电、马达驱动,不依赖固定轨道行驶的道路公共运输工具。而在有些国家或地区(如日本),无轨电车则属于轨道交通的范畴。正因无轨电车兼具道路汽车和轨道交通二者的优缺点,使得其成为当代备受争议的一种交通工具。

无轨电车的车身和底盘一般与普通公车相同,但车顶需要安装一对集电杆,用于从电车线的一对电车线受电并形成电流通路。一般地,无轨电车的集电杆脱线则会失去动力;而装备有动力蓄电池、超级电容器或柴油发电机的双动源无轨电车,则可在没有高架电车线的路段实现离线行走。[参 4]

名称

  • 在中国,无轨电车引入初期,曾根据英语trolleybus的发音被音译拖铃公车,音译词不再使用后与路面电车被统称为电车。1980年代后,无轨电车与公共汽车合称为公共电(汽)车公共汽(电)车[注 1]现代又多由于集电杆形似大辫子而被戏称为辫子车
  • 日本,无轨电车在法律法规上被称作无轨条电车(无轨条电车むきじょうでんしゃ Mukijōdensha[注 2];而一般情况多以英语trolleybus的片假名转写为トロリーバス tororībasu [注 3]表示。
  • 德语中,传统上将无轨电车称作Oberleitungsbus,词中的Oberleitungs指的是高架电车线供电。

历史

1882年4月29日至6月13日,德国发明家维尔纳·冯·西门子柏林市郊公开展示了他发明的世界首辆无轨电车。其后,有关无轨电车的实验研究在欧洲和美国都有进行。1901年7月10日,世界首个载客的无轨电车系统在德国开通营运。虽然该系统仅营运到1904年,但其使用的由两条高架平行接电车线和一对靠弹簧支撑的集电杆组成的装置,奠定了现代无轨电车电流授受系统的基础。

中国二十世纪初引入无轨电车,1914年11月,由英商上海电车公司开辟了由郑家木桥至老闸桥的14路无轨电车,成为大中华区最早的无轨电车路线[参 7]二十世纪三十年代,无轨电车在世界范围上得到了广泛应用,英国制造了双层无轨电车。四十年代,义大利生产了铰接式无轨电车。五十年代中期,世界上约有500个城市拥有无轨电车。六十年代,随着汽车的普及和燃油公共汽车进入竞争的发展,无轨电车与路面电车西欧部分国家及北美洲国家逐渐减少。七十年代初,由于能源短缺和汽车公害造成的严重社会问题,无轨电车重新受到部分国家和地区的重视。[参 8]

在经历了发展的高潮和曲折之后,时至今日,世界上有40多个国家使用无轨电车,300多个系统仍在营运。其中,拥有无轨电车最多的三个城市分别为俄罗斯莫斯科圣彼得堡白俄罗斯明斯克,这三个城市均为前苏联国家的城市。西欧则以瑞士拥有无轨电车的城市最多。中国仍有10个城市拥有无轨电车,此外还有部分煤矿(如泰安肥城杨庄矿区、太原杜儿坪矿区)使用无轨电车担当职工通勤。[参 9]

系统构成

车辆

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  1. 高架电车线电车线
  2. 路线侧牌
  3. 后视镜
  4. 远光灯
  5. 车前门(一般为上车门)
  6. 后轮
  7. 车中、后门
  8. 前轮
  9. 侧边装饰
  10. 卷绳器(又名绳箱)
  11. 拉索
  12. 受电头(内有触靴
  13. 集电杆
  14. 杆钩
  15. 顶置电控或空调
  16. 车辆自编号

无轨电车车顶配置有一对集电杆。集电杆内部中空,包有受电电缆。集电杆顶端为受电头,其上可旋转的触靴中嵌有石墨制成的导电炭滑块。

车辆运转时,集电杆在其基座弹簧的作用力下向上翘起,炭滑块直接与高架电车线的一对电车线滑动接触受电并形成电流通路。车辆行走轨迹前有障碍物时,集电杆可绕基座左右转动(偏线),在一定范围内不脱线绕避障碍物;但在遇到超出范围外的障碍物时,必须降下集电杆脱线绕避。

车辆临时停驶时,集电杆座弹簧可由气动或液压泵压缩,或直接人工牵动拉索将集电杆从电车线降下后锁止在钩杆内。车辆在场内停驶时,为保护弹簧弹性,一般不将集电杆锁止在钩杆内,而是任其翘起,称为「甩空」。为防止车辆内部积蓄静电,无轨电车车底一般安装有接地铁链或金属橡胶条,车门开启前可与大地直接相连,将积蓄的静电释放,保证人员安全。

高架电车线

无轨电车运转的动力主要来自行车轨迹上方设置的高架电车线。城市电网提供的高压交流电通过降压整流变电站变为600至750 V的直流电,通过馈线馈给电车线,电车线则直接给车辆授电。双动源无轨电车连接电车线时还可为车载动力电池充电。行车方向左侧电车线为正极,右侧为负极。电车线材质一般为合金或纯铜,通过夹板夹持上半部悬吊,下半部与集电杆炭滑块滑动相接。

复杂的电车线通常设置枢纽件以布置多组电车线。枢纽件分为分线器、并线器和交叉器,可实现多路无轨电车行走轨迹的分离、合并和交叉。当系统存在多个供电区间时,一般通过分段绝缘器和均压线进行电车线电压的隔离和平衡。

高架电车线的悬吊(又称悬吊)类型大致分为硬性悬吊和弹性悬吊两种,前者结构简单便于架设,后者能适应较快的车速。两种悬吊挂方式需结合路况和周边环境及预算进行选择。路中或路侧预埋的电杆或近街建筑物上,可设置单臂梁或横绷线架设电车线。

优点

荷兰阿纳姆的铰接无轨电车
法国里昂驶入专用道的铰接无轨电车

无轨电车素有「绿色公车」之称。其对公共汽车的主要优点为节能环保、舒适卫生;对轨道交通的主要优点为廉价、灵活。

节能环保

无轨电车直接使用来源广泛的二次能源电能。与使用燃料的公共汽车相比,可减少对煤、石油、天然气等化石能源的依赖。与电动客车相比,无需经过将电池的化学能转化为电能的过程,效率进一步提高[参 10];无需大量使用动力蓄电池等储能设备,不会或较少造成生产时和报废后的二次污染。

由于发电厂在能量转化效率、废气控制等方面要优于生产汽车燃料的石化冶炼,且车辆的马达效率要高于内燃机,因而无轨电车即便使用火力发电厂生产的电能也仍然更加环保。无轨电车运转时不排放废气,不会升高隧道、室内等空气流通不畅环境的空气污染物浓度,能够保持所在环境的空气品质

无轨电车正常营运时车辆由电车线连成系统,在车辆制轫时,可以使用再生制轫将把动能转化为电能回馈电车线,从而进一步地提高了能源的利用率。[参 10]

舒适便捷

无轨电车的牵引马达在运转时产生的噪声比汽车的内燃机低,橡胶轮胎同样比金属摩擦产生的噪音小很多,从而增加了其乘坐的舒适度。

牵引马达不使用燃料、机油和冷却水,保养维护工作操作简单、干净卫生。在寒冷地区,无轨电车亦无需进行预热启动、水箱注放水等额外工作,省却了驾驶员繁重的的额外劳动。

廉价灵活

无轨电车的牵引马达使用寿命远比汽车的内燃引擎长,从而延长了全车的使用寿命,降低了车辆更新购置的投入成本。与轨道交通相比,无轨电车无需进行轨道铺设、车站建设及对道路路面进行改造,不需要建设号志系统,因而前期投入较低。与电动汽车相比,可大量减少价格高昂的动力蓄电池或燃料电池的用量,亦因此减轻了自重;整流变电站相比电池充换电站,设备简单,耗资较少,占用土地面积小。实际使用时,车辆可通过电车线实时充电,行走距离不受电池电量或燃料装载量的限制,省却了公车辆因充换电或补加燃料的空驶路程;不受轨道限制,在遇到交通拥堵或突发事故时,可在一定程度上进行灵活调度,双动源无轨电车甚至可以达到汽车的灵活程度。

由于无轨电车的马达负载增加时,可通过降低转速而增大扭矩,因此很适合于车辆的启动、攀斜和过载等实际需要,相较于公共汽车的内燃机具有较高的动力性能。无轨电车采用橡胶轮胎,比使用金属轮轨的轨道交通车辆有更大的摩擦力,可适应在坡度较大的道路上行走,例如美国西雅图旧金山。另外由于牵引马达无需像内燃引擎一样进行空气补给,运转可不受高原、隧道等缺氧环境的限制。

缺点

瑞士琉森,电车线维修工程车正在抢修电车线
十字路口错纵复杂的高架电车线
停电时行人推行无辅助动力源车辆以避免影响交通
公共汽车相较

缺少辅助动力源的普通无轨电车只能跟依照预定的路线行驶,灵活性较差。在没有专用车道的情况下,发生电车线事故时,可能会因为车辆停驶造成交通拥堵。

在规划投资及城市景观上,无轨电车需要整流变电站和电车线,前期投资成本较高,且需占用城市空间、影响街道净空,车辆运转路线调整复杂。

轨道交通相较

无轨电车一般没有独立路权,其正常行走容易受到共用道路的其他车辆和行人的影响,驾驶要求高,运输效率较低,载客量较小。

现代发展

相比路面电车,无轨电车在北美欧洲有部分发展。供电方面,整流站已广泛采用电子电脑自动监控[参 8]并逐步实现小型化;车辆动力方面,交流驱动技术逐渐取代了直流驱动技术[参 11];电车线方面,能够适应车辆高速行走的高速电车线枢纽件也逐步替代了老式电磁式分、并线器。[参 8]

在中国大陆,1980年代之后有部分城市开始逐渐以柴油为燃料的公共汽车取代无轨电车,西安兰州等城市以无轨电车灵活性低、营运成本高为理由将其舍弃。上海于2006年起试验一种在停车站短时充电即可脱线行走「电容蓄能式」的「电动客车」取代部分无轨电车。[参 12]而后上海依旧与北京广州武汉青岛济南杭州等城市一样基于环保、节能等理由决定保留或更新发展现有的无轨电车系统。由于国家政策层面更多的是给予电动客车经济补贴,而不针对无轨电车[参 13],导致双动源无轨电车经过部分技术改造后被冠以「在线充电式纯电动客车」[注 4]的新名称出现。

中欧多国于2010年联合签署「无轨电车计划(TROLLEY project)」,旨在实现可持续的无轨电车系统实施战略、开发促进无轨电车作为环保交通模式的创新方式、「重塑」和更新无轨电车在中欧的形象。[参 14]

2011年,石油输出国组织成员国沙乌地阿拉伯首都利雅德的沙特国王大学新校区建成了由12辆长约19.5米的铰接式空调无轨电车组成的系统,供校内学生通勤之用,其中一辆用于接送沙乌地阿拉伯王室成员及显要人物。

2012年1月,义大利南部古城莱切开通了2条无轨电车市区公车线,并计划增加至3条,线网全长28千米。该系统营运车辆共12辆,均为装配有柴油引擎的12米级单机双模式无轨电车。

2012年7月16日,英国交通部核准了在利兹投资2.5亿英镑建设名为「新一代交通(Next Generation Transport, NGT)」的新型无轨电车系统的规划;2016年5月12日,该规划由于在2014年的公众意见调查中受到较多反对而未获交通部批准。[参 15]该市的无轨电车曾于1911至1928年间营运,是英国最早使用无轨电车的2个城市[注 5]之一。

2013年12月20日,匈牙利第四大城市塞格德的公车无轨电车10路线正式开通,该路线连接陶尔扬村与布达佩斯克利尼卡克地铁站,配车为13辆18.75米低底盘铰接空调车,车载能满足脱线行走7千米的锂离子电池。[参 16]该市的无轨电车系统开通于1979年。

德国中部城市埃尔福特2014年计划恢复无轨电车系统,初步定于2016年在连接达博斯泰特与铁路北站的公车9路线上使用无轨电车取代天然气汽车。[参 17]该市的无轨电车曾于1948至1975年间营运。

中华人民共和国首都北京分别于2015年1月和2016年1月开始对公车捷运3号线(BRT-3)和公车捷运1号线(BRT-1)实施「油改电」工程,采用双源无轨电车代替现有的柴油车。[参 18][参 19]上海于2016年6月开工建设延安路中运量公车系统工程,选用的车辆为双源无轨电车,于2017年1月开通试营运。[参 20]保定于2016年9月确定建设2条双源无轨电车公车路线,为该市首开无轨电车系统。[参 21]

瑞士苏黎世:Hess生产的LighTram3双铰接无轨电车,车长24.7m

应用分布

eBRT

无轨电车也应用于公车捷运系统(无轨电车公车捷运electrified bus rapid transit, eBRT),以下列出现有路线:

国家 城市 系统名称 线网长度 开通时间
 厄瓜多 基多 El Trole 24 km 1995年12月17日
 美国 波士顿 Silver Line – Waterfront 2004年12月31日
 法国 里昂 Ligne C1 8.4 km 2006年10月12日
 委内瑞拉 梅里达 Trolmérida 18.2 km 2007年6月18日
 法国 里昂 Ligne C3 12 km 2007年10月30日
 西班牙 卡斯特利翁-德拉普拉纳 El TRAM 7.765 km 2008年6月25日
 法国 里昂 Ligne C2 12.1 km 2011年8月29日
中国大陆 北京 公车捷运3号线(BRT3) 22.95 km 2015年1月15日
 土耳其 马拉蒂亚 Trambüs 20 km 2015年3月10日
中国大陆 北京 公车捷运1号线(BRT1) 15.51 km 2016年1月2日
中国大陆 上海 延安路中运量公车71路 17.5 km 2017年2月1日

相册

注释

  1. ^ 1949年至1980年代,中国的城市的公共汽车公司与电车公司一度分立,由城建部门归口管理;1980年代开始公共汽车公司与电车公司逐渐合并,组建为城市公共运输公司;2000年代以来,城市公共运输公司由城建部门划归交通运输部门领导,改制后的集团公司一般被纳入国有资产监管部门履行出资人职责企业范围。
  2. ^ 因日语的「无轨道(无轨道)」易被理解为贬义「无节操、无规律」,而改作「无轨条(无轨条)」。
  3. ^ トロリーバス,又多被简称为トロバス
  4. ^ 一度也被称为「即充式纯电动客车」
  5. ^ 利兹布拉德福德于1911年6月20日同期启用无轨电车系统,成为英国最早使用无轨电车的2个城市

参考文献

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  17. ^ Rückkehr von Oberleitungsbussen und neue Straßenbahnlinie in Erfurt geplant 
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外部连结

参见

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