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        電動軌道車與內(nèi)燃軌道車優(yōu)缺點對比分析

        2021-03-03 09:32:40孫海民
        裝備維修技術(shù) 2021年45期
        關(guān)鍵詞:軌道車優(yōu)缺點電動

        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(jī)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(hù)需要,同時也保護(hù)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(jī)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(jī)車進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)是柴油機(jī)的曲軸箱發(fā)動機(jī),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(jī)為電機(jī)提供動力,使電機(jī)旋轉(zhuǎn),電空制動采用DC-1制動機(jī)作為核心,可與電機(jī)一起進(jìn)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(jī)運行時,柴油機(jī)噪聲可達(dá)100db,嚴(yán)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(fù)面的社會影響。電動機(jī)在電氣軌道上承受發(fā)動機(jī)推力,電能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)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(jī)械設(shè)備的損壞,嚴(yán)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(jī)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(biāo)已作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中長期規(guī)劃,它代表了我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電動軌道車的合理選擇。內(nèi)燃機(jī)的能耗為35-45%。在失去液壓傳動和曲軸的情況下,機(jī)車的整體效率低于33%,發(fā)動機(jī)的功率消耗為89%。另外,機(jī)車傳動直接在軸上,傳動輪短,磨損小。機(jī)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(jī)是我國自行研制并廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車的制動機(jī)。DK-1型電空制動機(jī)是以壓縮空氣為能量,控制機(jī)車的緩解、制動和改變氣壓的制動機(jī)。與文獻(xiàn)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(fēng)靜音,易于控制和維護(hù),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(jī)車的動能轉(zhuǎn)化為傳動油,然后擴(kuò)散到空氣中。因此,在制動過程中仍然需要柴油機(jī)產(chǎn)生的能量。機(jī)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(jī)的可逆原理。當(dāng)牽引發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)模式時,電能消耗在制動電阻中,而扭矩由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生。電制動以電制動的形式減速,運動抑制只消耗機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致了車輛電氣設(shè)備接口的標(biāo)準(zhǔn)化,模塊之間的模塊化通信,使用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)通信線路,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(jī)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(biāo)遠(yuǎn)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(zhǔn)確地識別故障位置,當(dāng)故障無法準(zhǔn)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(jī)車,油耗為208g(kw),目前柴油成本為7.5元/L??紤]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(hù)費用

        除電氣部件外,還有柴油機(jī)、液壓齒輪等,柴油機(jī)等部件老化,必須進(jìn)行保養(yǎng)。如果不及時進(jìn)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(fēng)險。作為一臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜的柴油機(jī),公司缺乏超越進(jìn)口柴油機(jī)的能力和條件,柴油機(jī)內(nèi)的冷卻水使機(jī)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(dá)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(jìn)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(jī)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(jī)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(hù)和健康保護(hù)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(jìn)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(xiàn)

        [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(jī)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(jī)車,2004(11):25-26.

        [3]唐學(xué)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(jī)調(diào)速分析[J]. 電氣時代,2020,NO.470(11):64-66.

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

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