摘要：从环境、能源、投资等方面分析了发展低地板轻轨交通的优势;并从独立旋转车轮车辆、制动装置、牵引电机悬挂、电气控制等方面介绍了低地板车辆的主要类型和关键技术，对低地板轻轨系统的线路走向及车辆制造方面提出了建议。
关键词：轻轨交通，低地板轻轨车，关键技术
城市轨道交通作为一个大交通系统，应将各种形式的有轨运输方式包括进来，这其中当然包括轻轨系统。轻轨交通单向高峰小时客运能力为1-3万人次，最高时允许达到4万人次。其运输能力介于地铁与道路公共交通之间，尤其适用于50-100万人的中型城市以及一些大型城市中人口相对集中、居住密度不大的区域。我国50-100万的城市有44座，100万以上的大城市已有35座。这些城市的交通方式，除了北京、上海及广州外，绝大多数采用传统的公共汽车和无轨电车。这种结构单一的传统公共交通方式，己越来越难以满足现代城市民众出行的需要，因此发展多种形式的有轨交通运输已成当务之急[1]。 20世纪80年代以来，城市轻轨车辆技术迅速发展，尤其是低地板轻轨交通以其环境污染小、节约能源、投资少、便于乘降及乘坐舒适等优点而得到广泛应用。
低地板轻轨交通的发展优势
(1)环境污染小
城市小汽车与地面公共汽车排放的废气及产生的噪声已经成为城市公害，使城市居住环境越来越恶劣。相反，轻轨交通采用电力牵引，不产生废气污染，车辆和轨道的良好动力性能使运行时的轮轨振动及噪声进一步减弱。另外，轨道两侧的绿化带也有助于美化环境，减少噪声污染。
(2)节约能源
从每人·km能耗看，轨道交通、道路公共汽车、私人小汽车的能耗比为1：1.8：5.9，可见轨道交通运输方式是最为节能的。而轻轨交通的能耗又低于地铁系统。另外，轻轨等轨道交通的发展，也遏制了由于私人小汽车发展而引起的耗能型分散居住方式的蔓延[2]。
(3)投资少
轻轨与地铁的单位社会成本比汽车低，而轻轨又比地铁低。我国已建、在建、拟建的轻轨交通每公里造价在1.5-3. 5亿元人民币，仅为地铁造价的1/4-1/2。如北京轨道交通13号线的单位造价约为北京地铁复入线的1/4。目前，我国大中城市的建设资金普遍不足，因此轻轨交通相对较低的造价为我国城市交通大发展提供了可能[3]。
(4)乘坐舒适
低地板轻轨系统的车辆减振性能和轨道稳定性能，可保证其运行平稳流畅。此外，较低的车辆地板以及无缝登车踏板，使乘客乘坐舒适。目前，低地板轻轨交通前景被看好的关键一点是方便乘客上下车。
(5)塑造良好的城市形象
低地板轻轨车辆为乘客提供了足够的座位，有着美观的外形设计。在许多国家，轻轨交通已成为城市的一大景观。国外大量调查资料表明[4.5]，人们对于低地板轻轨交通的满意度远高于道路公交系统。在西方某些城市，低地板轻轨车已成了整座城市的象征，提高了居民生活质量，被誉为“城市的宠物”。
2 低地板轻轨车辆的主要类型
1984年，Duewag公司为日内瓦制造的低地板车揭开了低地板车发展的序幕上[6]。1986年，法国车辆制造厂商为南特市第2条轻轨线路制造的3节编组的轻轨车辆，由3节铰接车体组成，两端是870 mm的高地板面动车，中间为350 mm的低地板面拖车。这样，病残人和幼儿可坐在轮椅或小车上从站台直接进人车内。这种结构的车辆问世后，很受用户和乘客的欢迎，标志着轻轨车辆由高、中地板向低地板迈开了关键一步。按技术的复杂程度，现在世界上已经出现了三代低地板轻轨车辆:
(1)第一代低地板轻轨车的中间部分有一个低地板进口，低地板大约占车长的10%-15% %;随后该车经过改进可得到占车长50%左右的低地板。这种类型的车辆采用常规转向架、分段式低地板，车内需要台阶过渡。例如，庞巴迪为荷兰阿姆斯特丹制造的轻轨车辆，低地板部分的地板高度为277 mm，占整个地板长度的13.5%。
(2)第二代低地板轻轨车辆有较长的低地板部分，约占整车的60%-70 %，但车内还需要台阶向高地板区过渡。这种轻轨车辆的中间走行部需要一种全新的安装方式，主要有3种方法:小车轮拖车走行部、独立车轮走行部和独立旋转车轮走行部。例如瑞士Vevey公司为贝尔纳制造的轻轨车就采用了车轮直径为410 m。的小车轮拖车走行部，低地板高度为350 mm，占整个地板长度的72%。阿尔斯通为法国的格勒诺布尔制造的低地板轻轨车采用独立车轮走行部，345 mm高的低地板部分占整个车长的63% o
(3)第三代低地板轻轨车辆为全低地板式。如果动力转向架也采用独立车轮，取消车轴，则动力转向架上方的中间通道也可以做成低地板，两侧车轮突起部分可设置座椅，从而实现100%低地板，地板面距轨面通常仅为350 mm。如西门子公司研制的Combino模块组合式轻轨车辆，就属于全低地板轻轨车辆。
3 低地板轻轨交通的关键技术
现代低地板轻轨交通是在继承了传统有轨电车和地下铁道技术的基础上发展起来的，其基础工程、车辆类型、行车控制以及列车保护、运行管理等一系列技术，都充分体现了上述两者的完美结合。低地板轻轨交通的关键技术主要集中在车辆及控制上。对于其线路形态，由于直接影响城市景观，应布局得当，构思精巧，塑造出一条亮丽的现代化都市流动风景线。
低地板轻轨车是20世纪90年代随着机车车辆由传统产业向高新技术转变，在城市轨道交通方面进行技术创新的结果[7]，包含了转向架技术发展的一系列新成果，如各种轮对径向调整技术、独立车轮技术、独立车轮驱动技术等。这些技术的运用，使得低地板轻轨车走行部分的动力学行为较常规转向架远为复杂[8]。
(1)独立旋转车轮
要想使轻轨车辆的地板面距离轨面小于400mm，采用常规整体轮对转向架几乎是不可能的。于是，人们自然想到了采用独立旋转车轮转向架，并开始逐步认识到低地板轻轨车辆采用独立旋转车轮转向架的优越性和必要性[9]。
当然，独立旋转车轮不产生常规轮对的纵向蠕滑力，因而不具备常规轮对的优点而成为独立车轮的缺点。如:直道上不能自动对中;通过曲线时，若轮轨关系匹配不好，轮缘磨耗较严重;低速时可能产生明显的摇头振动。如果加强踏面及一系悬挂水平刚度的设计，可以避免这些缺点。
(2)弹性车轮
为了降低轮轨滚动噪声，国外轻轨车广泛应用弹性车轮。这种车轮在轮心与轮箍之间加一圈橡胶块(或复合材料)，使之具有缓冲减振、消声、改善轮轨动作用力、延长轮轨使用寿命等功能。采用弹性车轮后，只有轮箍是簧下质量，轮轨冲击和振动大为减轻。国外30年来对弹性车轮的设计和运用经验表明，对轻轨车辆，轴重在15t以下的弹性车轮是成功的。