[分享] 高雄環狀輕軌CAF Urbos電聯車初記

作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 12:31:25
高雄環狀輕軌的CAF Urbos電聯車在11/07晚上就拖到C02車站,
11/08早上恰巧小弟在高雄,就為她和系統型式做了簡單的速記錄~
PS. 各項技術資料以正式官方公布為準,本文章部分資料乃為原廠資料,
並非一定是高雄輕軌列車之相關資料
網誌好讀版:
http://fabg.pixnet.net/blog/post/41625469
純文字版:
在高雄捷運動工之後,由於既有捷運在十字形路網的結構下,難以發揮接駁轉運的
效益,因此高雄市政府開始在2001年起、進行環狀線輕軌系統的規劃,雖然早在
2004年就核定計畫經費與實施方式,但是由於財務與路線規劃的問題,因此遲遲
到2013年6月才正式開工。2014年11月7日晚上,第一組輕軌電車由高雄捷運南
機廠移動至輕軌路線的C2站,準備進行下一階段的實體測試。
高雄輕軌的最初規劃型式,原先參考的系統一直都是來自於承包高雄捷運機電系統
的西門子Combino輕軌電車,甚至在2003年年底到2004年春天之間,還請西門子
公司借用一組要送到澳大利亞墨爾本的Combino輕軌電車、在中央公園鋪設了一段
試乘軌道讓大家搭乘。不過最後,高雄選擇的輕軌電車型式,是來自於西班牙CAF的
Urbos 100型輕軌電車系統,這一套系統最特別的地方,在於她不使用一般的電車線
來供應電力,而是採用了最新的ACR(Rapid Charge Accumulator、快速充電式
超級電容)技術,讓輕軌過去最令人詬病的電車線影響視覺景觀的特性完全獲得解決。
值得一提的是,同型列車也在今年被引進至雪梨作為第二代輕軌電車,高雄輕軌與
澳大利亞輕軌系統之間的淵源,縱使到今天仍舊依然相互輝映着。
高雄環狀輕軌所使用的CAF Urbos 100型輕軌電車,Urbos 100型代表這系列的
電聯車採取的是全車100%低地板設計,也是21世紀輕軌電車的設計主流。近年
來,不管是西門子新一代的Avenio、Alstom Citadis、或是環狀輕軌選用的CAF
Urbos輕軌電車,皆是採用模組化設計,列車多半可以從基本3節編組、依據實際
需求增設列車長度。高雄環狀輕軌的Urbos電車,第一階段將引進9列車、至第二
階段時會採購到24列車提供服務。第一代的Urbos電車採用5節車廂設計,車輛
配置是Mc-S-T-S-Mc,現有車長34.166公尺,車寬2.65公尺,在每平方公尺
站5人的情況下,每列車可載客250人。
如果真的要說和原廠設計的差異,就是針對車門有做了一些調整。在CAF的原始
設計上,兩端的Mc車為1座單片車門、S車為2座雙片車門;高雄所採購的列車為
4座雙片車門的設計,也就是Mc車和S車各有1座雙片車門,車門打開時寬度應可
達1.2~1.3公尺的寬度,可因應水岸輕軌有自行車、輪椅與嬰兒車的載運需要。
由於列車是模組化的設計,因此可添購後續的增結組,最長可以讓列車增節到9節
的配置(Mc-S-T-S-M-M-T-S-Mc),列車長度會增加至43公尺。很多人會問,
輕軌通過路口的影響有多大,如果我們用9節的列車長度、通過40公尺寬度、並
搭配緩衝距離後,所需90公尺空間為長度設計,若列車通過時速每小時18公里
(每秒5公尺)時,大約需要18秒時間,相對於行人通過時間約需40秒。因此,
現有的輕軌電車具絕對足夠的時間能通過路口,唯一需要顧及的,就是平面的
交會車流是否會影響輕軌運行。
不過,高雄捷運從規劃到實際施工的間隔期間,對於輕軌列車技術來說,也是
有比較大突破的年代。過去,輕軌電車技術主要都源自於歐洲,由於歐洲國家
的輕軌系統多數都採取全線架空線供應電力(只有極少數走第三軌)。然而,
架空線對於位處熱帶的高雄,颱風的風損、臨海地區高鹽分與高溼度、以及
對於市區景觀的衝擊等等考量,一直是輕軌推動過程中比較大的阻礙。近年來
隨著電池科技發展,新型蓄電池不僅能在同樣的重量與體積下儲存更多電能,
也給了輕軌電車「釋放」電車線的機會。因此,高雄環狀輕軌在選擇系統形式
時,就不考量有架空線的輕軌系統,當時還一度傳出有可能使用地面第三軌
(把第三軌藏在軌道之間、集電設備在軌道裡面)的設計。不過最後雀屏中選
的CAF Urbos系統,是使用快速充電超級電容的技術,列車在站區透過剛性第三軌
供電,在車站與車站之間則是採用蓄電池行駛。
依據CAF的原廠資料,這一套ACR快速充電超級電容的技術,不只是超級電容本身,
也整合了全列車的機電系統,更妥善地運用每一個可以使用的電力。使用這套系統
的Urbos輕軌列車,在列車離開機廠前,必須要全車充滿100%的電力;列車出發
後,在兩站之間即仰賴超級電容提供車上的所有動力需求;由於列車採用電力回生
煞車系統(最終端的停車應還是採用摩擦煞車以維持停車準確性),列車減速時,
列車的動能會轉換為電能,重新回充到超級電容中;當列車停站時、列車會升起
集電弓,在20秒內進行1次快速充電,充電完成後再出發前往下一站。CAF的設計
中,集電設施有往上的集電弓、以及往下的集電靴兩種設計,目前看起來高雄輕軌
將採用集電弓式集電的手段。這種充電方式最大的好處,就是減少了電力傳輸時的
耗損,但缺點就是必須要在站區設置較大的變電設施,所以在照片的兩側,可看到
設置了兩座電力設備箱體。
筆者走到站區外面,進一步檢視輕軌電車與公車的轉乘環境。高雄市的主要幹線有
許多都採取快慢分隔的形式、但快慢分隔島的寬度僅有1~1.5公尺,因此往往出現
僅有站牌、但是又高達30~35公分以上的窄長型公車站台。當然,現階段輕軌工程
不論是設計或工程範圍都應該未擴及周邊的公車場站,不過對於高雄市而言,輕軌
車站與公車站位的整合,將會是高雄市公共運輸網絡的重要措施,就以第一階段路網
而言,輕軌兩側都有道路的凱旋路沿線(一心路至中華路、C1~C4站之間)、以及
第一階段末端的捷運西子灣站,都是公共運輸場站重要的整合位置。就以目前的佈設
型式來看,不僅公車與輕軌車站尚未整合,就連輕軌車站本體,為了要求與輕軌列車
底盤同高(35公分),也和鄰近的人行道有一定程度的高度差。遮蔽範圍、高度差、
與公車站位整合的這些議題,看似都是簡單而且非核心機電的工程細節,也往往是
捷運工程中最容易被顧問公司在設計階段忽略的內容,但卻是軌道系統完工後,會
影響乘客與營運單位的細節要素之一。這些美中不足之處,如果能夠在正式營運前
逐一補強,讓輕軌沿線的公車設施也能一併進行站位的整合思考與調整,相信對於
輕軌的營運會具有非常良好的幫助。
高雄輕軌第一階段的路線將會採用全面B型路權的方式設計,輕軌的設計方式其實與
A型路權的捷運系統不太相同,也和台鐵有蠻大的落差。由於沒有架空線,輕軌系統
的凱旋路路廊已經被設計成長條型的綠色廊道,並且旁邊使用矮植栽進行隔離。對於
臺灣的公共運輸系統而言,「流動地標」的觀念是臺灣的第一次,但是考量到臺灣的
都市環境,矮植栽的區域中在夜間的動物、或者是誤闖的人流,將會是輕軌系統未來
營運時最大的影響因子,新系統的進入都會有一些互動與適應的時間,這就有待後續
營運時,捷運公司與社區、民眾的宣導與互動了。
輕軌系統與其他公共運輸系統的最大不同,是輕軌系統較注重與整個都市環境、鄰近
公共運輸系統與一般交通系統的整合與互動。雖然輕軌在全球並不是新的系統,但是
對於臺灣而言卻是全新的公共運輸設計思維。同時,預期於2015年正式營運的環狀
輕軌,也會陸續延伸至第二階段,成為臺灣近年來第一座與軌道與車輛系統相互混用
的都市,環狀輕軌也肩負促進高雄捷運整體營收的強心針,究竟輕軌對於高雄都會區
的未來影響是甚麼,就有待後續持續關注了。
作者: zandy8551 (安安)   2014-11-10 12:39:00
好文 推
作者: amilu   2014-11-10 12:42:00
推~
作者: KEYSOLIDER (SOLIDER)   2014-11-10 13:24:00
作者: liyuoh (皇帝-李後主)   2014-11-10 13:30:00
作者: chewie (北極熊)   2014-11-10 13:37:00
推~應該這星期就要動態測試了吧
作者: gigihh   2014-11-10 13:42:00
推。另外想請教原PO,電池供應的電力是只給動力系統嗎?還是整列車都要吃電池的電?例如照明、空調、旅客資訊等。
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 13:47:00
電池會供應全列車的電力...(可能小弟文句沒有寫得很清楚)所以列車一離開車站,就完全仰賴自己的蓄電池供電了....其實並不是新的技術(現有的軌道列車也有這種能力)只是現有列車多數是當作失去電力的最後備援...
作者: chewie (北極熊)   2014-11-10 13:49:00
不是蓄電池是超級電容...如果只用蓄電池是沒辦法只在20秒內充完的 Urbos另有一套蓄電池作為備援一字之差指的是完全不同的東西:P
作者: gigihh   2014-11-10 13:51:00
不知目前有沒有高雄輕軌相關旅客資訊系統的設計資料。一般捷運車站通常會設有資訊顯示與廣播系統,車上通常也會有站名資訊的顯示與廣播設備,這些高雄輕軌應該都有吧!
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 13:58:00
chewie兄,就小弟個人了解,20秒似乎不會完全充完電力耶..http://www.ceci.org.tw/book/100/web/174-189.pdfTo gigihh:您可以參考上面這網站,有一些技術的初步資料車上廣播系統我想會是有的,就看後續可上車參觀時再觀察
作者: chewie (北極熊)   2014-11-10 14:01:00
XD 總之不是直接對電池充電就是了
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 14:03:00
理解理解,我在Blog的原文再做一點修正...感謝指正
作者: gigihh   2014-11-10 14:04:00
感謝fabg大,不過北捷當初設計是沒有月台廣播的,也是後來才加上去,不知高雄軌有沒有月台廣播設備。
作者: chewie (北極熊)   2014-11-10 14:05:00
站名顯示跟廣播現在公車都有了 輕軌列車上當然也會有 站內有LED顯示 但廣播的部分就不知道了...路面電車有些有(如長崎)有些沒有 通常多路線路電共用月台有廣播(以供辨識) 專線專用的話就不見得需要...
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 14:15:00
chewie兄:Blog原文做了文字修正,您再看看(也寫了致謝)
作者: chewie (北極熊)   2014-11-10 14:18:00
不用謝啦XD 我也是看JR副總工的資料.. 再推您的整理!http://goo.gl/XTG17T 副總工的回覆 保固5年 超級電容可充放電100萬次,約10年壽命 蓄電池可充放電10萬次,約2年
作者: Akulamaru (Akula)   2014-11-10 14:42:00
本來在想這樣集電弓每站都要升弓降弓會不會很容易操壞不過突然又想到既然它只有在站內停車才會使用
作者: young90405 (衝衝阿盛)   2014-11-10 14:43:00
作者: Akulamaru (Akula)   2014-11-10 14:44:00
那就不用考慮行進間要保持接觸,氣缸壓力、集電弓和電車線強度都可以降低,也可以做小一點,不用考慮磨損所以好像也不見得那麼容易壞?
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 14:49:00
集電弓就要看她怎麼設計的...但是減少行進磨耗是真的
作者: gigihh   2014-11-10 14:53:00
升弓應該是自動的吧!要不然司機忘了升弓不就慘了。
作者: qooisgood (不告訴你)   2014-11-10 15:03:00
推對了 超級電容不等於電池 一個是物理充電一個是化學充電 本質上是不同的東西
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-10 15:25:00
感謝指正,BBS這邊原文也做修改了,避免大家誤解...
作者: ewings (火星人當研究生)   2014-11-10 18:02:00
超電容唯一的用途是當成電池的"快取",延長電池的壽命,不然超電容的蓄電力只有電池的1/300另外ACR用的是鎳氫電池,循環充電次數不到一萬次,10萬次哪個只是可用次數,廠商都會拿比較寬鬆的定義讓數字好看。另外因為鎳氫的記憶效應嚴重,所以兩年就掛掉很正常,這個數據倒是比較老實噯呀,上面寫錯了,因為是鎳氫電池,所以ACR上的超電容的功率密度是電池的1/200。100公斤的超電容存的電只相當於半公斤電池
作者: cbate (自由是用錢買不到的)   2014-11-10 18:29:00
未看先推
作者: vios (星辰)   2014-11-10 18:43:00
push!
作者: lidongyun (Dong)   2014-11-10 18:53:00
推好文
作者: Kagami3421 (卡加米)   2014-11-10 19:25:00
作者: ohsI (阿奇)   2014-11-10 19:55:00
扌隹
作者: peter921 (PP)   2014-11-10 20:38:00
能問一下高雄輕軌的鐵軌型式…不會容易被異物卡住嗎?
作者: sunforest (河馬)   2014-11-10 21:09:00
電聯車車頭有排障器ACR裡的鎳氫電池是備用的,主要還是以電容充放電
作者: ewings (火星人當研究生)   2014-11-10 22:30:00
ACR裡面鎳氫電池存有30kWh,超電容只有7.8kWh就算是只用最大輸出的1/10,一組ACR的超電容也只能撐10分鐘http://ppt.cc/tUjd運作時也是使用hybrid模式,只是超電容的使用次數較多
作者: krishuang (五柳先生)   2014-11-10 23:05:00
作者: pikakami (我買不起徠卡)   2014-11-10 23:42:00
推優文
作者: foregather (foregather)   2014-11-10 23:42:00
鎳氫? 以高雄的溫度這下應該真的活不久了吧?還一點是, S不賣Combino很久了,那已經是上上一代的車
作者: ewings (火星人當研究生)   2014-11-11 00:03:00
豐田PIRUS的電池保固10年,ACR的電池部份只保固兩年,只能說廠商不笨
作者: fabg (藍天.翱翔)   2014-11-11 08:23:00
感謝f兄指正,原文已修改為Avenio進一步查詢,Avenio其實是從Combino Plus衍生的下一代輕軌並且在UITP 2009年年會時正式被定名,雖然官網還有Combino但是現在買到的電車應該都是Avenio了...

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