轨道车辆制动设备产业国外发展分析

第一节 国外轨道车辆制动设备产业政策实施

1、国外城市轨道交通建设的融资

（1）多方出资

德国各城市的地铁轻轨建设资金60%出于联邦政府，其余由州、市政府承担。巴黎的地铁建设资金，40%来自中央政府，40%由大区政府提供，另外20%由巴黎地铁公司自筹解决。法国其他城市的公共交通建设资金按比例分摊，其中政府33%.企业以交纳建设管理费的形式分担34%，使用者分担33%，日本轨道交通的建设资金采取国家补贴、地方投资、发行债券、民间集资和地铁公司自筹等多渠道筹资的办法。在丹麦，市政当局提供全部费用的1/3，运输公司的参股人（包括哥本哈根运输局、丹麦国家铁路和丹麦联邦铁路代理处）提供其余的2/3。

（2）财政税收政策

一些国家规定购买交通建设债券的金额不计入当年应税所得，鼓励了市民购买交通建设债券的积极性。在德国，每公升汽油收取1马克的城市轨道交通税，用于各城市的地铁和轨道交通建设。

（3）土地有偿转让

政府另一种形式的补偿就是转让土地的使用权和开发权。利用快速轨道交通沿线的土地，通过转让土地使用权或从事房地产开发获得资金，这在香港和新加坡均取得了成功。

（4）其他

还有BOT方式，BOT是政府同私营部门的项目公司签定合同，由该项目公司筹资设计，并承建一个具体项目，在双方协定的一段时间内，项目公司通过经营该项目，偿还该项目债务，并收回投资，协议期满后，项目无偿转让给所在国政府。曼谷的高架地铁就是由香港华基泰公司通过在泰国的联营公司华荣公司采用BOT方式进行建设的。

香港地铁是以政府划拨沿线土地给地铁公司，由地铁公司进行房地产开发和商务经营方式获得资金，政府为支持地铁建设还认购了约85亿港元的公司股份。

2、政策、法规对城市轨道交通建设融资的保证

美国于1982年公布了《陆上运输援助法》，改革了原有的税制和税率，使其更趋向合理，增加了建设资金的来源，加快了交通建设的速度。这种将法律与经济管理、行政管理挂钩，相互紧密配合，适当调整改造的做法，既保证了交通建设的财源，又促进了交通设施的建设。在德国更有许多法律和规章，如：地方交通财政资助法（GVFG）、铁路与公路交叉法（EkrG）、成立德国铁路股份有限公司资助法（DBGrG）、近程公交财政区域分配法（RegG）和德国铁路扩建法（BschwAG）等。这些法规对城市轨道交通项目的投资前提和投资规模作了进一步的规定，按其轻重缓急程度做成需求计划，并规定每年都有固定的资金分配给各州和地区，用于兴建和改建近程公交系统，且每年都有所增加。

第二节 国外重点国家或地区发展现状

一、美国

美国的轨道车辆制动系统主要生产商是美国西屋制动公司。

美国西屋制动公司是具有140余年历史的世界轨道行业奠基者及领跑者，其140年前制动系统的发明奠定了当今世界轨道交通制动领域的基础。目前美国西屋制动公司轨道领域产品已向多元化发展，涵盖高速列车、机车、货车及城市轨道交通领域。

美国100万人口以上大城市中都有庞大的轨道运输系统，城市规模越大轨道运输网也越发达。并将其细分为通勤铁路、轻轨铁路和重轨铁路三类。此外，还有少量的轨道缆车、轨道导向车等。

美国联邦政府和地方政府认识到在城市交通中，轨道运输社会成本最低、社会效益最好，为此，在各大城市的公交运输局下设立专门机构管理轨道运 输系统，并建立专项基金扶持城市轨道的发展,每年还从联邦和州的财政中拨款维持轨道系统的运营，使城市轨道系统得以保持较低的票价水平。

1998年，美国总统克林顿签署了“21世纪运输平衡法（TEA-21）”。TEA-21法令的宗旨是，改进安全、保护环境、增加就业、重 建美国运输基础设施、协调发展各种运输方式。TEA-21法令提出，不仅要在高速公路、桥梁方面进行投资，还将在公共运输系统、联合运输和诸如智能运输系 统这类先进技术领域进行投资，并提出了创纪录的投资额度，列入国家财政预算。

二、欧洲

英国的铁路在世界曾居领先地位，第一条铁路是在1825年开通的。各大主要铁路公司都在1948年实现了国有化，由英国铁路局负责运营。乘 客服务网由快速城际列车、城市区间列车及遍布大都市往返交通系统组成。海底隧道由英吉利海峡隧道营造公司负责运营，这条线路将英格兰、苏格兰、威尔士与欧 洲大陆的铁路交通系统连接到了一起。伦敦和格拉斯哥拥有地铁服务系统，近年来，英国人对发展轻轨列车及恢复有轨电车的兴趣也在增长。

2000年7月，英国运输部制定了2000至2010年交通运输战略规划。其使命是克服拥挤与污染问题，创造一体化运输环境，选择更快、更 安全、更可靠的道路旅行和其他的公共运输方式。规划描述到2010年时运输系统的状况是：地方与国家级的现代化、高质量公共运输，人们有更多的旅行选择， 且更多地使用公共交通；更多的轻轨系统和富有吸引力的公共汽车服务，通达性良好，跟其它运输方式功能互补，融位一体；社区规划、交通连接和土地利用规划更 合理，上下半出行更容易；发车频率更高、可靠、快速的城际间现代高速列车。

2004年7月，英国政府又公布新的交通政策，这项新政策详细阐述了从2005年到2015的10年间，政府将如何使用超过1.5亿英镑的资金来缓解交通堵塞、改善铁路和公路运输服务。此外，包括地方政府资金在内的公共费用预计将吸引几十亿英镑的私人投资。

英国交通预测专题组还对2020年英国交通产业发展的趋势作出了基本的估计。在铁路方面，新的界面技术的应用将加速公路与铁路之间的转换，降低成本，提高效率，列车控制技术的改进将使高速列车与低速货车能互相协调，市区铁路及伦敦地铁将 实现自动化；在长途货物运输上铁路仍占很大份额。此外，电车将得到改进，新型电车将更小、更轻、更廉价。关于那些今后5—10年可能进入实用阶段的技术， 专题组的预测为：铁路技术：可倾且改进的悬挂系统、基于传输的列车控制、无线电信号、在自动监控及分析中普及传感器应用、轻型及复合材料在车辆及构件中的 应用、有关信号控制及建筑的模型设计应用、列车自动保护、卫星定位、地铁列车自动控制。

三、日本

日本经济发达，城市化进程迅速。由于城市人口的显著增加，城市建设规模也在相应扩大，交通状况日益恶化成为日本城市的主要问题。在过去几十年中，日本致力于发展和完善城市交通网络，轨道交通系统的建设取得了明显的成效，为城市交通提供了最佳组合条件和多种可选方式。

日本未来轨道交通的发展方向是：继续构筑使用方便、高质量的轨道交通网络。日本的轨道交通网建设从现状来看，似乎已经完成，但实际上仍存在 许多问题。主要表现为：除新干线外，既有干线铁路的提速还滞后于旅客的需求；大都市圈铁路的通勤、通学运输仍然未能消除超员现象；轨道交通部门之间的合 作、轨道交通与其他交通工具之间的衔接尚有不顺畅之处；必须应对已经到来的高龄化需求；国民的价值观为高级化和多样化，在生活方式上注重宽松和舒适。因 此，日本今后的轨道交通建设重点在于便利服务，除了要继续对既有装备进行更新改造外，将把提高质量放在第一位，以构筑满足当前和未来乘客需要的高质量的轨 道交通网络。

日本是世界上轨道交通技术应用得比较娴熟的国家之一，日本绝大多数客运列车是电气化列车，并且每年大约制造出2000节客车车厢，其中97%是电气化列车。关于制动系统，日本更是拥有先进的技术。
如今，日本绝大多数客运列车是电气化列车，并且每年大约制造出2000节客车车厢，其中97%是电气化列车。在1955年，电气化列车开始安装拥有电磁阀（solenoid valve）的空气制动装置，从而使得制动效果得到显著改善。

与此同时，动态制动（dynamic brake），也称之为再生制动，开始得到推广。当1964年东海道新干线路段开通时，列车采用了两套制动系统，一个是空气制动，另一个是动力制动。1970年，制动效果更好的电力控制空气制动系统（electric command air brake system）开始推广，被运用于新干线和窄轨动车组。

第三节 国外轨道车辆制动设备产业新技术应用情况

针对目前城市轨道交通中广泛应用的再生制动技术，如果采用车辆吸收电阻吸收地铁列车运行过程中的再生能量，则将带来隧道和站台内的温升问题，同时也增加了站内环控系统的负担，造成大量的能源浪费并使地铁的建设费用和运行费用增加。为了降低隧道洞体和车站内温度并提高洞内空气质量，应当进行再生能量吸收的相关技术系统研究并在地铁工程中使用成熟的再生能量回收装置。

第四节 国外轨道车辆制动设备产业发展预测

城市轨道车辆有多种类型，与干线轨道车辆相比，对城市轨道车辆制动装置的要求与之有许多共同之处，即不但要安全可靠，操作灵活，而且制造、检修成本要低廉。但由于城市轨道车辆具有站间距离短，列车调速、停车比较频繁，起动快、制动距离短、乘客波动大等特点[4]。同时，还应具有各种载客量下保持基本一致的车辆制动率的性能。所以又有别于铁路干线机车，其制动方式一般均采用电气制动为主、空气制动为辅的空电联合制动方式。

利用电机的可逆原理，在制动工况时把牵引电动机变为发电机，将列车的动能变为电能。这时，牵引电动机轴上的反向转矩，作用在动轮上形成制动力，称为电气制动。电气制动时牵引电动机所产生的电能，如果利用电阻使之转化为热能散掉，称为电阻制动或能耗制动。如果将电能重新反馈回电网中去加以利用，就称为再生制动或反馈制动。

1、电阻制动：直流串励牵引电动机在进行电阻制动时，按其接线方式可以有两种。

1）他励式电阻制动:把串励绕组改由另外电源供电，电枢绕组与制动电阻Rz相联接的方式叫他励式电阻制动，改变他励绕组的励磁电流和磁通，可以调节电机的制动电流和制动力。

2）串励式电阻制动:牵引电动机励磁绕组反向与电枢串联，再接到制动电阻RZ上，电机仍保持串励形式，这种方式虽不需要有额外的磁场电源，但是需要改变RZ的大小来调节制动电流和制动力。城市轨道交通车辆采用斩波器与制动电阻并联，通过改变斩波器的导通比来调节电阻。

电阻制动对于提高列车运行安全和改善运行指标具有重大意义。而电力机车的优点之一是可以进行电阻制动，列车采用电阻制动具有以下优点[5]：

1）提高列车运行的安全性。列车除机械制动系统外，由于配备了电气制动系统，因而提高了列车运行的安全性。

2）减少了闸瓦和轮缘磨耗。机械制动时，接触表面温度很高，闸瓦和轮缘的磨耗十分严重。

3）提高了列车下坡运行速度。采用机械制动时，列车下坡速度波动较大，使列车平均下坡时速下降。

4）节约了能量。采用电阻制动可使列车的动能得到较好地利用。

5）易于实现制动力自动控制。与再生制动相比较，电阻制动控制电路比较简单，制动力调节十分方便，可以采用恒流、恒速或恒制动力闭环控制，以及实现粘着、功率、电流、安全整流和速度各种极限限幅控制。电阻制动的主要缺点是低速时，制动力直线下降。

2、再生制动：它是除电阻制动外，另一种更有经济效益的电气制动。在干线电力机车上，再生反馈电能可供其他机车牵引或其他工矿企业使用，所以具有巨大的节能效益。但是，再生制动由于存在以下问题[6]，在我国交直型电力机车上未能大力推广。

1）交直型电力机车再生制动时功率因素低。晶闸管相控机车的主要缺点之一是功率因数低，尤其是再生制动时更低。

2）谐波成分增加，对电网干扰较大。

3）再生制动的控制系统比较复杂。

4）再生制动机车必须采用全控桥对触发系统可靠性要求高。

5）机车采用电气制动时，制动力集中于机车动轮上，不像空气机械制动，制动力是通过机车车辆的闸瓦均匀地作用于整个列车上。

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