電動軌道車與內燃軌道車優缺點對比分析

孫海民

摘 要：本文以江蘇某公司生產的電動鐵道車輛和中州電力機車為例，闡述了其技術特點、牽引特性、結構布置、傳動、控制等，電動軌道車的控制系統和電池功能，與地鐵建設中經常使用的燃油軌道車相比，電動軌道車不僅能滿足施工、移動運營和線路運營的后勤維護需要，同時也保護了環境，改善了地鐵隧道的建設條件。

關鍵詞：電動、內燃、軌道車、優缺點

1、前言

世界各國城市都在發展軌道交通，國內發展更具活力。在國外一些地區，各種的功能都得到了廣泛應用，而對地下施工機械的需求量較低，因此對聲束系統沒有專門的產品開發，而是使用小型內燃機車進行地下維修。地鐵區域狹窄，氣流不暢，而且天黑，加上各種施工機械的噪音和煙霧污染，地鐵隧道的條件比較差，新能源技術和環保施工機械在改善地鐵隧道施工條件方面發揮著重要作用。介紹了地鐵施工用電動軌道車輛的技術特點。

2、兩種軌道車

2.1簡介

內燃機是柴油機的曲軸箱發動機，通過彈性聯軸器、萬向節、液壓齒輪和軸傳動傳遞給車輪[1]。以空氣制動器為核心的制動系統不僅是液壓，還接受來自道路或蓄電池的動力作為動力源，電流通過高速開關。牽引電路的高壓箱、功率電抗器和牽引逆變器將直流電轉換為可控的三相變量，異步牽引電機為電機提供動力，使電機旋轉，電空制動采用DC-1制動機作為核心，可與電機一起進行再生制動和電阻制動。

2.2傳輸模式比較

以下各節比較了柴油和電動軌道車的牽引模式。柴油機運行時，柴油機噪聲可達100db，嚴重影響員工和維修人員的健康[2]。在山區和陸地地區，也會影響周邊居民的生活，產生負面的社會影響。電動機在電氣軌道上承受發動機推力，電能直接轉化為機械能，無需柴油點火過程，燃料燃燒會產生許多有害氣體，如一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮等有害氣體。它不利于隧道機械設備的損壞，嚴重污染了城市空氣，電動軌道器幾乎沒有彈出。任何內燃機的更換都將直接將二氧化碳排放量減少到近2100噸[3]。目前，國家大力提倡節能減排，計劃從將單位國內生產總值二氧化碳排放量減少40%，這一目標已作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃，它代表了我國經濟社會發展對電動軌道車的合理選擇。內燃機的能耗為35-45%。在失去液壓傳動和曲軸的情況下，機車的整體效率低于33%，發動機的功率消耗為89%。另外，機車傳動直接在軸上，傳動輪短，磨損小。機車整體效率在85%以上，軌道車輛效率在2.58倍以上，考慮平均期末節點老化的影響，效率更高。

3、制動系統比較

jmy420自行車有兩種制動方式：基于JZ-7的壓縮空氣制動和液壓制動;基于DC-1制動器的壓縮空氣制動器和基于再生制動器和制動片的電軌制動器

3.1 JZ-7帶DK-1制動器

JZ-7型壓縮空氣制動機是我國自行研制并廣泛應用于內燃機車的制動機。DK-1型電空制動機是以壓縮空氣為能量，控制機車的緩解、制動和改變氣壓的制動機。與文獻中的具體性能相比，DK-1型制動器的充氣速度快于JZ-7型制動器。電氣控制，通風靜音，易于控制和維護，改善了操作環境[4]。

3.2液壓和再生制動

液壓制動器是空氣制動器的補充。它給傳動油加油，將機車的動能轉化為傳動油，然后擴散到空氣中。因此，在制動過程中仍然需要柴油機產生的能量。機車在電能中的動能，以及通過開關和電弧或通過切換到車輛運輸蓄電池的接觸電網并將電能保持在制動模式下而獲得的電能。制動性能基于直流電機的可逆原理。當牽引發動機轉換為發電機模式時，電能消耗在制動電阻中，而扭矩由發動機產生。電制動以電制動的形式減速，運動抑制只消耗機車的動能。它不需要消耗額外的能量，并且具有高度的獨立性。因此，再生制動作為輔助制動模式具有設置舒適等優點。

4、控制系統比較

作為一個車輛控制和通信系統，控制系統主要完成通信控制、功能控制等功能、故障診斷、事件監測等。電動軌道車是一個基于模塊化設計的分布式軌道電子控制系統。

4.1系統可靠性

電動軌道車輛的模塊化和標準化導致了車輛電氣設備接口的標準化，模塊之間的模塊化通信，使用適當的標準通信線路，而在燃燒軌道上的車輛連接到公共線路，這改善了與電動軌道車的電氣接觸[5]，電動軌道車的振動比燃燒的軌道車小得多，提高了電力機車系統運行的安全性。此外，在鐵路車輛電氣化的控制和通信模塊中采用了自動故障切換，提高其可靠性。

4.2智能化

電動軌道車的電氣化指標遠高于柴油軌道車，具有廣泛的控制、數據采集和故障診斷能力。模塊化設計，易于診斷，系統快速準確地識別故障位置，當故障無法準確定位時，整個維修過程通常需要很久。

5、綜合成本比較

5.1 運營成本

理想情況下，柴油發電能力為313kW內燃機車，油耗為208g（kw），目前柴油成本為7.5元/L。考慮到整車的整體性能，差距更大[6]，同時隨著石化能源的不斷發展，石化能源會逐漸減少，價格會上升，新能源的成本會更有效的增加，而未來電價將趨于穩定。

5.2.維護費用

除電氣部件外，還有柴油機、液壓齒輪等，柴油機等部件老化，必須進行保養。如果不及時進行維修，由于這些部件不能及時維修，會給運行帶來很大的風險。作為一臺結構復雜的柴油機，公司缺乏超越進口柴油機的能力和條件，柴油機內的冷卻水使機車無法正常工作。也就是說，考慮到條件和產能不能及時完成，維修時間無法完成，但不包括維修，而只包括外部維修，價格高達3K。電動軌道車主要用于維修和更換，大大降低了維修難度。而且，它的大部分重要部件都與電動客車相同。深圳地鐵具備了對電動公交車部件進行維修的能力，這將大大降低服務成本。經分析電動軌道車輛的全壽命周期成本較增加。

6、結束語

中國第一輛電動軌道車已經安全運行兩年多了。該機的故障率比廂式車低得多，具有排放、噪音等優點，喜歡維修和使用。在設備采購中，建議共采購6臺電力機車，顯示出旺盛的生命力。電動軌道車有望成為我國城市軌道交通發展的里程碑，引領城市產業發展的新方向。在建筑業建筑工人的環境保護和健康保護領域，電動軌道車輛比軌道車輛具有更多的優點，更多的燃料。然而，電動軌道車輛也有一些缺點：磷酸鐵氧體電池容量有限，壽命有限;充電采用三相供電，充電時間長;目前市場處于發展的初級階段，市場價值處于較高水平。隨著國家新能源政策的推進和各級建設資金的撥付，電動軌道車輛車主普遍用于城市道路交通項目。

參考文獻

[1]秦娟蘭，陳兵. 城市軌道交通軌道車新型轉向架研制與仿真分析[J]. 內燃機與配件，2020（16）.

[2]萬華武，朱良凱. JY400-8QG型內燃軌道車電氣控制系統[J]. 內燃機車，2004（11）：25-26.

[3]唐學賓. 電動軌道運輸車：，CN210285720U[P]. 2020.

[4]張琨，許克亮，張浩，等. 一種高鐵物流軌道式自動感應站臺自動裝卸系統：，CN210285705U[P]. 2020.

[5]劉華橋、王琪、姚月明、劉世澤. 軌道交通車輛牽引電動機調速分析[J]. 電氣時代，2020，NO.470（11）：64-66.

[6]梅學勤，徐康，魏新平，等. 一種弧形軌道電動平車：，CN111547077A[P]. 2020.