電動軌道車與內(nèi)燃軌道車優(yōu)缺點對比分析

孫海民

摘 要：本文以江蘇某公司生產(chǎn)的電動鐵道車輛和中州電力機車為例，闡述了其技術(shù)特點、牽引特性、結(jié)構(gòu)布置、傳動、控制等，電動軌道車的控制系統(tǒng)和電池功能，與地鐵建設(shè)中經(jīng)常使用的燃油軌道車相比，電動軌道車不僅能滿足施工、移動運營和線路運營的后勤維護需要，同時也保護了環(huán)境，改善了地鐵隧道的建設(shè)條件。

關(guān)鍵詞：電動、內(nèi)燃、軌道車、優(yōu)缺點

1、前言

世界各國城市都在發(fā)展軌道交通，國內(nèi)發(fā)展更具活力。在國外一些地區(qū)，各種的功能都得到了廣泛應(yīng)用，而對地下施工機械的需求量較低，因此對聲束系統(tǒng)沒有專門的產(chǎn)品開發(fā)，而是使用小型內(nèi)燃機車進行地下維修。地鐵區(qū)域狹窄，氣流不暢，而且天黑，加上各種施工機械的噪音和煙霧污染，地鐵隧道的條件比較差，新能源技術(shù)和環(huán)保施工機械在改善地鐵隧道施工條件方面發(fā)揮著重要作用。介紹了地鐵施工用電動軌道車輛的技術(shù)特點。

2、兩種軌道車

2.1簡介

內(nèi)燃機是柴油機的曲軸箱發(fā)動機，通過彈性聯(lián)軸器、萬向節(jié)、液壓齒輪和軸傳動傳遞給車輪[1]。以空氣制動器為核心的制動系統(tǒng)不僅是液壓，還接受來自道路或蓄電池的動力作為動力源，電流通過高速開關(guān)。牽引電路的高壓箱、功率電抗器和牽引逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為可控的三相變量，異步牽引電機為電機提供動力，使電機旋轉(zhuǎn)，電空制動采用DC-1制動機作為核心，可與電機一起進行再生制動和電阻制動。

2.2傳輸模式比較

以下各節(jié)比較了柴油和電動軌道車的牽引模式。柴油機運行時，柴油機噪聲可達100db，嚴重影響員工和維修人員的健康[2]。在山區(qū)和陸地地區(qū)，也會影響周邊居民的生活，產(chǎn)生負面的社會影響。電動機在電氣軌道上承受發(fā)動機推力，電能直接轉(zhuǎn)化為機械能，無需柴油點火過程，燃料燃燒會產(chǎn)生許多有害氣體，如一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮等有害氣體。它不利于隧道機械設(shè)備的損壞，嚴重污染了城市空氣，電動軌道器幾乎沒有彈出。任何內(nèi)燃機的更換都將直接將二氧化碳排放量減少到近2100噸[3]。目前，國家大力提倡節(jié)能減排，計劃從將單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量減少40%，這一目標已作為約束性指標納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃，它代表了我國經(jīng)濟社會發(fā)展對電動軌道車的合理選擇。內(nèi)燃機的能耗為35-45%。在失去液壓傳動和曲軸的情況下，機車的整體效率低于33%，發(fā)動機的功率消耗為89%。另外，機車傳動直接在軸上，傳動輪短，磨損小。機車整體效率在85%以上，軌道車輛效率在2.58倍以上，考慮平均期末節(jié)點老化的影響，效率更高。

3、制動系統(tǒng)比較

jmy420自行車有兩種制動方式：基于JZ-7的壓縮空氣制動和液壓制動;基于DC-1制動器的壓縮空氣制動器和基于再生制動器和制動片的電軌制動器

3.1 JZ-7帶DK-1制動器

JZ-7型壓縮空氣制動機是我國自行研制并廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機車的制動機。DK-1型電空制動機是以壓縮空氣為能量，控制機車的緩解、制動和改變氣壓的制動機。與文獻中的具體性能相比，DK-1型制動器的充氣速度快于JZ-7型制動器。電氣控制，通風靜音，易于控制和維護，改善了操作環(huán)境[4]。

3.2液壓和再生制動

液壓制動器是空氣制動器的補充。它給傳動油加油，將機車的動能轉(zhuǎn)化為傳動油，然后擴散到空氣中。因此，在制動過程中仍然需要柴油機產(chǎn)生的能量。機車在電能中的動能，以及通過開關(guān)和電弧或通過切換到車輛運輸蓄電池的接觸電網(wǎng)并將電能保持在制動模式下而獲得的電能。制動性能基于直流電機的可逆原理。當牽引發(fā)動機轉(zhuǎn)換為發(fā)電機模式時，電能消耗在制動電阻中，而扭矩由發(fā)動機產(chǎn)生。電制動以電制動的形式減速，運動抑制只消耗機車的動能。它不需要消耗額外的能量，并且具有高度的獨立性。因此，再生制動作為輔助制動模式具有設(shè)置舒適等優(yōu)點。

4、控制系統(tǒng)比較

作為一個車輛控制和通信系統(tǒng)，控制系統(tǒng)主要完成通信控制、功能控制等功能、故障診斷、事件監(jiān)測等。電動軌道車是一個基于模塊化設(shè)計的分布式軌道電子控制系統(tǒng)。

4.1系統(tǒng)可靠性

電動軌道車輛的模塊化和標準化導致了車輛電氣設(shè)備接口的標準化，模塊之間的模塊化通信，使用適當?shù)臉藴释ㄐ啪€路，而在燃燒軌道上的車輛連接到公共線路，這改善了與電動軌道車的電氣接觸[5]，電動軌道車的振動比燃燒的軌道車小得多，提高了電力機車系統(tǒng)運行的安全性。此外，在鐵路車輛電氣化的控制和通信模塊中采用了自動故障切換，提高其可靠性。

4.2智能化

電動軌道車的電氣化指標遠高于柴油軌道車，具有廣泛的控制、數(shù)據(jù)采集和故障診斷能力。模塊化設(shè)計，易于診斷，系統(tǒng)快速準確地識別故障位置，當故障無法準確定位時，整個維修過程通常需要很久。

5、綜合成本比較

5.1 運營成本

理想情況下，柴油發(fā)電能力為313kW內(nèi)燃機車，油耗為208g（kw），目前柴油成本為7.5元/L。考慮到整車的整體性能，差距更大[6]，同時隨著石化能源的不斷發(fā)展，石化能源會逐漸減少，價格會上升，新能源的成本會更有效的增加，而未來電價將趨于穩(wěn)定。

5.2.維護費用

除電氣部件外，還有柴油機、液壓齒輪等，柴油機等部件老化，必須進行保養(yǎng)。如果不及時進行維修，由于這些部件不能及時維修，會給運行帶來很大的風險。作為一臺結(jié)構(gòu)復雜的柴油機，公司缺乏超越進口柴油機的能力和條件，柴油機內(nèi)的冷卻水使機車無法正常工作。也就是說，考慮到條件和產(chǎn)能不能及時完成，維修時間無法完成，但不包括維修，而只包括外部維修，價格高達3K。電動軌道車主要用于維修和更換，大大降低了維修難度。而且，它的大部分重要部件都與電動客車相同。深圳地鐵具備了對電動公交車部件進行維修的能力，這將大大降低服務(wù)成本。經(jīng)分析電動軌道車輛的全壽命周期成本較增加。

6、結(jié)束語

中國第一輛電動軌道車已經(jīng)安全運行兩年多了。該機的故障率比廂式車低得多，具有排放、噪音等優(yōu)點，喜歡維修和使用。在設(shè)備采購中，建議共采購6臺電力機車，顯示出旺盛的生命力。電動軌道車有望成為我國城市軌道交通發(fā)展的里程碑，引領(lǐng)城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向。在建筑業(yè)建筑工人的環(huán)境保護和健康保護領(lǐng)域，電動軌道車輛比軌道車輛具有更多的優(yōu)點，更多的燃料。然而，電動軌道車輛也有一些缺點：磷酸鐵氧體電池容量有限，壽命有限;充電采用三相供電，充電時間長;目前市場處于發(fā)展的初級階段，市場價值處于較高水平。隨著國家新能源政策的推進和各級建設(shè)資金的撥付，電動軌道車輛車主普遍用于城市道路交通項目。

參考文獻

[1]秦娟蘭，陳兵. 城市軌道交通軌道車新型轉(zhuǎn)向架研制與仿真分析[J]. 內(nèi)燃機與配件，2020（16）.

[2]萬華武，朱良凱. JY400-8QG型內(nèi)燃軌道車電氣控制系統(tǒng)[J]. 內(nèi)燃機車，2004（11）：25-26.

[3]唐學賓. 電動軌道運輸車：，CN210285720U[P]. 2020.

[4]張琨，許克亮，張浩，等. 一種高鐵物流軌道式自動感應(yīng)站臺自動裝卸系統(tǒng)：，CN210285705U[P]. 2020.

[5]劉華橋、王琪、姚月明、劉世澤. 軌道交通車輛牽引電動機調(diào)速分析[J]. 電氣時代，2020，NO.470（11）：64-66.

[6]梅學勤，徐康，魏新平，等. 一種弧形軌道電動平車：，CN111547077A[P]. 2020.