鐵路電力機車論文
摘 要：電力機車的節(jié)能減排成效分析
摘要：機車能耗是鐵路運輸企業(yè)較大的成本之出項目,通過對西安機務(wù)段電力機車運用的調(diào)查,并以2012年電力機車運用效率統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),全面分析影響機車能耗的原因,并提出了降低機車節(jié)能的建議和措施。 運輸鐵路在單位運輸上具有很
關(guān)鍵詞：鐵路電力機車論文
電力機車的節(jié)能減排成效分析
摘要：機車能耗是鐵路運輸企業(yè)較大的成本之出項目,通過對西安機務(wù)段電力機車運用的調(diào)查,并以2012年電力機車運用效率統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),全面分析影響機車能耗的原因,并提出了降低機車節(jié)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，其中的鐵路機車主要依靠蒸汽機車、內(nèi)燃機車以及電力機車進行牽引，而后者與前兩者相比更是具備了明顯的優(yōu)勢，過載能力非常強、功率大且速度較快，這與我國各項政策與舉措中的節(jié)能減排要求相符，不但實現(xiàn)了對資源的合理利用，同時還很好地保護了生態(tài)環(huán)境，具有符合時代發(fā)展與要求、與過去傳統(tǒng)能耗浪費情況相比無法超越的優(yōu)勢，于是電力機車在運輸鐵路事業(yè)上的發(fā)展也成為了鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的方向。
1 在節(jié)能方面電力機車展現(xiàn)的優(yōu)勢
1.1 實現(xiàn)了能源的多元化利用且熱效率較高
電力機車牽引所使用的電能是二次能源，具有多種轉(zhuǎn)化方法，因此能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)能奠定了無可比擬的基礎(chǔ)與優(yōu)勢，如果將液壓傳動部分出現(xiàn)的損失或電力傳動損失考慮其中，那么內(nèi)燃機車的平均熱效率大約為26%，電力機車的平均熱效率為28%，如果采用核能或是太陽能進行發(fā)電的電力機車平均熱效能將達到更高的值。由此可見，加強能源的高效利用，盡可能地減少熱損，并開發(fā)電力機車牽引，對我國鐵路運輸在節(jié)能降耗方面的工作有著重大的價值與意義。
1.2 “再生制動”技術(shù)為電氣化鐵路帶來的節(jié)能效應(yīng)
再生制動技術(shù)是通過轉(zhuǎn)變牽引電動機為發(fā)電機發(fā)出電能，通過第三軌或是接觸線反饋至鐵路的供電系統(tǒng)，而這些反饋電能還可以供給其他的機車使用。與傳統(tǒng)機械化的制動方式進行比較，再生制動系統(tǒng)和交流調(diào)速具有更多的優(yōu)勢，比如降低制動的噪音，可將能源再生利用、環(huán)保效應(yīng)更好。在能效的利用率上，再生制動與內(nèi)燃機車通常使用的空氣制動方法相比，能效利用率高出很多，比如常見的和諧號動車組，如果動車從200公里的時速下降到90公里，這個過程是需要電機的反向旋轉(zhuǎn)進行制動，很好地利用了動車的慣性動力使發(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，所采用的剎車屬于機械剎車，而這時的剎車又不會產(chǎn)生尖銳的噪音，也不會發(fā)生列車晃動等情況，因此帶來的效果是雙重性的。
1.3 機車直供電帶來的節(jié)能效益
電力機車直供電系統(tǒng)電力工作原理是從機車變壓器交流電輸出，再經(jīng)過整流濾波后輸出的電壓為DC600V+5%電壓，供電需要包括了客車車廂中的照明、取暖以及車廂空調(diào)設(shè)備的使用，這就取代了傳統(tǒng)的柴油發(fā)電車。電力機車的取電方式是直通電網(wǎng)，通過變壓整流以后為列車供電，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(tǒng)的柴油發(fā)電車主要是依靠燃燒柴油，并通過在化學(xué)能或是熱能等多種能源的轉(zhuǎn)換而形成，因此傳統(tǒng)柴油發(fā)電車能源利用率較低，且損耗非常大。
2 在環(huán)保方面電力機車展現(xiàn)的優(yōu)勢
2.1 控制廢氣污染
內(nèi)燃機車在當前鐵路的運輸中還有一些價值得以運用，但也成為了鐵路運輸業(yè)中產(chǎn)生廢氣的主要動態(tài)污染源，它對環(huán)境造成的污染影響了整個鐵路覆蓋區(qū)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)，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行稀釋的體積為1.34萬立方米，需要大量的空氣稀釋才能保證范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量達標，但應(yīng)用在電力機車上，需要依靠接觸網(wǎng)傳送的電能以獲取動力，其本身不帶原動機，不依靠燃油，也不會排放或是產(chǎn)生廢油與有害氣體，因此不會對鐵路覆蓋區(qū)域造成環(huán)境污染，還能在很大程度上改善機車乘務(wù)員以及周邊沿線養(yǎng)路工作人員的勞動環(huán)境與勞動條件。在丁魏對《電力機車的節(jié)能減排實效分析》中局內(nèi)實施以電代油的措施后，每年所減少的機車使用柴油達到4萬多噸，以這個數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，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，電力機車在運行時對環(huán)保工作有著巨大的作用。
2.2 控制機車司機室的噪聲污染
鐵路所產(chǎn)生的噪音主要包括如下五種，即機車的動力噪聲、機車鳴笛噪聲、列車運行輪軌噪聲、空氣動力噪聲以及其他機械性噪聲。在內(nèi)燃機車或是電力機車運行過程中，其時速非常接近，在都不進行機車鳴笛的前提下，運行所產(chǎn)生的噪聲也大致相同。但內(nèi)燃機車的機車柴油運轉(zhuǎn)則會產(chǎn)生更大的噪聲，并且噪聲與柴油機功率成正比，也就是說，柴油機功率越大，噪聲也就越大，但在電力機車運行時，因為在結(jié)構(gòu)上電力機車本身不帶任何原動機，所以動力產(chǎn)生的噪音是可控范圍內(nèi)最小的，運行中的噪聲大概在82～87dB之間，在同等條件下的內(nèi)燃機車司機室噪音在100～108dB之間，相比之下電力機車的機車噪聲明顯較小。由此可見，電力機車司機室噪聲較小的優(yōu)勢也符合了我國在鐵路建設(shè)方面提出的“以人為本，構(gòu)建和諧鐵路”的理念，是對環(huán)保觀念的落實，也很好地改善了鐵道交通運輸生產(chǎn)時的司機作業(yè)環(huán)境。
2.3 振動控制優(yōu)勢
鐵路列車在運行的過程中輪軌激勵產(chǎn)生鐵路振動，影響因素包括了列車軸重、軌道質(zhì)量與結(jié)構(gòu)以及列車的運行速度等，不同鐵路交通運輸在軌道質(zhì)量結(jié)構(gòu)、線路以及運行速度均相同的前提下，因為動車組和電力機車軸重輕的優(yōu)勢，與內(nèi)燃機車相比產(chǎn)生的環(huán)境振動更小。有相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，如果運行條件相同，而列車運行的時速為160公里，那么動車組中心軌道30米產(chǎn)生的Z振級與內(nèi)燃機車相比，降低的幅度在10～20dB之間，由此可見，電力機車對振動的控制也具備了很大的優(yōu)勢。 2.4 機車檢修時的環(huán)保優(yōu)勢
檢修內(nèi)燃機車的工作中，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(shù)據(jù)顯示，每一年中機車檢修產(chǎn)生的化學(xué)需要氧量以及石油類的污染物占據(jù)了總污染排放量的40%以上，而在使用了電力機車以后，檢修工作上污染因素明顯減少，特別是石油類的污染物更是大量減少。另外，還有數(shù)據(jù)類報告指出，電力機車檢修過程產(chǎn)生的脂類、柴油遠遠少于內(nèi)燃機車的檢修。
3 應(yīng)用電力機車后所產(chǎn)生的節(jié)能減排實效分析
電氣化鐵路的開通在我國鐵路交通中實施已有一定的時間，為了更科學(xué)地研究電力機車應(yīng)用后所產(chǎn)生的節(jié)能減排實際效果，本文以數(shù)據(jù)對比的方法針對我國某城市鐵路局的相關(guān)資料進行分析，共同探討應(yīng)用電力機車后在數(shù)據(jù)的顯示上所帶來的節(jié)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(xù)開通了電氣化鐵路，將電力機車牽引成功引入并應(yīng)用，實現(xiàn)了對內(nèi)燃機車運輸工作的替代，并出現(xiàn)了各種跨段機車交通。在電氣化普及以前，我國很多城市的機車使用能源較為統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)單一，基本依靠柴油，且消耗量非常大。某城市鐵路局在10年前上半年中機車使用的柴油量達到了33萬噸，牽引工作僅為1500多萬公里，標準煤消耗約為48萬噸。引入電力機車至今，牽引工作量的完成度較之前增長了15%，標準煤消耗足足少了3萬噸，這得益于電力機車的節(jié)能減排功能，同時也是鐵路交通在運輸結(jié)構(gòu)性方面的調(diào)整，電力機車節(jié)能的優(yōu)越性在數(shù)據(jù)上突出明顯。有相關(guān)文獻統(tǒng)計指出，電力機車平均牽引總重每列均比內(nèi)燃機車高出500噸，而能源的消耗卻僅僅為內(nèi)燃機車的三分之一，可見在每公里的運行中，電力機車所消耗的標準煤約少于內(nèi)燃機車的60%。由此可見，以電代油以后，不但增加了工作量，還實現(xiàn)了節(jié)能降耗的效果。
3.2 加強牽引比重，降低節(jié)能減排指標
我國鐵路的六次大提速中最后一次出現(xiàn)在2007年，當時已基本實現(xiàn)了電力機車的普及，和諧號動車組的運營實現(xiàn)了鐵路客運公交化，同時也帶來了節(jié)能減排的效果。在當時，我國已有個別城市在鐵路運輸工作上全面實現(xiàn)了2億人發(fā)送量，以2億為標準，周算約為21萬噸公里，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(jù)研究二氧化硫與化學(xué)需氧量均實現(xiàn)了減排，能源的高效使用使得電力機車總耗能降低，在節(jié)能減排上實現(xiàn)了重大的突破。很多城市的節(jié)能減排標志正是以10年前采用電力機車牽引為轉(zhuǎn)折點，通過電氣化建設(shè)，徹底改變了機車的能耗結(jié)構(gòu)，最終實現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟效益的雙指標達標。
4 電力機車節(jié)能減排的展望
隨著社會的進步與科技的發(fā)展，如今電氣化鐵路已覆蓋了我國大范圍區(qū)域，真正實現(xiàn)了機車能源高利用率，并有效減少污染排放，而生產(chǎn)模式也由傳統(tǒng)的粗放型轉(zhuǎn)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，鐵路事業(yè)的節(jié)能減排任務(wù)實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。“十三五”對未來交通鐵路事業(yè)的發(fā)展以及能源低消耗、低排放提出了明確的要求，將電力機車作為順應(yīng)時代發(fā)展與社會進步的重要運輸載體，未來節(jié)能減排的前景將會更加開闊。
5 結(jié)語
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(jié)約及排放控制等戰(zhàn)略要求的，相關(guān)鐵路交通部門應(yīng)該樹立節(jié)能環(huán)保意識，利用先進的技術(shù)設(shè)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，更好地實現(xiàn)在“十三五”中對節(jié)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(shè)、全球環(huán)境保護工作的支持以及我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展做出更大的貢獻。
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