天蓝思维:考文垂VLR成型

汽车工业笼罩着中部地区。一个庞大的高速公路和A级公路网络环绕着英国的腹部，连接着大都市伯明翰与其相邻的小城市伍尔弗汉普顿和考文垂，并连接着英格兰的北部和南部。西米德兰兹郡也是英国汽车制造业的主要地区，阿斯顿·马丁(Aston Martin)和捷豹路虎(Jaguar Land Rover)等原始设备制造商的所在地，以及该行业供应链中无数重要环节。由于汽车是如此明显的主导力量，其他模式经常屈居次要地位也许并不奇怪。

考文垂市议会负责就业、再生和气候变化的内阁成员吉姆·奥博伊尔在接受《工程师》杂志采访时表示:“我们该地区的公共交通系统没有按照应有的方式连接起来，也没有按照应有的方式整合起来。”

区域聚集城市的性质在这种脱节中发挥了作用。作为西米德兰兹联合管理局(WMCA)的一部分，西米德兰兹交通局发挥着首要作用，但索利赫尔、达德利和沃尔索尔等地不可避免地有自己的优先事项，该地区的城市也是如此。然而，人们普遍认为，该地区的可持续未来需要更少的私家车出行和更多的低碳公共交通。根据欧博伊尔的说法，有轨电车扮演着重要的角色。

他说:“一旦你铺设了轨道，人们就知道它要去哪里，所以它就有了模式转换。”“它让人们离开他们的车，因为他们知道它会去他们想去的地方。这不是一夜之间就能改变的。其次，这会吸引投资。”

多项研究表明，有轨电车被认为比公共汽车更可靠、更方便，也是一种更愉快的旅行方式。当涉及到使用时，这些观念是至关重要的，让人们从私人车辆转向公共交通。但传统轻轨的价格与这些崇高的公众观念相匹配，正如最近在诺丁汉、爱丁堡和西米德兰兹郡的有轨电车项目所证明的那样。

奥博伊尔说:“米德兰地铁目前正在扩建，每公里成本为1亿英镑。”“这种成本是不可持续的。”

对于像伦敦这样的大城市来说，花费这些数字可能是有意义的。密集的人口和高利用率为从中央政府寻求资金提供了更有力的理由，因为居住在M25之外的人都非常清楚。对于像考文垂这样的小城市来说，修建每公里5000万至1亿英镑的新有轨电车轨道根本不是一个选择。考文垂臭名昭著的环城公路证明了汽车的首要地位。这一难题促使考文垂市议会在2016年接触华威制造集团。

“他们说‘我们正在找有轨电车，但我们负担不起’，”WMG材料与制造副教授达伦·休斯(Darren Hughes)解释道。“每公里5000万英镑是不可行的，并提出了一个问题:你能做到每公里10万英镑吗?”你能建一个每公里1000万英镑的有轨电车系统吗?”

WMG提出了一个非常轻轨(VLR)的解决方案。休斯和同事们对新的轨道和车辆技术进行了可行性研究，并从考文垂市议会获得了资金来推进这一概念。考文垂轻轨(CVLR)目前处于演示阶段，测试轨道安装在多个地点，包括华威校园和一个垃圾站，在那里它将暴露于HGV负载。

这种测试是至关重要的，因为这条赛道是CVLR的核心。该系统没有重新发明轮子，而是大量借鉴现有技术，确保互操作性和供应链安全。创新的形式是预制支撑板，由超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)制成。这种材料不含骨料，而是由嵌入的钢纤维加强。

顾名思义，UHPFRC的力学性能远远超过传统混凝土。这使得更薄的石板可以支撑轨道，这反过来意味着在轨道安装过程中，道路不需要挖得那么深。这最终意味着埋在公路下的地下设施的老鼠窝不会受到干扰，与传统有轨电车系统相比，可以节省大量成本。

休斯说:“我们基本上只挖30厘米深。”“我们的赛道很浅……它不与服务交互。我们意识到，要达到每公里1000万英镑的目标，我们必须做到这一点。

“如果服务有问题，比如说煤气泄漏，你可以关掉煤气，很快就能进入赛道。拆除一个路段，修补漏洞，改装轨道，让系统在一天内重新运行。”

与Rendel合作开发的轻型轨道系统是CVLR的核心秘密武器。它不仅避免了煤气、水、电和电信电缆的改道，还意味着轨道可以在两倍快的时间内铺设，最大限度地减少中断，并因此节省额外的资金。在公众的印象中，唯一比全新的有轨电车系统更好的是安装速度快，噪音小。

“它的工作方式是一个道路刨机进来，在道路上刨出一个槽。然后你把预制的平板系统带进来。”Hughes解释道。“在它们周围浇上轻质混凝土，然后在放置轨道后，它们的顶部是黑色的。”

考文垂市议会已经申请了几项专利，以保护支撑该系统的知识产权。CVLR还将采用一种新型车辆，一种由WMG与国际交通设计公司(TDI)合作开发的单车厢有轨电车穿梭车。搭载50名乘客，其中20人可坐，这些电池驱动的穿梭车将在一天中每条线路的终点进行短时间的快速充电，然后在一个车站进行一夜的深度充电。

根据休斯的设想，这些班车将没有核心时刻表，乘客可以依靠类似于地铁的到达和乘坐服务。虽然可能不像轨道系统那样改变游戏规则，但这辆车已经采用了米德兰兹的汽车轻量化技术，并且能够在考文垂历史悠久的市中心蜿蜒狭窄的街道上行驶。

休斯说:“它可以在城市里做非常急转弯。“考文垂的要求之一是一个半径15米的非常紧凑的曲线，这是相当困难的。”

这种灵活性目前正在达德利新开放的轻轨国家创新中心(VLRNIC)接受测试，那里已经安装了一台演示车和充电装置。该设施是黑国创新制造组织(BCIMO)的一部分，具有2.2公里的测试轨道，15米半径的环路，870米弯曲隧道和定制的架空充电系统，委托在4分钟内为CVLR航天飞机充电。

负责新中心事务的是BCIMO商业与创新主管尼克•马林森(Nick Mallinson)。作为一名电气工程师，马林森曾在WMG工作，在那里他帮助开发了Revolution，这是一个VLR车辆项目，是考文垂VLR的前身，但主要目的是线路扩展和重新开放，而不是全新的有轨电车系统。

马林森告诉《工程师》杂志:“我们的基地在达德利老火车站的旧址上，我们有一条使用旧铁路线的测试轨道。”

尽管该中心的职责范围远远超出了CVLR，但考文垂项目是其当前工作量的重要组成部分，并有助于首先建立VLRNIC。考文垂的成功可能会成为更广泛采用轻轨的催化剂，有助于刺激围绕轻轨的全新交通生态系统。这有助于将该中心置于几个基本领域的技术发展前沿，包括信号、甚至自动驾驶，以及轨道和车辆开发的核心功能。

马林森说:“我们正在考虑采取非常激进的措施，所以我们不希望铁路轨道上有信号。”“我们希望一切都数字化。无论是使用5G、6G还是卫星通信，只要是无线的，我们都不介意。

“我们希望到2023年底，我称之为概念验证的车辆和平板轨道将完成。我并不想贬低在这款车上所做的工作，但所有的创新都是围绕着制作一种非常低成本的平板轨道，可以很容易地插入道路上。”

除了来自西米德兰兹郡和英国其他地区的兴趣外，非常轻轨及其潜在的成本节约也吸引了海外的询问。这种兴趣当然是受欢迎的，但马林森痛苦地意识到，英国必须迅速行动，才能将其目前的技术优势推向国内。在英国，高质量的研发工作往往无法实现商业可行性，马林森在他的工程生涯中经常看到这种情况。

“世界各地的人都对轻轨感兴趣，”他说。“本周早些时候，我接待了一些来自菲律宾的游客，他们想要创造他们所谓的21世纪有轨电车解决方案，他们认为非常轻轨是一种实现这一目标的方式。

“我们必须小心的是，如果我们不以合理的速度发展，其他人基本上会拿走它，最终卖给我们，就像许多其他技术一样。”

它带来的回报可能是巨大的——一种方式的转变，可能有助于重塑英国及其他地区城市的公共交通，同时在中部地区带来就业和增长机会。确保非常轻轨的好处-无论是轨道上还是轨道外-在整个地区都能感受到，这对吉姆·奥博伊尔议员来说是至关重要的。在看到其他运输系统将采购外包到国外后，他热衷于利用自己政治家门口丰富的制造业专业知识。

奥博伊尔说:“这不仅仅是一个交通计划，也是一个经济机会。”“我们需要在这个国家建设一些东西。我们需要在这个国家创造就业机会。所以我们在考文垂制造了这辆车。我们正在这个地区建造和建造轨道。

“例如，当你考虑到米德兰地铁，这是黑色国家的有轨电车系统之一，它是在西班牙制造的。这里我们漏掉了一个窍门。我们使用的汽车轻量化技术在这个城市是世界级的。我认为，将这一重大挑战，同时也是重大创新之一，应用到铁路系统中，将使其与众不同。”

让CVLR走到这一步是一个漫长的过程，但现在所有的部分都已经到位，可以交付项目了。一旦轨道和车辆通过认证，下一个重要的里程碑将是在考文垂市中心铺设一条2公里长的线路，连接城市的公交车站和火车站。这条迷你路线将不提供常规服务，而是作为一个探路者，让利益相关者解决任何问题，同时也评估城市对其最新交通设施的反应。

如果成功，考文垂市议会将能够申请中央政府资金，在未来几年建设一系列完整的路线。这段2公里长的示范路段将被纳入第一条线路，将考文垂火车站和大学医院通过市中心连接起来。与此同时，该委员会将寻求将其与WMG合作开发的知识产权商业化，考文垂将成为VLR的展厅。

奥博伊尔说:“这个国家没有其他城市在做这样的事情。”“如果你愿意的话，一个委员会很少会主动提出一个研发项目。

“我们的计划当然是想把它作为一种产品卖给其他城市和国家，这就是为什么我们在全国和世界各地都有兴趣。但在我们的演示机启动并运行之前，技术上来说我们有一个研发项目，我们没有一个系统。我们将在12个月内拥有一个系统，然后我认为它将拥有自己的生命。”