高速列车节能降耗关键技术研究 - 中国工程科学.pdf

高速列车节能降耗关键技术研究 孙帮成，李明高，安 超，马纪军，于金朋 （唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山063035 ） [摘要] 随着高速铁路快速发展，大量高速列车投入运营带来了能源消耗与环境保护等一系列问题。本文 系统阐述了高速列车的能耗组成、权重及影响因素，进一步详细论证了高速列车节能降耗的关键技术。从 低阻力技术、高能效牵引技术和能量回收再利用与综合管理等方面详细论证了节能降耗效果，有力推动我 国高速列车的绿色、节能、环保的发展，持续提高我国高速列车高能效水平。 [关键词] 高速列车；节能降耗；高能效 [中图分类号] U238 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742（2015 ）04-0069-14 力，也给日益紧缺的能源和环境保护工作带来严峻 1 前言 挑战。同时，原铁道部改革后以企业形式进行市场 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《节 化经营运作，提高车辆运能，降低运营成本，经济效 能减排“十二五”规划》（国务院）、《国家“十二五”科 益最大化也成为其首要目标之一。这些大力促进 学和技术发展规划》和《高端装备制造业“十二五” 了我国高速铁路运输向节能、环保和更加安全的方 发展规划》等突显了节能减排已成为国家可持续发 向发展。 展的战略举措。 世界各国主要采用低气动阻力设计、轻量化设 截至2014 年10月，我国高速铁路“四纵四横” 计、高效牵引系统、低能耗辅助设备和能量综合管 干线基本成型 ，总开通里程 13 597 km ，其中 理等技术措施来降低列车能耗，提高列车单位能 250 km/h线路6 952 km，350 km/h 线路6 645 km [1~3] ，运 效。庞巴迪基于能源、效率、经济、生态的ECO4 理 营里程占世界高铁运营里程的50 % ，居世界高铁里 念，通过气动阻力优化，减阻12 % ；采用高效智能化 程榜首，横跨高寒、高风沙、高湿热等不同地域环 空调以及废排余热利用，节约能源率达26 % ；采用 境；已投入商业运营高速列车共计1 352 列/ 1 660 司机智能化辅助驾驶系统，提高牵引与电制动的效 [3] 组 ，其中250 km/h 动车组606 列/674 组（8 辆编组）， 率，节能高达15 % ；整车材料回收率超过95 % ，整车 350 km/h 动车组746 列/986 组（8 辆编组）；累计运行 综合节能高达50 % 。我国CRH3 系列动车组在整 9 9 车减阻设计优化、车辆轻量化、长大车体以及高效 里程2.38 × 10 km，其中250 km/h 运行里程1.05 × 10 km ， 9 牵引等方面也进行了积极尝试和工程化应用，整车 250 km/h 运行里程1.33×10 km 。随着全球资源日 益匮乏、环境污染日趋严重和气候变化影响日渐深 综合节能高达28 % 。但与国外相比，我国高速列车 刻，伴随着高速列车广泛投入运营，高速铁路的能 综合节能提升空间巨大，节能降耗关键技术的研究 源消耗与环境保护给运营企业带来巨大的经济压 与综合应用需要系统深入的研究。 [收稿日期] 2015-01-06 [作者简介] 孙帮成，1963年出生，男，湖北仙桃市人，教授级高级工程师，研究方向为轨道车辆总体技术；E-mail ：xqsbc@ 163.com 2015年第17卷第4期 69 动能耗主要包括轮轨关系引起的能耗及摩擦磨损 2 高速列车能耗构成与评价指标 造成的能耗。列车运营能耗模型如图3 所示。 2.1 高速列车全寿命周期能耗组成分析 通过对既有高速铁路运营能耗综合统