鐵路電力機車(chē)論文
摘 要：電力機車(chē)的節能減排成效分析
摘要：機車(chē)能耗是鐵路運輸企業(yè)較大的成本之出項目,通過(guò)對西安機務(wù)段電力機車(chē)運用的調查,并以2012年電力機車(chē)運用效率統計數據為基礎,全面分析影響機車(chē)能耗的原因,并提出了降低機車(chē)節能的建議和措施。 運輸鐵路在單位運輸上具有很
關(guān)鍵詞：鐵路電力機車(chē)論文
電力機車(chē)的節能減排成效分析
摘要：機車(chē)能耗是鐵路運輸企業(yè)較大的成本之出項目,通過(guò)對西安機務(wù)段電力機車(chē)運用的調查,并以2012年電力機車(chē)運用效率統計數據為基礎,全面分析影響機車(chē)能耗的原因,并提出了降低機車(chē)節能的建議和措施。
運輸鐵路在單位運輸上具有很大的優(yōu)勢，如效率高、能耗低、占地小、污染小等，其中的鐵路機車(chē)主要依靠蒸汽機車(chē)、內燃機車(chē)以及電力機車(chē)進(jìn)行牽引，而后者與前兩者相比更是具備了明顯的優(yōu)勢，過(guò)載能力非常強、功率大且速度較快，這與我國各項政策與舉措中的節能減排要求相符，不但實(shí)現了對資源的合理利用，同時(shí)還很好地保護了生態(tài)環(huán)境，具有符合時(shí)代發(fā)展與要求、與過(guò)去傳統能耗浪費情況相比無(wú)法超越的優(yōu)勢，于是電力機車(chē)在運輸鐵路事業(yè)上的發(fā)展也成為了鐵路現代化發(fā)展的方向。
1 在節能方面電力機車(chē)展現的優(yōu)勢
1.1 實(shí)現了能源的多元化利用且熱效率較高
電力機車(chē)牽引所使用的電能是二次能源，具有多種轉化方法，因此能夠實(shí)現綜合利用資源的效果，尤其是可利用的水利資源、天然氣資源以及核能資源等，即便供電方位火力發(fā)電站，也可選擇劣質(zhì)的煤或是重用多次的油來(lái)使用。因此能源的利用具備了多元化的特征，為電力牽引的節能奠定了無(wú)可比擬的基礎與優(yōu)勢，如果將液壓傳動(dòng)部分出現的損失或電力傳動(dòng)損失考慮其中，那么內燃機車(chē)的平均熱效率大約為26%，電力機車(chē)的平均熱效率為28%，如果采用核能或是太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電的電力機車(chē)平均熱效能將達到更高的值。由此可見(jiàn)，加強能源的高效利用，盡可能地減少熱損，并開(kāi)發(fā)電力機車(chē)牽引，對我國鐵路運輸在節能降耗方面的工作有著(zhù)重大的價(jià)值與意義。
1.2 “再生制動(dòng)”技術(shù)為電氣化鐵路帶來(lái)的節能效應
再生制動(dòng)技術(shù)是通過(guò)轉變牽引電動(dòng)機為發(fā)電機發(fā)出電能，通過(guò)第三軌或是接觸線(xiàn)反饋至鐵路的供電系統，而這些反饋電能還可以供給其他的機車(chē)使用。與傳統機械化的制動(dòng)方式進(jìn)行比較，再生制動(dòng)系統和交流調速具有更多的優(yōu)勢，比如降低制動(dòng)的噪音，可將能源再生利用、環(huán)保效應更好。在能效的利用率上，再生制動(dòng)與內燃機車(chē)通常使用的空氣制動(dòng)方法相比，能效利用率高出很多，比如常見(jiàn)的和諧號動(dòng)車(chē)組，如果動(dòng)車(chē)從200公里的時(shí)速下降到90公里，這個(gè)過(guò)程是需要電機的反向旋轉進(jìn)行制動(dòng)，很好地利用了動(dòng)車(chē)的慣性動(dòng)力使發(fā)電機產(chǎn)生電能，電能輸入電網(wǎng)形成降速。一旦速度降到90公里以下時(shí)，所采用的剎車(chē)屬于機械剎車(chē)，而這時(shí)的剎車(chē)又不會(huì )產(chǎn)生尖銳的噪音，也不會(huì )發(fā)生列車(chē)晃動(dòng)等情況，因此帶來(lái)的效果是雙重性的。
1.3 機車(chē)直供電帶來(lái)的節能效益
電力機車(chē)直供電系統電力工作原理是從機車(chē)變壓器交流電輸出，再經(jīng)過(guò)整流濾波后輸出的電壓為DC600V+5%電壓，供電需要包括了客車(chē)車(chē)廂中的照明、取暖以及車(chē)廂空調設備的使用，這就取代了傳統的柴油發(fā)電車(chē)。電力機車(chē)的取電方式是直通電網(wǎng)，通過(guò)變壓整流以后為列車(chē)供電，屬于一種環(huán)保能源的'直供，具有損耗少，且能源利用率大大提高的優(yōu)勢。傳統的柴油發(fā)電車(chē)主要是依靠燃燒柴油，并通過(guò)在化學(xué)能或是熱能等多種能源的轉換而形成，因此傳統柴油發(fā)電車(chē)能源利用率較低，且損耗非常大。
2 在環(huán)保方面電力機車(chē)展現的優(yōu)勢
2.1 控制廢氣污染
內燃機車(chē)在當前鐵路的運輸中還有一些價(jià)值得以運用，但也成為了鐵路運輸業(yè)中產(chǎn)生廢氣的主要動(dòng)態(tài)污染源，它對環(huán)境造成的污染影響了整個(gè)鐵路覆蓋區內的生態(tài)系統，對周邊植物、人體、氣候等都造成較大的影響。有相關(guān)資料顯示，每噸的柴油燃燒所排出的有害氣體需要依靠新鮮空氣進(jìn)行稀釋的體積為1.34萬(wàn)立方米，需要大量的空氣稀釋才能保證范圍內的空氣質(zhì)量達標，但應用在電力機車(chē)上，需要依靠接觸網(wǎng)傳送的電能以獲取動(dòng)力，其本身不帶原動(dòng)機，不依靠燃油，也不會(huì )排放或是產(chǎn)生廢油與有害氣體，因此不會(huì )對鐵路覆蓋區域造成環(huán)境污染，還能在很大程度上改善機車(chē)乘務(wù)員以及周邊沿線(xiàn)養路工作人員的勞動(dòng)環(huán)境與勞動(dòng)條件。在丁魏對《電力機車(chē)的節能減排實(shí)效分析》中局內實(shí)施以電代油的措施后，每年所減少的機車(chē)使用柴油達到4萬(wàn)多噸，以這個(gè)數據為基礎，那么每年能夠有效減少氮氧化物排放量達到760噸，二氧化氮減少量達到128噸，煙塵減少量達到608噸。由此可見(jiàn)，電力機車(chē)在運行時(shí)對環(huán)保工作有著(zhù)巨大的作用。
2.2 控制機車(chē)司機室的噪聲污染
鐵路所產(chǎn)生的噪音主要包括如下五種，即機車(chē)的動(dòng)力噪聲、機車(chē)鳴笛噪聲、列車(chē)運行輪軌噪聲、空氣動(dòng)力噪聲以及其他機械性噪聲。在內燃機車(chē)或是電力機車(chē)運行過(guò)程中，其時(shí)速非常接近，在都不進(jìn)行機車(chē)鳴笛的前提下，運行所產(chǎn)生的噪聲也大致相同。但內燃機車(chē)的機車(chē)柴油運轉則會(huì )產(chǎn)生更大的噪聲，并且噪聲與柴油機功率成正比，也就是說(shuō)，柴油機功率越大，噪聲也就越大，但在電力機車(chē)運行時(shí)，因為在結構上電力機車(chē)本身不帶任何原動(dòng)機，所以動(dòng)力產(chǎn)生的噪音是可控范圍內最小的，運行中的噪聲大概在82～87dB之間，在同等條件下的內燃機車(chē)司機室噪音在100～108dB之間，相比之下電力機車(chē)的機車(chē)噪聲明顯較小。由此可見(jiàn)，電力機車(chē)司機室噪聲較小的優(yōu)勢也符合了我國在鐵路建設方面提出的“以人為本，構建和諧鐵路”的理念，是對環(huán)保觀(guān)念的落實(shí)，也很好地改善了鐵道交通運輸生產(chǎn)時(shí)的司機作業(yè)環(huán)境。
2.3 振動(dòng)控制優(yōu)勢
鐵路列車(chē)在運行的過(guò)程中輪軌激勵產(chǎn)生鐵路振動(dòng)，影響因素包括了列車(chē)軸重、軌道質(zhì)量與結構以及列車(chē)的運行速度等，不同鐵路交通運輸在軌道質(zhì)量結構、線(xiàn)路以及運行速度均相同的前提下，因為動(dòng)車(chē)組和電力機車(chē)軸重輕的優(yōu)勢，與內燃機車(chē)相比產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)更小。有相關(guān)調查數據顯示，如果運行條件相同，而列車(chē)運行的時(shí)速為160公里，那么動(dòng)車(chē)組中心軌道30米產(chǎn)生的Z振級與內燃機車(chē)相比，降低的幅度在10～20dB之間，由此可見(jiàn)，電力機車(chē)對振動(dòng)的控制也具備了很大的優(yōu)勢。 2.4 機車(chē)檢修時(shí)的環(huán)保優(yōu)勢
檢修內燃機車(chē)的工作中，其產(chǎn)生的含油廢水成為了鐵路運輸固定的污染源。有相關(guān)數據顯示，每一年中機車(chē)檢修產(chǎn)生的化學(xué)需要氧量以及石油類(lèi)的污染物占據了總污染排放量的40%以上，而在使用了電力機車(chē)以后，檢修工作上污染因素明顯減少，特別是石油類(lèi)的污染物更是大量減少。另外，還有數據類(lèi)報告指出，電力機車(chē)檢修過(guò)程產(chǎn)生的脂類(lèi)、柴油遠遠少于內燃機車(chē)的檢修。
3 應用電力機車(chē)后所產(chǎn)生的節能減排實(shí)效分析
電氣化鐵路的開(kāi)通在我國鐵路交通中實(shí)施已有一定的時(shí)間，為了更科學(xué)地研究電力機車(chē)應用后所產(chǎn)生的節能減排實(shí)際效果，本文以數據對比的方法針對我國某城市鐵路局的相關(guān)資料進(jìn)行分析，共同探討應用電力機車(chē)后在數據的顯示上所帶來(lái)的節能效果。
3.1 引入電力牽引，有效控制能耗增幅
我國很多的大中型城市大約于10年前陸續開(kāi)通了電氣化鐵路，將電力機車(chē)牽引成功引入并應用，實(shí)現了對內燃機車(chē)運輸工作的替代，并出現了各種跨段機車(chē)交通。在電氣化普及以前，我國很多城市的機車(chē)使用能源較為統一，結構單一，基本依靠柴油，且消耗量非常大。某城市鐵路局在10年前上半年中機車(chē)使用的柴油量達到了33萬(wàn)噸，牽引工作僅為1500多萬(wàn)公里，標準煤消耗約為48萬(wàn)噸。引入電力機車(chē)至今，牽引工作量的完成度較之前增長(cháng)了15%，標準煤消耗足足少了3萬(wàn)噸，這得益于電力機車(chē)的節能減排功能，同時(shí)也是鐵路交通在運輸結構性方面的調整，電力機車(chē)節能的優(yōu)越性在數據上突出明顯。有相關(guān)文獻統計指出，電力機車(chē)平均牽引總重每列均比內燃機車(chē)高出500噸，而能源的消耗卻僅僅為內燃機車(chē)的三分之一，可見(jiàn)在每公里的運行中，電力機車(chē)所消耗的標準煤約少于內燃機車(chē)的60%。由此可見(jiàn)，以電代油以后，不但增加了工作量，還實(shí)現了節能降耗的效果。
3.2 加強牽引比重，降低節能減排指標
我國鐵路的六次大提速中最后一次出現在2007年，當時(shí)已基本實(shí)現了電力機車(chē)的普及，和諧號動(dòng)車(chē)組的運營(yíng)實(shí)現了鐵路客運公交化，同時(shí)也帶來(lái)了節能減排的效果。在當時(shí)，我國已有個(gè)別城市在鐵路運輸工作上全面實(shí)現了2億人發(fā)送量，以2億為標準，周算約為21萬(wàn)噸公里，與未提速前相比提高了2%，而能源消耗量降幅約為7%。在環(huán)保方面，據研究二氧化硫與化學(xué)需氧量均實(shí)現了減排，能源的高效使用使得電力機車(chē)總耗能降低，在節能減排上實(shí)現了重大的突破。很多城市的節能減排標志正是以10年前采用電力機車(chē)牽引為轉折點(diǎn)，通過(guò)電氣化建設，徹底改變了機車(chē)的能耗結構，最終實(shí)現節能減排與經(jīng)濟效益的雙指標達標。
4 電力機車(chē)節能減排的展望
隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步與科技的發(fā)展，如今電氣化鐵路已覆蓋了我國大范圍區域，真正實(shí)現了機車(chē)能源高利用率，并有效減少污染排放，而生產(chǎn)模式也由傳統的粗放型轉變?yōu)榧s型。鐵路事業(yè)中的運量與運輸工作得到了提高與發(fā)展，在大力提倡環(huán)保的號召下，能源低消耗、污染物低排放的目標也漸漸接近，可以說(shuō)，鐵路事業(yè)的節能減排任務(wù)實(shí)現質(zhì)的飛躍�！笆濉睂ξ磥�(lái)交通鐵路事業(yè)的發(fā)展以及能源低消耗、低排放提出了明確的要求，將電力機車(chē)作為順應時(shí)代發(fā)展與社會(huì )進(jìn)步的重要運輸載體，未來(lái)節能減排的前景將會(huì )更加開(kāi)闊。
5 結語(yǔ)
綜上所述，我國鐵路軌道交通的大力發(fā)展是符合我國乃至全球關(guān)于能源節約及排放控制等戰略要求的，相關(guān)鐵路交通部門(mén)應該樹(shù)立節能環(huán)保意識，利用先進(jìn)的技術(shù)設備，采用科學(xué)的管理方法，保障優(yōu)質(zhì)的運輸服務(wù)，努力組織，認真謀劃，更好地實(shí)現在“十三五”中對節能減排任務(wù)提出的具體要求與目標，為我國鐵路運輸工作的發(fā)展、和諧鐵路的目標建設、全球環(huán)境保護工作的支持以及我國經(jīng)濟建設的發(fā)展做出更大的貢獻。
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