鐵路客車節能環保的設計研究

文_熊鷹 江西省南昌市青山湖區環境保護局

1 關于鐵路客車節能環保的設計重點

1.1 設計原則

根據相關研究結果證實，關于鐵路客車的設計原則主要包括：①將鐵路建設工程統一規劃，并確保各個專業部門之間的有效協調聯動；②在設計過程中，應確保客車符合運營、可靠以及安全服務等要求；③加強對設計過程的控制與管理；④確保工程建設順利進行，嚴格把控建設資金規模。基于上述條件，關于鐵路客車節能環保的設計原則可總結為以下幾個方面：在確保客車運行過程中所具備的穩定性、剛度、疲勞強度、靜強度、自振頻率等條件的基礎上，對其中存在的不足做出完善措施，在最大程度上降低鐵路客車的重量，并使用節能環保材料展開工程建設，在確保客車運行阻力得到有效減小的同時，實現真正意義上的節能環保設計。

1.2 設計內容

通常情況下，關于鐵路客車節能環保設計需注意的重要內容包括以下三個方面：①通過減少客車運行阻力與客車輕型化，實現對牽引消耗的有效節省,并降低客車的負荷；②使用節能環保材料展開工程建設，在實現節能環保的同時，降低工程投入成本與后期運行的維修費用；③通過優化牽引，在降低運行消耗的同時，使用再生制動的手段，將制動能量回收循環使用。

1.3 阻尼材料

傳統的鐵路客車在運行時，往往會產生較大的噪音與振動感，這些情況嚴重影響了居住在沿線周邊的居民生活，同時對客車的乘坐舒適度也會造成一定的影響。由此，在改善車體系統的過程中加入合理有效的減振建造措施必不可少，而噴涂阻尼材料是實現減震降噪的有效途徑之一。常見的阻尼材料形式分為涂料、阻尼鋼板和片狀型材。

1.4 車體涂裝

環保涂料是實現客車節能環保設計的關鍵，目前，我國所采用的環保涂料包括：無污染涂料、低污染涂料、高固體分含量涂料以及水性涂料。其中，水性涂料具有無毒、無刺激氣味、不損害環境、不傷害人體等特點，同時具備優秀的阻燃功能，在近年來被廣泛應用于車體涂裝的過程中。

2 鐵路客車內裝系統的節能環保設計

2.1 設計原則

所謂客車內裝系統的節能環保設計原則是指：通過合理選擇材料，將內裝系統結構進行優化，使客車在滿足節能環保設計條件的同時，實現輕量化與隔熱性能的有效增加，以此實現節能減排的目的。在我國科學技術日益更新的背景影響下，近年來，諸多優秀的新型材料不斷面世，其中許多具備優質性能的材料都在建設節能環保鐵路客車的過程中得到了有效應用。

2.2 常見的內裝系統能源消耗

由于客車內裝系統與客車節能環保設計之間具有關聯性，因此在滿足基本要求的同時，還應做到有效降低能源消耗，以此實現綠色節能環保的設計目標，常見的客車內裝系統能源消耗包括以下幾個方面：①客車啟動與運行時造成的制動能源消耗與阻力消耗；②客車運行過程中，內裝系統所包含的空調、照明以及電熱器等能源消耗；③在客車維護的過程中產生的成倍消耗。減少上述三個方面的能源消耗是鐵路客車內裝系統節能環保設計的重點。

3 電氣系統的節能環保設計

3.1 設計原則

對電氣系統展開節能環保設計的主要目的是為了有效降低客車電能的損耗，通過減少污染排放與不可再生能源的消耗，以此實現真正的節能環保。電氣系統的節能環保設計原則可歸納為以下幾個方面：①不盲目的增加節能環保設計成本，不犧牲當下鐵路運輸中存在的客車；②不隨意減少客車系統中與乘客舒適度與運行安全等有關的功能。綜上所述，有關電氣系統的節能環保設計，應嚴格遵循“可行可靠、循環利用”等合理原則，在實現電氣系統有效優化的同時，加強對新型環保技術與材料的應用，從各個發展方向加強對電氣系統節能環保設計的研究。

3.2 設計方法

根據相關實踐表明，使用逆變并聯供電技術能夠有效提高客車交流供電冗余度，以此實現對逆變電源故障率的有效降低。通過使用逆變器，能夠實現電流的同步輸出，同時能夠將低壓電流與高壓電流之間的電氣進行隔離，在最大程度上提高了鐵路客車電氣系統的使用安全性，具有較高的現實意義。

現階段我國鐵路客車所采用的空調屬于傳統定速空調，該類空調具有電流沖擊較強、能源消耗較大等特點，導致車體內部溫度無法順利調控，在必要的時候甚至需要重啟，在造成巨大能源消耗的同時，還會降低乘客乘坐的舒適度。隨著我國鐵路運輸體系的不斷完善，空調已成為了證明鐵路客車功能完整性的重要部分，但由于空調裝置在運行過程中會產生較大的能源消耗，因此，如何確保空調自身作用得到充分發揮的同時實現節能環保，已成為當代鐵路建設管理部門需面對的重要工作。目前，我國部分鐵路客車已逐漸實現對空調裝置的節能環保設計。

隨著各項技術的不斷發展，近年來，LED照明被廣泛應用到鐵路客車電氣系統的節能環保設計中。相較于傳統的熒光照明燈，LED照明具有電源效率高、使用壽命長、發光率光、無污染、顯色指數高、不合汞等優勢。

4 制動系統的節能環保設計

4.1 設計原則

制動系統作為鐵路客車運行系統中的重要部分，要想實現鐵路客車的安全運行，就必須確保制動系統的設計具備合理性與可靠性。根據相關研究報道表明，一般情況下，鐵路客車的使用壽命通常在30年左右，而制動系統作為維持客車正常運行的核心，若在運行過程中發生故障便會嚴重影響客車整體的運行。因此，將維護性原則作為制動系統的節能環保設計重點是確保客車后續正常運行的關鍵。

4.2 設計方法

制動系統的本質，是為了將鐵路客車的動能進行有效轉化。現階段，國內外針對鐵路客車節能環保的設計，大多數是站在能源回收的角度考慮，因此，再生制動能量回收技術被廣泛應用于制動系統的節能環保設計中。

5 暖通系統的節能環保設計

5.1 設計原則

傳統的定頻空調，通過使用開機、關機的方式調節客車內部的溫度，導致車內溫度的變化波動較大，在造成能源消耗巨大的同時，降低乘客乘坐的舒適度。目前，國內外依舊存在少數鐵路客車使用傳統燒煤鍋爐實現對車體內部的供暖，這種方式不僅會采暖效率低下，同時還會嚴重污染周邊環境。由此，對鐵路客車暖通系統進行節能環保設計顯得十分重要。而鐵路客車暖通系統的節能環保設計原則包括：①確保設計結構具備可靠性、安全性；②提高車內能源的使用效率，在最大程度上降低能源的消耗；③創造良好的乘車環境，減少客車運行造成的能源消耗。

5.2 設計方法

通過使用變頻軟啟動技術手段，減少暖通系統中風機部件與壓縮機的啟動，對客車電機部位與電源網絡等部位造成的電流沖擊，從而提高車體供電設變的使用可靠性，同時延長風機部件與壓縮機的使用壽命。

使用變頻控制技術，降低空調系統的可變力輸出，在提升車體客室舒適性的同時，實現真正意義上的節能降耗。

通過建立智能故障自診斷系統，使客車暖通系統能夠得到智能控制，在提高維護便捷性的同時，全面減少人工維修所花費的成本資源。

使用電加熱采暖的方式，使采暖效率得到有效提高的同時，降低暖通系統運行過程中產生的能源消耗，減少其運行過程對周邊環境所造成的污染。

6 結束語

隨著我國鐵路運輸體系的不斷擴大，將綠色節能環保理念全面貫徹到鐵路發展中已成為必不可少的重要工作。只有確保當代鐵路客車得到有效的節能環保設計，才能在節能減排、降低能源消耗的同時，實現中國鐵路運輸體系的可持續發展，從而為社會創造更大的經濟服務效益。