重庆跨座式单轨曾是山城救星,一条轮胎却要研发七年才能用,21万公里就得换

2026年,重庆15号线进入试运行,设计时速140公里,一列车能塞进2428人。

重庆跨座式单轨曾是山城救星,一条轮胎却要研发七年才能用,21万公里就得换-有驾

二十年前,重庆第一条轨道交通2号线开通时,列车是骑在一根混凝土梁上跑的,用的还是橡胶轮胎。

可后来的1号线、4号线、5号线,甚至正在挖洞的7号线、17号线,全都不再使用这种制式。

当年解决山城爬坡难题的功臣,怎么就走到了不再被复制的地步。

01

2003年,重庆轨道交通公司的人在国内跑了一圈,要找一家能造出单轨列车轮胎的工厂。

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那时候,2号线还在建设,轨道梁一根根立起来,但列车脚下最关键的部件——走行轮胎,几乎全靠进口。

进口意味着价格被人攥在手里,交货周期、技术参数、后续的维修更换,每一项都得看别人脸色。

重庆等不起,也花不起这个钱。

他们决定在国内找合作方,自己搞研发。

这可不是把普通卡车轮胎放大那么简单。

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单轨列车的走行轮,要把整列车上百吨的重量,集中在几组橡胶轮胎上,压在一条不到一米宽的混凝土梁表面。

重庆的夏天,轨道梁被晒得滚烫,表面温度能冲到六七十度。

冬天湿冷,下雨是家常便饭,线路最大坡度超过千分之五十,弯道半径小到一百多米。

一条轮胎,必须同时承受巨大的垂直载荷,还要在高速过弯时死死咬住轨道梁,抵抗侧向力,不能打滑,不能撕裂,不能发出刺耳的尖叫。

02

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2005年,国产单轨轮胎的研发在实验室里艰难推进。

橡胶配方改了又改。

炭黑的比例,硫化剂的种类,钢丝帘线的排列角度,每一个参数调整,都要经过上百次试验。

配方太硬,抓地力和减震不行,列车跑起来颠簸,乘客站着都晃。

配方太软,耐磨性扛不住,跑不了几个月就得换。

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研发团队面对的是一道没有现成答案的题。

国际上能造这种轮胎的企业,一只手数得过来,核心技术被封锁得密不透风。

国内连测试标准都没有,得自己从零建。

从配方到轮廓,研发的逻辑一环扣一环。光是确定轮胎的轮廓,就花了一年多。

普通轮胎的断面是个近似椭圆形,单轨走行轮为了增大与轨道梁的接触面积,断面更宽更平。

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但宽到多少,平到什么程度,既能保证摩擦力,又不会因为接触面太大导致滚动阻力飙升,全靠一次次建模仿真和台架试验去摸索。

03

2008年,第一批国产样胎终于从生产线上下来。

研发团队还没来得及高兴,更难的关卡来了——装车试验。

样胎先要上试验台。

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一台巨大的转鼓试验机,模拟轨道梁的弧面,施加几十吨的压力,让轮胎在上面日夜不停地转。

测试耐磨性、抗切割能力、高速耐久性。

试验机的数据记录堆了厚厚一摞。

台架试验过了,才能上空车。

深夜,2号线的末班车回库后,维修人员把一列车的进口轮胎卸下几个,换上国产样胎。

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列车在夜间空载跑圈,传感器实时传回胎压、温度、振动频率和胎面变形数据。

空载跑了几千公里没出大问题,下一步就是重载。

沙袋搬进车厢,模拟高峰期车厢里挤满人的重量。

重载试验中,一条样胎在弯道处出现异常磨损,胎肩部位的温度比进口胎高了十几度。

整个试验暂停,轮胎拉回实验室切片分析。

04

2010年,距离当初立项已经过去近七年。

国产单轨走行轮终于通过了最后一道考验——正线载客试验。

白天,装着国产轮胎的列车正常载客运营。

没有人知道脚下那节车厢的轮胎,刚刚经历了七年的闯关。

技术人员每天凌晨跟车检测,记录胎面磨损量、胎压变化曲线。

累计试验里程超过六万公里,数据全部达标,国产轮胎才拿到正式上线的批文。

第一批投入使用的国产轮胎,设计寿命大约五万公里。

听起来很长,但对于每天在轨道上跑几百公里的列车来说,五万公里也就是一两年的事儿。

一条轮胎从橡胶原料变成成品,要在硫化机里高温高压待上几个小时,成本是普通卡车轮胎的数倍。

一列车几十条轮胎,两年左右就得换一轮。

这还不算导向轮和稳定轮。

导向轮在轨道梁侧面滚动,防止列车跑偏;稳定轮在转向架底部,拉住车体不侧翻。

它们尺寸小一些,但同样要承受巨大的侧向力和振动,寿命也不长。

05

2012年,国产轮胎的改进一刻没停。

橡胶配方继续优化,钢丝帘线的结构从两层改成三层,轮胎的骨架更结实了。

胎面花纹也改了好几版。

花纹太深,滚动阻力大,费电。

花纹太浅,雨天排水不行,摩擦力不够,列车下坡时制动距离会拉长。

设计团队在能耗和安全之间反复权衡,找那个微妙的平衡点。

改进后的轮胎,寿命从五万公里慢慢提到了十万公里。

还没完,目标远不止于此。

实验室里,新一代的橡胶复合材料正在测试。

加入纳米级的二氧化硅,提高抗撕裂性能;调整硫化工艺,让橡胶分子链交联得更均匀。

又过了几年,轮胎寿命摸到了十八万公里的门槛。

十八万公里,意味着换胎周期从两年延长到了四年多,运营成本肉眼可见地往下降。

06

2023年,经过最近两年的线路验证,最新一批国产单轨轮胎的寿命突破了二十一万公里。

这已经是当初的五倍。

从五万到二十一万,背后是二十年的材料攻关、工艺迭代和无数次的线路实测。

但二十一万公里,放在轨道交通这个大系统里,依然称不上长寿。

钢轮地铁的车轮,由锻钢或铸钢制成,经过精密加工,与钢轨的接触是硬碰硬。

虽然也有磨损,但钢的硬度摆在那里。

正常运营条件下,钢轮的使用里程通常能达到百万公里级别。

有些线路维护得当,跑了两百万公里才需要镟修。

胶轮和混凝土梁的摩擦系数,天生比钢轮钢轨大。

摩擦力大,爬坡和加速是优势,重庆2号线李子坝站穿楼而过的那段大坡道,单轨列车轻轻松松就上去了。

但物理规律是公平的,优势的另一面就是磨损更快。

07

换轮胎这件事,远比想象中麻烦。

这不是在路边汽修店,千斤顶一打,扳手一拧,半个小时搞定。

单轨列车换胎,意味着这列车必须退出运营。

少则一天,多则好几天。

列车开进车辆段的检修库,维修班组先把转向架四周的护板拆掉。

走行轮、导向轮、稳定轮,一组一组检查。

胎面磨损到极限标记的,拆。

胎侧有鼓包或裂纹的,拆。

拆一条走行轮,液压扳手先把巨大的螺栓松开,再用专用吊具把轮胎从轮轴上拉出来。

一条胎几百斤重,全靠设备和经验丰富的师傅配合。

换上新胎,只是第一步。

紧接着是胎压调试。

单轨轮胎内部充的不是普通空气,而是氮气,压力需要精确设定。

胎压高了,减震变差,乘客感觉颠,轮胎中间磨损加剧。

胎压低,承载能力下降,胎肩磨损加快,还有脱圈的风险。

每一组轮胎的胎压,都要根据它所在的轴位、当季的温度和线路的坡度进行微调。

08

胎压调完,还要做动态测试。

列车在车辆段的试验线上低速跑圈,技术人员拿着检测仪,贴着轮胎听异响,拿红外测温枪扫胎面温度。

确认一切正常,这列车才能重新排进运营计划。

整个过程,需要检修工、电工、胎压监测技术员、调度员多个工种配合。

占用的人力、设备、时间,折算下来都是成本。

而且,因为换胎频繁,车辆段必须常年备着一整套轮胎库存。

走行轮、导向轮、稳定轮,不同轴位、不同磨损程度的备件,占着仓库,压着资金。

换下来的旧轮胎,处理也是个难题。

几十条几百斤重的橡胶轮胎,不能随意丢弃。

回收再利用的成本,又是一笔长期账。

钢轮地铁的车轮,磨损到限后,上镟床车掉一层,又能继续用,反复镟修好几次,寿命极长。

而胶轮的回收处理则复杂得多,成本更高。

这些隐性成本,从采购、更换、库存到报废处理,贯穿了列车整个二三十年的运营周期。

09

胶轮的滚动阻力也更大。

有行业资料对比过,橡胶轮胎在混凝土表面的滚动摩擦阻力,能达到钢轮在钢轨上的数倍。

这意味着什么。

同样拉一列车的人,跑同样的距离,单轨列车要消耗更多的电。

重庆2号线、3号线,每天上百趟列车在线上来回跑,爬坡上坎,加速减速。

阻力大一点,日积月累,电费账单上的数字就往上跳一大截。

2号线刚开通那几年,单轨的能耗问题还不算特别突出,因为线路短,列车少。

后来3号线一开通,从南岸到江北,贯穿整个主城区,单日客流量几十万人次,能耗的差距就被急剧放大了。

另一个烧钱的地方是道岔。

普通地铁的道岔,就是移动两截钢轨,让列车拐弯。

单轨的道岔,移动的是整段混凝土轨道梁。

一段梁几十吨重,底下是巨大的转辙机械,靠电机或液压装置推动,把它从一条线平移到另一条线。

这种关节式的道岔,结构复杂,零部件多,维护要求极高。

重庆高温多雨,道岔的机械部件容易锈蚀,转动关节要定期注油润滑,电气控制系统的防水防潮也是常年紧绷的神经。

一条线路上,但凡有几个道岔出了故障,整条线的运营间隔就得拉大。

10

单轨在建设阶段,确实能省下不少钱。

它的轨道梁是细长的混凝土柱子加一根梁,架在空中,占地少。

爬坡能力强,转弯灵活,可以顺着山势和道路走向绕来绕去,不用像地铁那样非要挖一条直直的大隧道。

重庆渝中半岛,房子密密麻麻,道路弯弯绕绕,地底下还有防空洞和复杂的地质结构。

当年修2号线,要是用传统地铁,拆迁量和隧道挖掘成本,高得难以承受。

单轨的高架方案,让重庆用相对低的代价,迅速拥有了第一条轨道交通线。

2号线沿着嘉陵江边蜿蜒,穿过李子坝的居民楼,成了全国独一份的城市景观。

后来的3号线,跨越长江和嘉陵江,连接起南岸、渝中、江北和机场,长达五六十公里,也是单轨制式在山城的一次极致发挥。

但把时间轴拉长到二十年、三十年,运营维护的成本曲线,和建设成本曲线是两条不同的走向。

轮胎的频繁更换、更高的电能消耗、复杂的道岔养护、备件库存的长期压力,一笔一笔加上去,单轨在全生命周期里的经济账,优势就不再那么明显。

尤其是当重庆的轨道交通网络,从一两条线扩张到十几条线,几百公里的时候。

11

2011年,重庆轨道交通1号线开通。

这是重庆第一条钢轮钢轨地铁线。

从朝天门到大学城,穿过了主城最繁华的地段,也钻进了中梁山的隧道。

1号线的列车,脚下是标准的钢轮,跑在标准的1435毫米轨距钢轨上。

和2号线、3号线完全不同。

这个选择,在当时已经透露出一些信号。

重庆不再只盯着爬坡和拆迁成本,而是开始考虑更大规模的网络化运营。

钢轮钢轨的优势,在1号线之后逐渐显现。

它的产业链极其成熟。

国内能造地铁车辆、车轮、钢轨、信号系统的企业,成规模、成体系。

任何一座城市要修地铁,招标文件一发,应者云集。

零部件标准化,不同城市、不同线路之间的技术和设备可以通用,维修人员的培训体系也是现成的。

单轨的车辆、轮胎、道岔、信号系统,供应商少,定制化程度高,每开一条新线,很多东西几乎要从头再来。

12

2018年,重庆轨道交通的客运压力已经和十年前不可同日而语。

3号线的日均客流量逼近百万,高峰期车厢里挤得像沙丁鱼罐头。

单轨增加运力的手段,主要是加长列车编组。

3号线从最初的六节编组,费了很大力气扩到了八节。

车站的站台长度是固定的,要加长编组,就得改造站台,加装屏蔽门,调整信号系统。

八节编组,已经逼近了跨座式单轨作为城市骨干线的运力天花板。

再往上扩,站台没法再延伸,轮胎的承载能力、车体宽度都到了极限。

同样是八节编组,钢轮地铁的单列载客量可以轻松超过两千人,甚至接近三千人。

而且,地铁的列车宽度通常能达到三米左右,单轨列车因为要骑在单根轨道梁上,车体宽度受到稳定性的限制,一般更窄一些。

更宽的车体,意味着更大的站立面积,更多的座位,更强的疏散能力。

当一条线路的客流需求奔着日均百万人次去的时候,单轨的运力瓶颈就变成了一个无法回避的硬伤。

13

2026年,重庆轨道交通15号线进入试运行阶段。

这条线设计时速一百四十公里,列车宽度三米三,单列最大载客量两千四百二十八人。

它连接起重庆的几大城市组团,强调快速通勤和大运量运输。

正在建设的7号线、17号线、24号线、27号线,无一例外,全部采用钢轮钢轨制式。

这些新线路,不再仅仅是为了解决有没有轨道交通的问题,而是要撑起一个超大城市的高效运转骨架。

速度是一个关键指标。

单轨列车受橡胶轮胎和轨道梁摩擦发热的限制,最高运营时速一般在一百公里左右。

钢轮地铁则可以轻松跑到一百二十公里,甚至一百四十公里。

对于跨越城市组团、线路长度动辄四五十公里的新线来说,更高的速度意味着更短的通勤时间,更强的城市空间整合能力。

互联互通也是重要考量。

重庆的轨道交通网络越织越密,不同线路之间的车辆调配、资源共享、信号兼容,在钢轮钢轨这个统一标准下,远比混用单轨和地铁两种制式要顺畅得多。

14

单轨并没有从重庆消失。

2号线和3号线,依然是重庆轨道交通网络里最繁忙的线路之一。

每天,无数人乘坐它们穿楼跨江,上班回家。

这两条线,已经深深烙印在重庆的城市肌理里,成了外地游客必打卡的体验。

它们的列车还在跑,轮胎还在换,维修库里的师傅们还在和那些几百斤重的橡胶轮胎打交道。

国产轮胎的寿命已经做到了接近二十一万公里,成本比当年进口时大幅下降,技术完全自主可控。

只是,从重庆目前公布的每一轮建设规划来看,新的单轨线路再也没有出现过。

曾经在特定历史条件下,最适合重庆的那个选项,完成了它的使命。

它让重庆在资金有限、地形复杂的二十年前,抓住了轨道交通发展的黄金窗口。

但当城市的骨架拉大,客流的需求升级,网络的复杂性成倍增加时,更标准、更通用、运力上限更高、全生命周期成本更可控的钢轮钢轨,自然成了更理性的选择。

15

2019年,重庆轨道交通的日均客流量突破三百万。

2023年,这个数字在节假日高峰期能冲到四百多万。

数百万人的日常出行,压在几百公里长的轨道网络上。

每一列车、每一条轮胎、每一段钢轨,都在承受着实实在在的考验。

选择哪种制式,从来不是一个简单的技术优劣问题。

它是城市规模、财政能力、地形条件、产业配套、运营经验,在时间轴上不断权衡和修正的结果。

当年2号线通车时,很多人第一次坐上骑在单根轨道上的列车,看着嘉陵江在脚下流淌,觉得这就是未来的样子。

二十多年后,时代以另一种更庞大、更复杂的方式到来了。

重庆的轨道交通网,正在向一千公里冲刺。

新修的线路,钻进更深的地下,跨过更宽的江面,跑出更快的速度。

而最早的那两条单轨线,依然在高架上安静地运行,橡胶轮胎摩擦混凝土梁的声音,成了这座城市独特记忆的一部分。

本文依据:《中国橡胶》期刊关于国产单轨轮胎研发历程的报道;重庆轨道交通集团公开的线路规划与建设信息;跨座式单轨车辆走行轮胎技术标准文件;城市轨道交通运营成本与能耗对比行业分析报告;重庆市城市轨道交通建设规划(2020-2035年)

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