鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設計研究

文_熊鷹 江西省南昌市青山湖區(qū)環(huán)境保護局

1 關于鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設計重點

1.1 設計原則

根據相關研究結果證實，關于鐵路客車的設計原則主要包括：①將鐵路建設工程統(tǒng)一規(guī)劃，并確保各個專業(yè)部門之間的有效協(xié)調聯動；②在設計過程中，應確保客車符合運營、可靠以及安全服務等要求；③加強對設計過程的控制與管理；④確保工程建設順利進行，嚴格把控建設資金規(guī)模。基于上述條件，關于鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設計原則可總結為以下幾個方面：在確保客車運行過程中所具備的穩(wěn)定性、剛度、疲勞強度、靜強度、自振頻率等條件的基礎上，對其中存在的不足做出完善措施，在最大程度上降低鐵路客車的重量，并使用節(jié)能環(huán)保材料展開工程建設，在確保客車運行阻力得到有效減小的同時，實現真正意義上的節(jié)能環(huán)保設計。

1.2 設計內容

通常情況下，關于鐵路客車節(jié)能環(huán)保設計需注意的重要內容包括以下三個方面：①通過減少客車運行阻力與客車輕型化，實現對牽引消耗的有效節(jié)省,并降低客車的負荷；②使用節(jié)能環(huán)保材料展開工程建設，在實現節(jié)能環(huán)保的同時，降低工程投入成本與后期運行的維修費用；③通過優(yōu)化牽引，在降低運行消耗的同時，使用再生制動的手段，將制動能量回收循環(huán)使用。

1.3 阻尼材料

傳統(tǒng)的鐵路客車在運行時，往往會產生較大的噪音與振動感，這些情況嚴重影響了居住在沿線周邊的居民生活，同時對客車的乘坐舒適度也會造成一定的影響。由此，在改善車體系統(tǒng)的過程中加入合理有效的減振建造措施必不可少，而噴涂阻尼材料是實現減震降噪的有效途徑之一。常見的阻尼材料形式分為涂料、阻尼鋼板和片狀型材。

1.4 車體涂裝

環(huán)保涂料是實現客車節(jié)能環(huán)保設計的關鍵，目前，我國所采用的環(huán)保涂料包括：無污染涂料、低污染涂料、高固體分含量涂料以及水性涂料。其中，水性涂料具有無毒、無刺激氣味、不損害環(huán)境、不傷害人體等特點，同時具備優(yōu)秀的阻燃功能，在近年來被廣泛應用于車體涂裝的過程中。

2 鐵路客車內裝系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計

2.1 設計原則

所謂客車內裝系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計原則是指：通過合理選擇材料，將內裝系統(tǒng)結構進行優(yōu)化，使客車在滿足節(jié)能環(huán)保設計條件的同時，實現輕量化與隔熱性能的有效增加，以此實現節(jié)能減排的目的。在我國科學技術日益更新的背景影響下，近年來，諸多優(yōu)秀的新型材料不斷面世，其中許多具備優(yōu)質性能的材料都在建設節(jié)能環(huán)保鐵路客車的過程中得到了有效應用。

2.2 常見的內裝系統(tǒng)能源消耗

由于客車內裝系統(tǒng)與客車節(jié)能環(huán)保設計之間具有關聯性，因此在滿足基本要求的同時，還應做到有效降低能源消耗，以此實現綠色節(jié)能環(huán)保的設計目標，常見的客車內裝系統(tǒng)能源消耗包括以下幾個方面：①客車啟動與運行時造成的制動能源消耗與阻力消耗；②客車運行過程中，內裝系統(tǒng)所包含的空調、照明以及電熱器等能源消耗；③在客車維護的過程中產生的成倍消耗。減少上述三個方面的能源消耗是鐵路客車內裝系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設計的重點。

3 電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計

3.1 設計原則

對電氣系統(tǒng)展開節(jié)能環(huán)保設計的主要目的是為了有效降低客車電能的損耗，通過減少污染排放與不可再生能源的消耗，以此實現真正的節(jié)能環(huán)保。電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計原則可歸納為以下幾個方面：①不盲目的增加節(jié)能環(huán)保設計成本，不犧牲當下鐵路運輸中存在的客車；②不隨意減少客車系統(tǒng)中與乘客舒適度與運行安全等有關的功能。綜上所述，有關電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計，應嚴格遵循“可行可靠、循環(huán)利用”等合理原則，在實現電氣系統(tǒng)有效優(yōu)化的同時，加強對新型環(huán)保技術與材料的應用，從各個發(fā)展方向加強對電氣系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設計的研究。

3.2 設計方法

根據相關實踐表明，使用逆變并聯供電技術能夠有效提高客車交流供電冗余度，以此實現對逆變電源故障率的有效降低。通過使用逆變器，能夠實現電流的同步輸出，同時能夠將低壓電流與高壓電流之間的電氣進行隔離，在最大程度上提高了鐵路客車電氣系統(tǒng)的使用安全性，具有較高的現實意義。

現階段我國鐵路客車所采用的空調屬于傳統(tǒng)定速空調，該類空調具有電流沖擊較強、能源消耗較大等特點，導致車體內部溫度無法順利調控，在必要的時候甚至需要重啟，在造成巨大能源消耗的同時，還會降低乘客乘坐的舒適度。隨著我國鐵路運輸體系的不斷完善，空調已成為了證明鐵路客車功能完整性的重要部分，但由于空調裝置在運行過程中會產生較大的能源消耗，因此，如何確保空調自身作用得到充分發(fā)揮的同時實現節(jié)能環(huán)保，已成為當代鐵路建設管理部門需面對的重要工作。目前，我國部分鐵路客車已逐漸實現對空調裝置的節(jié)能環(huán)保設計。

隨著各項技術的不斷發(fā)展，近年來，LED照明被廣泛應用到鐵路客車電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計中。相較于傳統(tǒng)的熒光照明燈，LED照明具有電源效率高、使用壽命長、發(fā)光率光、無污染、顯色指數高、不合汞等優(yōu)勢。

4 制動系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計

4.1 設計原則

制動系統(tǒng)作為鐵路客車運行系統(tǒng)中的重要部分，要想實現鐵路客車的安全運行，就必須確保制動系統(tǒng)的設計具備合理性與可靠性。根據相關研究報道表明，一般情況下，鐵路客車的使用壽命通常在30年左右，而制動系統(tǒng)作為維持客車正常運行的核心，若在運行過程中發(fā)生故障便會嚴重影響客車整體的運行。因此，將維護性原則作為制動系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計重點是確保客車后續(xù)正常運行的關鍵。

4.2 設計方法

制動系統(tǒng)的本質，是為了將鐵路客車的動能進行有效轉化。現階段，國內外針對鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設計，大多數是站在能源回收的角度考慮，因此，再生制動能量回收技術被廣泛應用于制動系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計中。

5 暖通系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計

5.1 設計原則

傳統(tǒng)的定頻空調，通過使用開機、關機的方式調節(jié)客車內部的溫度，導致車內溫度的變化波動較大，在造成能源消耗巨大的同時，降低乘客乘坐的舒適度。目前，國內外依舊存在少數鐵路客車使用傳統(tǒng)燒煤鍋爐實現對車體內部的供暖，這種方式不僅會采暖效率低下，同時還會嚴重污染周邊環(huán)境。由此，對鐵路客車暖通系統(tǒng)進行節(jié)能環(huán)保設計顯得十分重要。而鐵路客車暖通系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計原則包括：①確保設計結構具備可靠性、安全性；②提高車內能源的使用效率，在最大程度上降低能源的消耗；③創(chuàng)造良好的乘車環(huán)境，減少客車運行造成的能源消耗。

5.2 設計方法

通過使用變頻軟啟動技術手段，減少暖通系統(tǒng)中風機部件與壓縮機的啟動，對客車電機部位與電源網絡等部位造成的電流沖擊，從而提高車體供電設變的使用可靠性，同時延長風機部件與壓縮機的使用壽命。

使用變頻控制技術，降低空調系統(tǒng)的可變力輸出，在提升車體客室舒適性的同時，實現真正意義上的節(jié)能降耗。

通過建立智能故障自診斷系統(tǒng)，使客車暖通系統(tǒng)能夠得到智能控制，在提高維護便捷性的同時，全面減少人工維修所花費的成本資源。

使用電加熱采暖的方式，使采暖效率得到有效提高的同時，降低暖通系統(tǒng)運行過程中產生的能源消耗，減少其運行過程對周邊環(huán)境所造成的污染。

6 結束語

隨著我國鐵路運輸體系的不斷擴大，將綠色節(jié)能環(huán)保理念全面貫徹到鐵路發(fā)展中已成為必不可少的重要工作。只有確保當代鐵路客車得到有效的節(jié)能環(huán)保設計，才能在節(jié)能減排、降低能源消耗的同時，實現中國鐵路運輸體系的可持續(xù)發(fā)展，從而為社會創(chuàng)造更大的經濟服務效益。