電力牽引和內燃牽引論證中的幾個重要問題

姜天龍

摘要：在內燃、電力牽引論證中，長期以來存在一些誤區，而且采用了一些不準確、不科學的論證方法，所以論證中存在一些重要問題。

關鍵詞：內燃牽引;電力牽引;問題

電力牽引主要在山區多隧道及大坡道線路上發展，內燃牽引主要在沿海平原和小坡道線路上發展，各有優勢，互相促進，互為補充。基于此，本文討論了電力、內燃牽引論證中的問題。

一、電力牽引概述

電力牽引是由電能驅動的電力機車或電動車組運行的一種牽引動力形式，牽引所需電能來自公共供電系統，通過專用牽引供電系統轉換為滿足供電要求的電流和電壓，向電力機車或電動車組供電。具有啟動快、速度效率高、運輸量大、運營成本低、環境污染小等優點。

二、內燃、電力牽引的運輸能力問題

長期以來，人們在談到內燃、電力牽引運輸能力時，常斷言“電力牽引運能大”，在許多文獻中也這么講。由此可見，此概念已深深扎根于許多人腦中。其原因為：首先，電力機車功率大，因而牽引力大、運行速度快;其次，蒸汽、內燃牽引線路改為電力牽引后，線路絕對運量普遍高于原線路;最后，一臺電力機車與內燃機車的比較結果。

事實上，任何兩個同類事物的比較都應有合理的依據或適當的指標，否則比較可能得出不合理的結論。內燃和電力牽引運輸能力比較已有很多文獻研究討論。需注意的是，用機車保有量比例與實際運量比較，或用同一電力機車與內燃機車比較，其實質一樣，均以機車作為參考，每臺機車運量作為指標進行比較。例如，將1985kW內燃機車與3780kW、4620kW、4320kW或6400kW電力機車進行比較，就好比將最輕和最重級運動員放在同一等級上進行舉重比賽，這顯然不合理、不公平和不科學。所以運輸能力這一概念，上述論點不正確。

因此，經研究分析，提出“單位功率運量”概念，即以一年內完成的機車單位功率運量為比較指標。只有這樣，才能符合公平、合理、科學原則。

根據鐵道部統計，早期兩種牽引方式的單位功率運量基本相同。此后，該指標逐年大幅提升，但內燃牽引的提升速度快于電力牽引。多年實踐證明，無論是全路還是在同一小坡道線路，內燃牽引單位功率運量都高于電力牽引。

三、內燃、電力牽引的熱效率和單位能耗問題

在大量關于內燃、電力牽引論證的文獻、報告、書刊中，兩種牽引模式的熱效率基本概念存在明顯錯誤。內電牽引的熱效率問題在教科書中得到了很好的體現。然而，這一概念多年來一直被混淆。因此，形成了電力牽引熱效率高于內燃牽引的輿論，這一錯誤概念也被視為論證及決策的重要依據之一，產生了不良影響。

由于內燃牽引熱效率高于電力牽引，所以單位運量能耗，電力牽引自然高于內燃牽引。對提出的內燃牽引熱效率高于電力牽引，也有人表示懷疑。比如，在一次論證會上，一位教授指出，內燃牽引是每臺機車的獨立分散發電，而電力牽引是集中發電，所以電力牽引具有較高熱效率，怎么是內燃牽引熱效率高呢？另外，一些文獻也提出了類似問題：“地面發電可是大機組及大電網集中發電，而內燃機車發電則是小規模、分散、孤立發電。與小機組分散發電，尤其是安裝在機車上的發電機組，大機組集中發電無疑是經濟合理的。”事實上，這是一種誤解，因不了解兩種發電機組間原動力差異。

若發電機具有相同原動力，或是鍋爐-汽輪機、燃氣輪機、柴油機，其原動力熱效率相同。只有在這些條件下，集中發電才能實現較高的熱效率。就內燃牽引而言，內燃機車原動力是熱機中效率最高的柴油機，柴油機本身效率在40%以上;發電廠原動力通常為鍋爐-汽輪機或燃氣輪機，其效率遠低于柴油機。當前，我國發電廠發電效率僅為27%左右。考慮到電力牽引線路傳輸損失，牽引變電所、接觸網損失，電力牽引熱效率僅為20%左右;內燃牽引熱效率為30～35.4%。

德國專家指出：內燃機車缺點是單位整備重量功率低于電力機車，因此中速范圍內加速能力小;然而，這可通過充分利用六軸機車的粘著重量大來補償高起動加速度。對于電力牽引，因其發電到受電弓間存在傳輸損失，這種高效率值不可能達到。

針對有文獻提到的內燃機車“滿負荷連續發電能力不足，所以發電效率低”和“發電機組裝機容量多占用2.5倍”問題，這也是由于對鐵路機車工況缺乏了解所致。列車運行包括啟動、加速、制動、減速和停車，因而內燃機車柴油機不可能滿負荷持續運行;電力機車也有這些運行條件。我國客運機車負載率約為40%，貨運機車負載率約為60%。因此，無論內燃還是電力機車，車上設備容量不可能用足。此外，大電網中還有峰谷、周日和節假日，其容量不能按低峰或平均負荷設計。

由此可見，有些人懷疑內燃牽引熱效率高于電力牽引，只是因他們不了解內燃牽引，這是可理解的。但當前仍有人提出這樣的論斷：“電力牽引因牽引力大、運行速度快、成本低、熱效率高、無污染、節能等優點，不但在山區鐵路具有很大優勢，在運輸密度大、運輸繁忙平原干線上也具有很大優勢。”關于電力牽引的這些“優勢”，有文獻指出：在電力牽引優勢中，“有些與內燃機車（與蒸汽機車相比）相同，如適合繁忙干線及重載運輸，有些則完全相反，如投資成本內燃牽引低于電力牽引，內燃牽引熱效率高于電力牽引，單位能耗內燃牽引低于電力牽引，單位功率運量內燃牽引高于電力牽引。電力牽引具有功率大、污染小、噪聲低等優點，適用于長坡道及長隧道。”認為電力牽引比內燃牽引具有更高的熱效率論點不能成立，所以是錯誤的。

四、機車的購置等費用問題

眾所周知，內燃機車有自身的動力（柴油機-發電機組），其購置、折舊、維修成本肯定高于電力機車;而電力機車卻將這些成本轉移到發電廠及變電站，因此這些成本相對較低。因此，在比較內電牽引時，應適當考慮轉移到發電廠的成本。由于這部分費用不由鐵路承擔，所以必然由國家承擔。

在一些文件中，機車購置費比較時，比較國產電力機車及進口內燃機車價格，這顯然不合理。國產機車與國產機車、進口機車和進口機車比較才是合理方式，并應考慮內燃機車與電力機車在帶不帶動力裝置的差異。

五、內燃牽引能源供應限制問題

由于內燃機車是所有陸空運輸方式中最節能的運輸工具，單位能耗僅為車輛的1/20。因而內燃牽引用油是必要且合理的，國家應優先保障供應。一些文獻描述了我國石油資源的儲量及開發，近年來取得了許多新進展。過去流傳的石油資源將在短期內“枯竭”論點，已為事實所否定。

當然，地球的石油儲量有限，所以必須充分利用石油資源。因此，要不斷提高內燃機車熱效率、最大限度節約柴油、開發利用替代能源，當前技術方面取得了很大進展。

我國內燃牽引發展迅速，其為改革開放、國民經濟、軌道交通、節能減排做出了巨大貢獻。此外，不合理的能源價格是一些鐵路部門不愿購買內燃機車并傾向于向國外貸款搞電氣化的主要原因之一。因此，這一能源政策在我國需進一步研究。

六、結論

1、任何工況下，內燃牽引熱效率總遠高于電力牽引;在全線或同一線路比較中，內燃牽引單位功率運量和單位運量能耗均優于電力牽引。長期以來，因一系列不切實際的觀點，對內燃牽引產生了誤解及偏見，這對內燃、電力牽引論證產生了負面影響。

2、在內電牽引論證中，以人為不合理采購成本比較及燃料差價為論證依據和限制內燃牽引能源依據是不合理的。

3、電力、內燃牽引各有優缺點，要因地制宜，發揮優勢，彌補不足。電力牽引主要用于山區大坡道、長隧道線路、200km/h以上高速試驗線;沿海平原應發展內燃牽引。

4、鐵路電氣化可視為一個長遠發展方向。當提出更高環保要求時，可考慮大力發展電力牽引，所以內燃、電力牽引應根據國情合理發展。

參考文獻：

[1]顧懋梁.鐵路電氣化和內燃化論證中的若干問題[J].內燃機車，2015（01）.

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