田雨 王石

摘 要：除冰液的選擇在列車除冰系統(tǒng)中占有重要地位，可直接影響除冰效果和運(yùn)行成本。通過(guò)對(duì)目前幾種除冰劑：溫（熱水）、乙二醇水溶液在使用成本、除冰抑冰效果和環(huán)境影響等發(fā)面進(jìn)行比較后，提出了實(shí)際列車除冰過(guò)程中的除冰劑選擇，為列車除冰裝置的進(jìn)一步研制提供了研發(fā)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：列車底盤；除冰劑；丙二醇；乙二醇

伴隨著2012年我國(guó)高寒地區(qū)修建的第一條長(zhǎng)大高鐵干線——哈大高鐵建成運(yùn)營(yíng)，我國(guó)高鐵走進(jìn)快速、高效、穩(wěn)定發(fā)展的新時(shí)代。

由于我國(guó)北方冬季氣溫較低且冰雪天氣較多，在列車運(yùn)行時(shí)會(huì)在列車底部生成大量冰雪混合物。這些冰雪混合物在鐵車高速運(yùn)行時(shí)與車體的分離會(huì)對(duì)列車和鐵路沿線居民及企事業(yè)單位造成嚴(yán)重的安全隱患，故應(yīng)及時(shí)除去列車底部冰雪混合物。在列車除冰裝置除冰過(guò)程中，對(duì)除冰劑的選擇直接會(huì)影響到列車的除冰效果和再結(jié)冰情況。其中，中國(guó)鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司自主研發(fā)的“HTK-CBX01型高寒高鐵融冰除雪裝置”采用低壓溫水噴掃的方式進(jìn)行除冰；石航提出用加熱后的丙二醇溶液噴射到列車底盤和轉(zhuǎn)向架等部位進(jìn)行融冰。

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有不同除冰劑之間的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，提出一種在經(jīng)濟(jì)、能耗等方面比較適合的除冰劑選擇方案。

一、 除冰劑的選擇

現(xiàn)在的除冰所選用的除冰劑可以分為溫（熱）水、乙二醇溶液和丙二醇溶液等。

1.溫（熱）水

溫（熱）水除冰在目前研究過(guò)程中已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，其中中國(guó)鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司自主研發(fā)的“HTK-CBX01型高寒高鐵融冰除雪裝置”就是采用低壓溫水噴掃的方式進(jìn)行除冰。

溫（熱）水作為除冰劑進(jìn)行除冰除冰液成本低，相對(duì)于其他化學(xué)溶液對(duì)環(huán)境污染幾乎為零，設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中對(duì)管道和噴嘴的要求相對(duì)較低。但溫（熱）水相對(duì)于低溫水來(lái)說(shuō)水溫降速較快易達(dá)到冰點(diǎn)，除冰后抑制再結(jié)冰能力較差，在室外溫度為零下20攝氏度及以下時(shí)易發(fā)生除冰過(guò)程中再次結(jié)冰現(xiàn)象。所以使用該種除冰劑進(jìn)行除冰時(shí)需要在室內(nèi)且室溫高于水結(jié)冰溫度時(shí)進(jìn)行，在除冰過(guò)后還應(yīng)使用熱風(fēng)對(duì)除冰位置進(jìn)行去除殘留水和烘干處理。室內(nèi)除冰和熱風(fēng)烘干過(guò)程會(huì)增加除冰成本，并且熱風(fēng)很難二次利用。

2.乙二醇水溶液

乙二醇有名甘醇，可與水任意濃度混合，混合后水溶液冰點(diǎn)顯著降低，乙二醇水溶液濃度與冰點(diǎn)如表1所示。

乙二醇溶液在50%時(shí)冰點(diǎn)為-35℃，66.3%時(shí)達(dá)到最低冰點(diǎn)-68℃。乙二醇溶液在作為除冰劑使用過(guò)程中成本相對(duì)較低，低濃度溶液即可達(dá)到大多數(shù)工作環(huán)境要求。雖然乙二醇本身為毒性較弱，但其代謝產(chǎn)物毒性較高。在除冰過(guò)程中應(yīng)減少工作人員對(duì)其的直接接觸和提高除冰液回收。

3.丙二醇水溶液

丙二醇與水可以任意濃度混合，丙二醇水溶液濃度與冰點(diǎn)如表2所示。

丙二醇冰點(diǎn)隨著濃度升高而降低，50%時(shí)冰點(diǎn)為-30℃，61%時(shí)冰點(diǎn)為-54℃。相對(duì)于乙二醇，丙二醇毒性極低，是合法的皮膚護(hù)理保濕劑和抗菌劑，同時(shí)也是一種合法的食品添加劑。丙二醇在除冰過(guò)程結(jié)束后可以在機(jī)體上覆蓋一層薄膜，當(dāng)列車運(yùn)行過(guò)程中可減少或抑制冰層的再次形成。列車再次進(jìn)庫(kù)除冰時(shí)，可減少除冰時(shí)間和丙二醇溶液的使用量，降低除冰成本。但丙二醇作為除冰劑使用時(shí)其成本要高于乙二醇溶液和溫（熱）水，在使用過(guò)程中需提高除冰液的回收在利用率。

二、 三種除冰劑的選擇分析

根據(jù)文獻(xiàn)，不同濃度和成分的熱溶液在室溫、同等溫度下的除冰效果沒有明顯區(qū)別，除冰速度和除冰效果與溶液溫度和流速關(guān)系較大。

三種除冰劑中，溫（熱）水對(duì)環(huán)境影響最小成本最低，但在實(shí)際除冰過(guò)程中易出現(xiàn)再結(jié)冰現(xiàn)象且抑制結(jié)冰能力較差，除冰過(guò)程中還需進(jìn)行熱風(fēng)干燥，加大了能源消耗。乙二醇和丙二醇對(duì)除冰后能在機(jī)體表面附著一層薄膜，可減少或抑制二次結(jié)冰，可減少下一次除冰時(shí)的各項(xiàng)成本。乙二醇溶液呈弱毒性，雖成本較丙二醇較低，但需要對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)采用嚴(yán)密措施，以保護(hù)工作人員健康和減少環(huán)境污染。

結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)條件和環(huán)境保護(hù)情況，除冰劑應(yīng)選擇對(duì)環(huán)境污染小、除冰效果好、相對(duì)成本低的丙二醇水溶液為佳。

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基金項(xiàng)目：沈陽(yáng)鐵路局科技研究開發(fā)計(jì)劃（2015L10）。