列車底盤除冰中除冰劑的選擇

田雨 王石

摘 要：除冰液的選擇在列車除冰系統中占有重要地位，可直接影響除冰效果和運行成本。通過對目前幾種除冰劑：溫（熱水）、乙二醇水溶液在使用成本、除冰抑冰效果和環境影響等發面進行比較后，提出了實際列車除冰過程中的除冰劑選擇，為列車除冰裝置的進一步研制提供了研發基礎。

關鍵詞：列車底盤；除冰劑；丙二醇；乙二醇

伴隨著2012年我國高寒地區修建的第一條長大高鐵干線——哈大高鐵建成運營，我國高鐵走進快速、高效、穩定發展的新時代。

由于我國北方冬季氣溫較低且冰雪天氣較多，在列車運行時會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行時與車體的分離會對列車和鐵路沿線居民及企事業單位造成嚴重的安全隱患，故應及時除去列車底部冰雪混合物。在列車除冰裝置除冰過程中，對除冰劑的選擇直接會影響到列車的除冰效果和再結冰情況。其中，中國鐵路哈爾濱局集團有限公司自主研發的“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向架等部位進行融冰。

本文通過對現有不同除冰劑之間的優缺點對比，提出一種在經濟、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程中已經取得了很大的進展，其中中國鐵路哈爾濱局集團有限公司自主研發的“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行除冰。

溫（熱）水作為除冰劑進行除冰除冰液成本低，相對于其他化學溶液對環境污染幾乎為零，設計和使用過程中對管道和噴嘴的要求相對較低。但溫（熱）水相對于低溫水來說水溫降速較快易達到冰點，除冰后抑制再結冰能力較差，在室外溫度為零下20攝氏度及以下時易發生除冰過程中再次結冰現象。所以使用該種除冰劑進行除冰時需要在室內且室溫高于水結冰溫度時進行，在除冰過后還應使用熱風對除冰位置進行去除殘留水和烘干處理。室內除冰和熱風烘干過程會增加除冰成本，并且熱風很難二次利用。

2.乙二醇水溶液

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

乙二醇溶液在50%時冰點為-35℃，66.3%時達到最低冰點-68℃。乙二醇溶液在作為除冰劑使用過程中成本相對較低，低濃度溶液即可達到大多數工作環境要求。雖然乙二醇本身為毒性較弱，但其代謝產物毒性較高。在除冰過程中應減少工作人員對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如表2所示。

丙二醇冰點隨著濃度升高而降低，50%時冰點為-30℃，61%時冰點為-54℃。相對于乙二醇，丙二醇毒性極低，是合法的皮膚護理保濕劑和抗菌劑，同時也是一種合法的食品添加劑。丙二醇在除冰過程結束后可以在機體上覆蓋一層薄膜，當列車運行過程中可減少或抑制冰層的再次形成。列車再次進庫除冰時，可減少除冰時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其成本要高于乙二醇溶液和溫（熱）水，在使用過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

根據文獻，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別，除冰速度和除冰效果與溶液溫度和流速關系較大。

三種除冰劑中，溫（熱）水對環境影響最小成本最低，但在實際除冰過程中易出現再結冰現象且抑制結冰能力較差，除冰過程中還需進行熱風干燥，加大了能源消耗。乙二醇和丙二醇對除冰后能在機體表面附著一層薄膜，可減少或抑制二次結冰，可減少下一次除冰時的各項成本。乙二醇溶液呈弱毒性，雖成本較丙二醇較低，但需要對工作現場采用嚴密措施，以保護工作人員健康和減少環境污染。

結合當前生產條件和環境保護情況，除冰劑應選擇對環境污染小、除冰效果好、相對成本低的丙二醇水溶液為佳。

參考文獻：

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基金項目：沈陽鐵路局科技研究開發計劃（2015L10）。