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  • 鐵路運輸節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用論文

    時間:2024-09-09 12:53:01 其他類論文 我要投稿

    鐵路運輸節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用論文

      摘要:分析了鐵路運輸中能源消耗的現(xiàn)況,并在此基礎(chǔ)上,對節(jié)能技術(shù)在鐵路運輸中的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入探究,以期為廣大鐵路運輸工作者提供一定的參考意見和建議。

    鐵路運輸節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用論文

      關(guān)鍵詞:鐵路運輸;節(jié)能技術(shù);現(xiàn)狀;應(yīng)用

      引言

      在社會經(jīng)濟(jì)和社會生活水平不斷發(fā)展和進(jìn)步的今天,我國鐵路運輸行業(yè)已取得長足的發(fā)展。然而,隨著鐵路運輸行業(yè)不斷發(fā)展,相關(guān)能源的消耗和浪費現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。在鐵路運輸過程中,能源消耗是極其巨大的。作為我國至關(guān)重要的國民經(jīng)濟(jì)命脈,鐵路工程的建設(shè)和運營不可或缺,想要對能源進(jìn)行節(jié)約或控制,只能合理應(yīng)用節(jié)能技術(shù)。故此,對目前我國鐵路運輸中能源消耗現(xiàn)況進(jìn)行分析,并探究節(jié)能技術(shù)在鐵路運輸中的具體應(yīng)用意義重大。

      1鐵路運輸中能源消耗現(xiàn)況分析

      我國鐵路運輸中,能源消耗始終呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。截止2008年,其能源消耗換算為標(biāo)準(zhǔn)煤已經(jīng)達(dá)到近1 700萬t。對比2003年,增加了近150萬t,其增長率為9.7%。自2008年以來,我國又進(jìn)行了好幾項鐵路工程的修建以及運營,可想而知,其能源消耗對比2008年之前有著怎樣的飛速增長。單從能源消耗的絕對量分析,鐵路運輸過程中產(chǎn)生的能源消耗是相當(dāng)巨大的。因此,鐵路運輸是節(jié)能行業(yè)中的重中之重。

      2鐵路運輸中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

      2.1車體輕量

      從物理角度分析,列車的運行只能算是一個客觀現(xiàn)象,是列車在牽引動力系統(tǒng)的影響和作用下,對運行阻力進(jìn)行克服,從而達(dá)成前行目的的物理現(xiàn)象。眾所周知,物體所受阻力與其自身質(zhì)量呈正比例關(guān)系。也就是說,列車自身質(zhì)量越小,其運行過程中所受到的阻力就會越小,這時牽引動力系統(tǒng)做功也就會相應(yīng)減少,從而實現(xiàn)節(jié)能目的和效果。因此,在對車輛進(jìn)行構(gòu)造和設(shè)計時,可以盡可能地減輕車體自身質(zhì)量。可以通過減少車體非必要結(jié)構(gòu),使用輕質(zhì)量設(shè)備等方式進(jìn)行車體輕量化處理。通過CAMDS(中國汽車材料數(shù)據(jù)系統(tǒng))可知,就普通的旅客列車而言,其座位平均每個400kg至800kg不等。而某些特別的高速列車,比如德國制造的ICE2列車,其座位平均每個可達(dá)1 100kg。對比分析,國外很多國家對車輛輕量化處理已經(jīng)作出了很多貢獻(xiàn)。例如,日本的新干線車體就比常規(guī)車體輕了很多,已經(jīng)降低至每座537kg,哥本哈根的郊區(qū)鐵路列車車體更輕,其每座僅為360kg。通常情況下,對列車車體進(jìn)行輕量化處理的方法有兩種,其一,對車體的各部分組件進(jìn)行輕量處理;其二,對車體進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使其在保證整體強(qiáng)度的基礎(chǔ)上盡可能地降低車體內(nèi)部組件的質(zhì)量[2]。

      2.2損失轉(zhuǎn)化

      在列車運行過程中,其具體的能量轉(zhuǎn)換過程。其中,發(fā)動機(jī)作為能量轉(zhuǎn)化效率的主要決定者,對能量的消耗有著非常重大的影響作用。首先,對電力機(jī)車而言,變壓器是影響其發(fā)動機(jī)運行功效的主要因素。然而,傳統(tǒng)的變壓器效率與其自身質(zhì)量呈現(xiàn)的是比例關(guān)系,故此,為了獲得最佳效果,必須對變壓器效率及其自身質(zhì)量進(jìn)行正確權(quán)衡。除此之外,還可以對列車牽引組件進(jìn)行創(chuàng)新處理。也就是說,通過對各個牽引組件的智能控制和聯(lián)合控制,達(dá)到提升牽引模塊整體效率的功能和作用,這樣就可以達(dá)到最佳節(jié)能效果。其次,對內(nèi)燃機(jī)車而言,主要適用的節(jié)能技術(shù)是改進(jìn)噴油器。例如,對列車進(jìn)行增加噴油孔,或者進(jìn)行二次噴油等,這樣可以大幅度提升噴油壓力,使其能源燃燒更加完整。整體而言,上述措施均能將內(nèi)燃機(jī)的能源燃燒效率整體提升15%到20%不等。

      2.3再生制動

      總體來講,電力機(jī)車與電傳動內(nèi)燃機(jī)車一樣,都是依靠牽引電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的。對列車進(jìn)行制動時,其電動機(jī)會發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變,變成可以供電的發(fā)電機(jī)。這時候,列車上的動能也會自發(fā)轉(zhuǎn)換成為供給列車使用的電能。然而,在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)后,這些電能有的會被吸引到相應(yīng)的儲能裝置中,有的會被集中反饋至牽引電網(wǎng)之中。這樣,就實現(xiàn)了電能的二次應(yīng)用,也就是所謂的再生制動。這種再生制動技術(shù)通常適用于列車停站數(shù)較多的運行模式,例如行程較長的城際軌道交通。這種運行模式的能源消耗總值最少可以降低15%,最多則可以降低30%,是非常有潛力的節(jié)能技術(shù)。

      2.4列車運行阻力

      通常情況下,列車在運行過程中所受的阻力主要包括兩種,一種是基本阻力,另一種是附加阻力。形成基本阻力的原因有很多,其中最主要的有兩個,即空氣與列車表面接觸的摩擦力和輪軌間的相互摩擦力。而附加阻力的形成具有一定的特殊性,通常需要在特定時期或特定環(huán)境下,才會產(chǎn)生相應(yīng)的附加阻力。比如,列車在上坡或下坡時,由于環(huán)境坡度的原因,就會產(chǎn)生相應(yīng)的坡道阻力。同時,列車在隧道穿行過程中,也會受到相應(yīng)的隧道阻力。從專業(yè)角度理解,人們常常將空氣與列車表面接觸的摩擦力稱為空氣阻力。這種空氣阻力的大小主要由兩個方面決定。一是列車外部的幾何形狀,二是列車表面的光滑程度。以高速列車為例,其空氣阻力的70%都是來自于車輪、車頂、車側(cè)以及轉(zhuǎn)向架等產(chǎn)生空氣摩擦力,而車頭和車尾所占空氣阻力的比重相對較低。因此,減小高速列車阻力時,可以進(jìn)行以下操作:對列車車頭進(jìn)行流線型設(shè)計。對車輪、轉(zhuǎn)向架等進(jìn)行遮蓋處理,并對整個徹底進(jìn)行包裹處理。這樣,列車運行時,其空氣阻力至少可以降低10%。相應(yīng)的,其能源消耗也會隨之大幅度降低。除了空氣阻力外,列車運行的基本阻力還包括輪軌摩擦力。輪軌間的相互摩擦力是與列車自身質(zhì)量成正比例關(guān)系的。從某種意義上講,減輕列車的自身質(zhì)量,就是減小了列車運行中的輪軌摩擦力。除此之外,還可以通過對列車車體添加潤滑劑或潤滑油等方式,從根本上減小車輪在側(cè)方向上的相互摩擦力。這樣既減小了輪軌間的相互摩擦力,又起到了能源節(jié)約的作用和效果。

      2.5列車節(jié)能操縱

      在列車的整個運行過程中,能耗會隨著操縱方式的不同而產(chǎn)生相應(yīng)的差異。也就是說,在相同的行使時間內(nèi),如果列車停站的次數(shù)一樣,那么其能量消耗會隨著速度加減情況的不同而產(chǎn)生不同程度的差異。對于列車而言,其最理想的運行方式是低勻速。然而,在列車的現(xiàn)實運行中,受自身性能、乘客需求、工程限速等各方面原因的影響,列車無法按照理想中的運行方式工作。通過模型和理論的雙重研究分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)列車的運行以最大加速—勻速—惰行—最大減速模式進(jìn)行操作時,其能源消耗就可以達(dá)到最低狀態(tài)。如果個別列車因為其離散型的控制級位或線路陡坡等情況而無法進(jìn)行勻速行駛狀態(tài)維持時,應(yīng)該盡可能地保證列車速度為準(zhǔn)勻速。對列車進(jìn)行上述操作時,其能源消耗總值最少可以降低8%,最多可以降低15%。由此可見,增加列車司機(jī)的節(jié)能意識,使其按照最優(yōu)方式進(jìn)行列車操作,也能取得非常好的節(jié)能效果。

      3結(jié)語

      我國鐵路運輸中,節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用已非常廣泛。但是,針對該領(lǐng)域進(jìn)行的研究卻不是十分深入。為了進(jìn)一步提升鐵路運輸中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用水平,節(jié)能技術(shù)研究者應(yīng)該積極深入鐵路運輸行業(yè),對其工作的全程進(jìn)行詳細(xì)了解,從而找出能源消耗的根本癥結(jié),并對其進(jìn)行正確處理和解決,以實現(xiàn)能源使用的高效化和理想化。

      參考文獻(xiàn)

      [1]周方明,毛保華.鐵路運輸節(jié)能技術(shù)與節(jié)能管理研究[J].綜合運輸,2010,2(8):29-34.

      [2]徐鴻燕.鐵路運輸節(jié)能管理策略探討[J].經(jīng)營管理者,2013,2(3):87.

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