淺談雙源電力工程車在地鐵發展中的應用

喬輝+++劉佳晨

摘 要：隨著我國軌道交通的不斷發展，傳統的內燃機地鐵工程車具有能耗高且污染較重的缺點，已不符合社會發展和城市環境的要求，因此，雙源電力工程車的研發和使用成為了必然趨勢。本文主要對雙源電力工程車在地鐵發展中的應用進行了探討，使其更好地適應地鐵企業的發展，成為未來地鐵工程車重要的發展方向。

關鍵詞：雙源電力工程車 內燃機車 柴油機 鋰離子電池

中圖分類號：TM411 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0039-02

傳統地鐵車輛段內工程車主要動力來源為內燃柴油機，與地鐵電客車使用電力作為動力相比，空氣污染大、噪音大，已明顯不符合社會未來發展的趨勢以及國家節能減排政策的要求。所以，為了響應國家節能降耗、綠色能源的號召，更好地使工程車適應地鐵企業的發展，雙源電力工程車的應用成為了未來地鐵工程車的重要發展方向。

1 地鐵工程車現狀

1.1 工程車作用

地鐵工程車主要用于地鐵列車、運輸車輛及無動力軌道車輛的牽引、調車、隧道內、車輛段內事故車輛救援牽引作業；供電設備施工、維修的牽引動力設備，接觸網上部設備在停電狀態下的安裝、維修及日常檢查、保養；地鐵工程維修，地鐵正線貨物運輸等。

1.2 工程車動力

在我國各地鐵線路的維護基本上都采用由內燃機車作動力的地鐵工程車輛。傳統的工程車輛主要以內燃機作為原動力，通過傳動裝置驅動車輪的機車，采用的內燃機絕大多數是柴油機。燃油（柴油）在氣缸內燃燒，將熱能轉換為由柴油曲軸輸出的機械能，但并不用來直接驅動動輪，而是通過傳動裝置轉換為適合機車牽引特性要求的機械能，再通過走行部驅動機車動輪在軌道上轉動。

1.3 傳統動力優點

目前，我國地鐵工程車輛中采用的傳統內燃機車與雙源電機車相比依然存在不可比擬的優勢。

（1）技術條件成熟，使用穩定，不易出故障，行車安全性較好。

（2）續航能力較強，不受能源消耗所影響，行使距離無限制。

（3）應用范圍廣泛，可以在無電氣化路段使用，尤其是在緊急救援時只要有符合車輛行駛的軌道就可以使用。

（4）對于使用區域的氣候環境要求較低，類似青藏高原海拔高、溫度低、氣候惡劣的環境，內燃機車的使用優勢明顯優于電機機車。

1.4 傳統動力缺點

隨著社會的不斷進步以及環境污染危機的進一步發展，作為地鐵工程車，內燃機車明顯存在以下缺點。

（1）使用時排出的大量廢氣對城市空氣環境產生直接污染，而且，柴油機隨著使用年限增長，其功率無法最大限度地發揮出來，需要加大供油量來提高機車牽引功率，從而使柴油機工作時排出的廢氣更多、濃度更大，加劇了對環境的影響。

（2）工作發出的噪聲對軌道線路附近的居民生活帶來嚴重影響，尤其是夜間作業時。

（3）在隧道中工作時，柴油機排出的廢氣（黑煙）在隧道內難以及時擴散，對工作人員和乘客的身體健康帶來威脅。

（4）工作時排出的高溫廢氣（黑煙）容易觸發隧道中中消防系統的錯誤預警信號。

因此，由電力、蓄電池供電的雙源電力工程車取代內燃工程車已成為未來地鐵發展的必然。

2 雙源電力工程車

2.1 車輛概述

雙源電力工程車的發展，是隨著傳統內燃機車不適應社會發展的要求而被提出來的，它在結構上以及性能上都具有明顯的優越性，能耗與廢物產生量符合國家政策以及相關標準的要求。其供電方式是通過第三軌或者接觸網和電力蓄電池兩種能源混合牽引來實現的，這種供電方式不會產生廢氣以及煙塵，不會對城市環境造成污染，不會對乘客等的身體健康帶來危害，也不會在地鐵隧道中積累較多的熱量，有利于減輕地鐵中的各種通風設備以及空調的負擔。所以，雙源電力機車取代傳統內燃機車成為新時代地鐵工程車已成為必然發展趨勢。

2.2 車輛優點

雙源電力工程車跟傳統工程車對比，具有很大的優勢，主要具有以下優點。

（1）符合綠色能源的環保理念。機車采用第三軌或者接觸網和電力蓄電池供電，能夠有效減少煙塵和廢氣對城市空氣的污染。

（2）能效節約性高。采用電能直接變換，能量轉換效率高，減少了在隧道內的熱積累，并降低了空調及通風設備的熱負荷。

（3）工作中噪聲低。采用交流電傳動技術，能夠盡可能少使用通風設備，大大降低了機車的噪聲。

（4）采用微機控制技術。可靠性和可用性高，維護方便、資源需求少，同時能實現低恒速控制，控制精度高。

（5）維護方便。采用與地鐵車輛相同的技術路線，維護時只需與地鐵車輛相同的技術平臺，有效簡化維護檢修平臺以及維修方式的管理。

2.3 車輛缺點

雙源電力工程車作為一項新應用、新技術，在發展初期必然出現一些尚未完全解決的問題。

（1）雙源電力工程車雖然是未來發展的必然趨勢，但內燃機工程車技術成熟，模式穩定，而目前電力機車產品單一，使用技術要求或條件也未明確，如附屬設施、維修場地、備品備件以及如何維修、保養等缺少規范、系列化、標準化。

（2）在地鐵運營中工程車輛擔負著應急救援的職責，對其機動性要求較高。內燃機車只要加油即可使用，很方便。而電力機車在無電氣化路段續航能力有限，到底能牽引多大重量，電力工程車的能力和可靠性如何，如何應付搶險和救援等尚未完全明確，所以，雙能源工程車使用的技術條件還需進一步明確、完善。

（3）如何把雙源電力工程車運用得更好，目前缺乏相關規劃和設計，如一條線配置多少臺合適等，會導致使用單位采購時茫然，未來發展過程中應把配置要求等形成標準、系列，使用單位選型時有據可查。

盡管目前尚存在一些不足，但雙源電力工程車在地鐵中的應用是必然趨勢，它的使用對地鐵行業具有較為重大的意義，隨著地鐵行業的進一步發展，通過深入的研究與實踐，它的技術將會不斷地發展并逐漸推廣使用。endprint

3 車輛對比

雙源電力工程車同時具有接觸網供電和牽引蓄電池供電兩種制式，它既能在不便架設接觸網的地段從蓄電池中攝取電能運行，又能在有架設供電網的地段從供電網受電運行，同時還向蓄電池充電儲能，使蓄電池經常保持滿容量狀態。

與單純的蓄電池電力牽引機車比較起來，它不需要每年頻繁大量更換蓄電池，大大減少維護費用，達到高效節能；與單純架線式電力牽引機車比較起來則不需另配自備能源，節省一次性投資；與內燃牽引機車比較起來優點更突出，高效節能、低碳、無污染、綠色環保、運用及維護費用低等，具有良好的技術經濟性。

4 鋰離子電池使用

4.1 鋰離子電池

鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表。

4.2 鋰離子電池相比傳統蓄電池的優勢

現有電化學儲能鋰離子電池系統采用液體電解質，易泄露、易腐蝕、使用壽命短，具有安全隱患。

而且對傳統的鉛酸以及鎳氫和鎳鎘電池而言，鋰電池鋰離子電池具有工作電壓高、應用溫度范圍寬、自放電率低、環境污染輕等優勢，且鋰電池中不存在有毒物質，因此，被稱為“綠色電池”。鋰電池具有高比能量、自放電小、循環壽命長、無記憶效應和綠色環保等特點，其中以錳酸鋰動力電池和磷酸鐵鋰動力電池為主要代表。

5 結語

無論是從設備的經濟性能，還是從其應用的效果以及對環境造成的影響來說，雙源電力工程車都明顯優于內燃機工程車。在未來發展和使用中，綠色環保、清潔的雙能源電力工程車還可以根據用戶的需求，集成軌道檢測、限界檢測、弓網檢測以及軌道打磨功能等，使地鐵用戶全方位地享用這一技術發展帶來變革。但同時也要認識到，作為一種新技術新應用，它仍然存在一些不足，需要不斷地加強研究與實踐，推動技術的發展和推廣。

參考文獻

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