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2008年第05期

2008-05-08 来源:《世界轨道交通》 作者:《世界轨道交通》记者 刘继峰 浏览次数:
本文摘要:“铁路内燃牵引技术的发展与应用”专题座谈会于2008年4月25—26日召开,本次活动由中国铁道学会和《世界轨道交通》杂志联合主办,铁道部相关领导、企业高层以及专家、学者出席了本次会议,他们就内燃牵引技术的发展和彼此关心的话题进行了深入的交流与探讨。
  今年1月下旬,受南方雨雪凝冻天气灾害影响,中国湖南、江西、贵州等地电力系统接连发生故障,波及铁路京广线、沪昆线等主要干线的牵引供电网和通信信号系统,导致部分区段电气化铁路运输瘫痪,造成大量列车滞留、晚点和停运,打乱了铁路的正常运输秩序。灾害对铁路的影响迅速引起了社会各界的关注,一旦电气化区段电网损坏或供电系统遭到破坏,电气化牵引动力即面临瘫痪,铁路运输也就中断。因此,应在电气化铁路重点区段和重要枢纽、车站,预置一定数量的蒸汽、内燃机车作为应急储存,一旦需要,可迅速替代电力机车,牵引列车运行,从而尽快恢复铁路畅通。另外,内燃牵引区段目前在中国铁路里程中还占有较大的比例,内燃牵引技术和内燃机车技术的发展还在铁路运营中起着至关重要的作用。基于上述原因,“铁路内燃牵引技术的发展与应用”专题座谈会于2008年4月25—26日召开,本次活动由中国铁道学会和《世界轨道交通》杂志联合主办,铁道部相关领导、企业高层以及专家、学者出席了本次会议,他们就内燃牵引技术的发展和彼此关心的话题进行了深入的交流与探讨。
 
  众所周知,电气化铁路是以电力机车作为牵引动力的铁路,较其他动力牵引铁路相比,具有功率大、能耗低、周转快、污染小等优点,因而普及较快。目前,中国铁路电气化率已经达到27%,承担着全路43%的货运量,初步形成了布局合理、标准统一的运营网络。然而,相对传统的蒸汽、内燃机车,电气化铁路对电源的极度依赖也使其较为脆弱。
 
  李楠森(中国铁道学会学术交流处处长):本次特别策划的主题是铁路内燃牵引技术,之所以选择这个主题进行探讨,和前段时间南方雨雪灾害给中国铁路造成影响不无关系。从事件中我们看到,由于电力机车存在一定局限性,在不可抗拒的情况下,它会暴露出很多问题,影响铁路运输的正常进行。中国铁路的内燃机车,目前占据了半壁江山(达到67%),而电力机车还没达到三分之一,和中国电气化铁路比例相当。内燃机车牵引,在中国铁路方面还是很重要的一部分。相比而言,近些年中国铁路的电力牵引、电力机车发展势头非常迅猛,这和客车或动车组技术发展速度有关系。两者相比,内燃机车和电力机车在功率上,在环保方面相比还是有一些不足之处。当然,随着内燃机车技术的发展,将来与电力机车牵引的差距也会越来越小。今天,卡特彼勒、福伊特和康明斯这三家跨国企业,来介绍一些他们在内燃机车、牵引技术等方面的发展,如产品新技术以及环保等,相信这些都为大家所关注。
 
  卡特彼勒关注世界铁路环保事业?
 
  美国卡特彼勒公司成立于1925年,是世界上最大的工程机械和矿山设备生产厂家、燃气发动机和工业用燃气轮机生产厂家之一,同时也是世界上最大的柴油机厂家之一。卡特彼勒公司作为历史悠久的跨国企业,其产品在铁路行业得到了广泛的应用,拥有良好的口碑。
 
  柳椰子(卡特彼勒公司PRS亚洲区总经理):今天主要介绍卡特彼勒公司的两方面内容:第一,卡特彼勒公司业务在铁路方面的进展;第二,卡特彼勒全资收购了北美著名的铁路服务公司PRS,这标志着卡特彼勒公司的全球铁路业务进入了一个全新的阶段,卡特彼勒公司和世界铁路(包括中国)的全面合作将有一个新的开始。这些合作不再仅局限于铁路的发动机设备,它将涵盖机车升级改造、机车车辆的零部件再造、铁路钢轨焊接以及养路设备等各个领域。卡特彼勒公司强调一个新的概念,那就是再造、更新和再利用。我们利用循环的方式把一些旧机车进行全新改造和技术升级。
 
  2007年卡特彼勒公司总销售额约为450亿美元,其中发动机部分约占到140亿美元,公司大部分产品都是通过全世界的代理服务网络来进行产品支持的。假如卡特彼勒公司的发动机用在中国机车上,那么无论它出口到非洲、南美或者亚洲其他国家,当地的卡特彼勒产品服务商都可以对该发动机进行维护、保养和大修。卡特彼勒公司的铁路发动机业务平均每年是750台,其中大概有50%用于新车,剩下的50%用于对旧机车进行改造。旧机车改造业务大部分通过卡特彼勒公司进行,也有一些通过与其他世界名牌的机车厂家来合作进行。卡特彼勒的机车发动机业务目前主要在欧洲和亚洲地区,我们有超过2600台3500系列发动机得到应用,该系列基本上是800千瓦~2700千瓦的发动机。此外,还有4000多台小功率发动机也在机车上得到了成功应用。
 
  卡特彼勒公司与中国铁路方面合作的案例也是非常多的。如卡特彼勒公司和四方机车厂合作的机车产品,目前在昆明铁路局得到了很好的应用。该产品在技术上要求很高,如面临千分之二十六坡道的同时,还要承担重载,单车牵引,保持相应的速度,穿越大量的隧道等要求。其所经路程海拔最高为2000米,而且是长大上坡。为此,卡特彼勒公司采用了比较高级的增压器、高能效的中冷器和机油热换器,使它在海拔2000米的高度不需要作功率修正。该机车应用至今一直状态良好,得到了相关人士的认可。另外一个是卡特彼勒公司和资阳机车厂合作生产的世界上最大马力的内燃机车,该机车的应用功率最高达到6500马力,目前正在成功的运营。在越南、南非和巴西还有一些米轨机车采用了卡特彼勒公司生产的3500系列发动机,该系列产品的特点就是功率密度比较大。此外,卡特彼勒公司与南车戚墅堰厂、北车大连机车厂以及北京二七机车厂都有合作。我们在亚洲一些国家还从事着机车改造的业务,并且也根据客户的需要提供一些新车的发动机。卡特彼勒公司依靠产品的可靠质量和完善的代理服务网络,近年来拥有了更多的客户,在不同的国家他们都能得到相应的服务,并且对于零配件的问题都不用担心。
 
  另外,我们和四方车辆厂也合作过拖拉式内燃动车组的项目,中国人口密度大,动车组的发展应该有其相应的空间和前景。
 
  第二方面,就是卡特彼勒公司全资收购北美铁路服务公司PRS的情况。卡特彼勒公司和PRS公司结合在一起,可以起到优势互补的效果。卡特彼勒公司拥有着非常强大的高新技术和研发能力,比如发动机的研发和供应,这些都是大公司的重要资源。PRS公司是北美最大的铁路服务公司之一,在北美承担着包括EMD、GE等公司售出机车的服务;其业务包括机车维修、改造,车辆改造和线路工程等。PRS通过其之前的铁路业务以及服务网络可以把这些优势资源聚集在一起,相信对铁路未来的发展将会有更大的贡献。就中国市场而言,PRS公司希望可以开拓出一些新的合作领域。
 
  说到绿色环保,我们可以利用卡特彼勒的REMAN(再造)技术优势,给铁路一个优质、低价的服务,以此降低铁路的运营成本,提高生产效率。这些都符合可持续性发展,再循环、再造的绿色环保理念。PRS用最经济的手段,来延长的机车的寿命。
 
  StuHolder(卡特彼勒公司PRS全球技术总监):今天,主要讲一些排放在机车应用方面的情况。现在世界上越来越重视排放的技术,特别是在全球暖化的背景下,交通越来越繁杂,污染也越来越大,比较客观的讲全世界减排的核心技术是由高速公路的卡车减排技术来引领的。世界上对于排放的标准,高速公路上卡车的排放要求,总是比任何一种其他应用领先一步。一般来说其他行业的减排技术都是紧跟卡车,落后三四年。我今天所指的其他领域就包括矿山上的机械、船机、发电机组这一类的应用,现在对于排放的标准各国很难掌握,因为不同的地区,如欧洲、亚洲,以及每个国家有不同的排放标准,但是最终对排放的要求是一样的。
 
  今天,我主要介绍卡特比勒公司的减排技术——ACERT技术(已注册商标),我们已经作了很多推广。在20年前,柴油机排放是没有标准的,这些年由于不断有新技术出现,便出现了更为严格的标准,20年来卡特彼勒公司也在不断地开展减排等相关工作。ACERT的含义实际上是由三个方面来组合的,一是电子技术,在最初阶段电子技术是用于对发动机的控制,随后发展到发动机及发动机所应用的机械,如火车,的一体化电子技术;第二方面是很精确的燃油喷射技术,过去的燃油喷射是一次喷射,现在卡特彼勒公司能够做到多次喷射,即预喷或者滞后喷,可以做出各种喷射的图形,精确的燃油喷射角。再加上先进的进气冷却、排气处理技术,把这三种技术综合在一起,来进行一体化。不但是对发动机一体化的控制而且是机车的一体化控制的终极解决方案,我们把这个叫做ACERT。为了达到我们现在高速公路卡车的排放标准,为了达到将来第四级的要求,走到现在我们的投资是巨大的,累计有5亿美金的投入;当2011年达到第四级时要花更多的人力、物力和财力,不但要很好的控制发动机,还要把机车控制融合在一起,这样才能实现综合控制。
 
  目前,卡特彼勒公司已经有50万台ACERT技术的机车在世界上应用,电喷柴油机刚刚推出来的时候受到的阻力非常大,而现在基本上已经成为了一种标准,全世界都能接受了。另外在燃油系统革新燃油过滤清洁技术以及单元泵喷嘴的技术,全世界也都在应用。
 
  卡特彼勒公司的机车发动机产品方面,如3500系列产品,在中国的多家机车厂,特别是有出口业务的机车厂得到了的广泛采用。另外,卡特彼勒生产的机车车辆的发电机组也在北美广泛应用,作为独立的电机组它主要用于为客车供电。近几年,我们还最新开发了高速柴油发动机C175和559千瓦的动车组用卧式柴油机C18H。C18H可以安装在铁路客车地板下,其雏形是大量生产的ACERT发动机和在英国动车组广泛使用的卧式EAGLE(鹰式)发动机;C175属于高速柴油发动机,其额定功率为2100千瓦(V12)~3500千瓦(V20)。
 
  福伊特对华投资日益加大
 
  长期以来,福伊特一直专注于铁路机车车辆用产品的开发和制造,其产品和技术在业内一直享有良好声誉。福伊特一直对中国市场非常重视。至今,福伊特TURBO业务部共在中国投入建成了9个工厂和办事处。其中,福伊特驱动技术系统(上海)有限公司是唯一一个集生产、销售和服务于一体的公司,工厂位于上海莘庄,面向中国的产品客户并提供相应服务。
 
  吴振波(福伊特驱动技术系统(上海)有限公司铁路产品销售部销售经理):福伊特是一个有着140年历史的德国公司,也是欧洲最大的家族企业之一。业务涉及造纸机械、能源、交通和工业服务领域。长期以来,福伊特一直专注于铁路机车车辆用液力传动产品的开发和制造,其产品和技术在业内一直享有良好声誉。福伊特一直对中国市场非常重视。
 
  同时,福伊特还是一家有能力推动不断技术革新的公司。在液力传动技术上,福伊特持续地专注本领域,潜心开发制造。从1932年的第一台全液力传动箱应用在轨道车辆上,到1961年的液力制动技术应用在重载内燃机车上;从1965年液力换向传动箱在调车机车上的应用,到1969年全液力传动箱应用在高速燃气列车上;从1983年VOITH开发出液力传动箱的微处理器控制,到1992年模块化的微机控制系统,到VTDC传动控制技术。进入新千年,福伊特开始制造大功率的L620型液力传动箱,将液力传动技术应用在更高功率等级的重载牵引领域,其代表性的LS640型液力传动箱,输入功率达到了4200kW。在高速动车组领域,VOITH独特的液力传动技术无论是在西班牙高铁的TALGO动车上,还是在英国Class180高速动车上,都有良好的业绩表现,得到了充分的认可。
 
  福伊特动车用液力传动箱主要是指T系列,液力传动箱的输入功率从200kW到650kW。代表产品是T212型(450kW)和T312型(650kW),其结构特点是输入轴和输出轴同心布置,功率密度大,体积小,可以实现地板下布置,特别适用于动力分散式的内燃液传动车组,在欧洲的应用十分广泛。福伊特机车用液力传动箱主要是指L系列,液力传动箱的输入功率从350kW到4200kW。代表产品是L220型(350kW)、L311型(650kW)、L520型(1400kW)、L620型(2700kW)和LS640型(4200kW)。
 
  液力传动技术因其自身的技术优势,如对环境适用性强、易维护、全寿命周期成本低、可靠实用等特点被欧洲广大的私营铁路用户所采用。其中,L620型液力传动箱产品大量地应用在德国Vossloh制造的G2000型机车上。2005年11月,DB汽车列车公司、DB系统技术公司和Vossloh公司,在恶劣的天气条件下(气温在冰点上下,下雪,降雨,强暴风),对装有福伊特的L620液力传动的G2000型机车进行了试验,留下了深刻的印象:采用了L620型液力传动的内燃机车,在较高地利用现有轮轨间粘着系数时,能可靠地传递其最大的牵引力。它既可以适合在良好的天气下运行,也适合于在苛刻气候条件下运行。
 
  福伊特不仅仅能提供液力传动产品,在140多年的历史过程中,还派生出多种产品和不同的业务部门。比如,围绕整个传动链,产品有车轴齿轮箱、冷却系统、高弹性联轴器和万向轴以及控制系统等。福伊特也逐渐从单一产品到成为能提供多种产品的供应商。在实践中,越来越多的客户感觉到无论从技术接口上、还是从商务模式上,都希望接口界面更简单,以使客户能提高开发和制造效率,灵活快速地适应市场需求的多样化。所以,福伊特从为客户供应单一零部件,到供应多种零部件;从开始做打包方案,逐步发展为能够为客户提供系统技术集成服务和支持。具有世界领先技术水平的福伊特Ecopack动力包,在环境资源保护上、在减排降噪上都取得了实质性的革新和突破。比如对制动能量的存储再利用;在降低消耗和排放上,采取了有效的措施,如废气颗粒滤清器,并对燃烧产生的能量再次回收利用。在噪音控制上,采取了柔性悬挂、静音风扇和VDTCEco控制等技术措施。现在,无论是城轨市场,还是干线铁路市场,都有福伊特的产品在服务。
 
  康明斯:清洁动力服务中国
 
  在中国,康明斯也是最早涉足内燃动车组的发动机企业之一。从推挽式固定编组动车组列车到动力分散式动车组列车再到摆式动车组列车,都有康明斯发动机的身影。目前,中国正处在铁路事业高速发展的时期,内燃动车组作为一种现代化轨道交通工具,仍然有着较为广阔的前景。
 
  刘帅宇(美国康明斯公司北京办事处高级市场经理):发动机的生产和销售是康明斯公司最主要的业务,同世界上其他发动机企业相比,康明斯公司有两大特点:第一,作为独立的发动机制造商,康明斯并不生产最终设备。在近80年的企业发展历程中,康明斯一直保持着发动机独立供应商的位置。这样做有很多好处,从技术上来讲,康明斯完全可以集中力量研究自己的发动机。另外,康明斯与主机厂没有丝毫的竞争关系。当然,康明斯做出这样的选择也经历了一个很艰难的过程。其主要原因是,作为一个独立的产品供应商,其市场稳定性较差,所以产品一定要有特色,而且价格要有一定的竞争优势。第二个特点是康明斯在中国投资很大,是中国发动机市场投资最大的外国发动机制造商之一。
 
  围绕以上特点,我主要介绍一下康明斯公司及其在铁路方面发展的情况。康明斯设计、制造和分销包括燃油系统、控制系统、进气系统、滤清系统、尾气处理系统和电力系统在内的发动机及其相关技术。公司通过其遍布全球160多个国家和地区的550家分销机构和5000多个经销商网点向客户提供服务。
 
  康明斯与中国的商业联系始于1975年,经过30余年的努力,康明斯在中国已经成立了20多家公司、机构,包括10家合资公司;康明斯的所有发动机产品在中国均有销售,应用范围覆盖了汽车、工程机械、铁路、矿山、油田和船舶工业等,并形成了由12家分销服务机构和240余家授权经销商组成的全国服务网络。
 
  “清洁动力服务中国”,是康明斯在中国30余年、始终如一的郑重承诺。康明斯也将继续不遗余力地为中国用户提供国际领先的清洁动力产品和技术。众所周知,在中国的“十一五”发展规划中,铁路将是一个发展重点,同时节能减排和降耗也是该规划的重要目标之一。因此,用清洁的动力,服务于中国快速发展的铁路,自然地成为康明斯的目标。
 
  康明斯发动机在中国铁路上的应用,始于上世纪90年代,经过10余年的发展,目前,康明斯发动机在内燃机车、内燃动车组、发电车和机车发电以及铁道工程车等铁路应用领域均得到广泛使用。
 
  铁路内燃牵引分为内燃机车牵引和内燃动车组牵引两大部分。
 
  在内燃机车方面,装备了康明斯高速柴油机的中国机车已经成功出口到纳米比亚、安哥拉、坦桑尼亚、赞比亚和泰国等国家。康明斯在窄轨内燃机车的应用上积累了一定的经验。康明斯的下一个目标是将满足欧美非公路用机动设备第二阶段排放标准的大功率高速柴油机应用到内燃机车牵引上。
 
  在内燃动车组方面,康明斯开发了一系列卧式柴油机,排量从10升、11升到14升和19升,并在和西门子、庞巴迪、阿尔斯通、日本车辆制造和大宇等内燃动车组生产商的合作过程中积累了丰富的安装、调试、运行和保养的实际应用经验。随着电子控制技术的广泛应用,大功率,低排放的卧式柴油机已经成为动车组列车应用的主流,现在,在欧洲有超过1000台康明斯19升卧式电控柴油机运用在内燃动车组列车上。为了满足更加苛刻的排放法规的要求,康明斯已经将19升卧式电控柴油机全面升级,使用了的该型发动机的内燃动车组不仅能够满足欧洲第三阶段a的排放要求,同时保证列车200公里每小时的运营速度。甚至,在不降低功率的情况下,该型柴油机可以使用B20生物柴油作为替代燃料正常运行(B20生物柴油是指20%的生物油加80%的超低硫柴油混合而成)。2007年6月,欧洲首辆使用B20生物柴油的维京“航行者”动车组客运列车在英国投入试运营。
 
  在中国,康明斯也是最早涉足内燃动车组的发动机企业之一。从推挽式固定编组动车组列车到动力分散式动车组列车再到摆式动车组列车,都有康明斯发动机的身影。目前,中国正处在铁路事业高速发展的时期,内燃动车组作为一种现代化轨道交通工具,仍然有着较为广阔的前景。作为内燃动车组的发动机供应企业,康明斯有责任也有信心根据中国国情将自己的产品不断升级换代,以满足动车组对经济性、可靠性、节能和环保性能的严格要求,实现“清洁动力服务中国”的承诺。
 
  中国地方铁路协会华茂会长认为内燃机车在地方铁路的市场前景非常大。华会长表示,中国地方铁路拥有线路5000多公里,“十一五”期间还计划修建1000多公里。目前,随着铁路装备技术的发展,在地方铁路运营机车中已有336台更换为了内燃机车,但仍有38台为蒸汽机车。但随着铁路线路的快速增长,内燃机车的市场空间仍然很庞大。铁道部运输局装备部技术验收处副处长张启安认为,南方百年一遇的冰雪灾害给中国铁路运输造成了一定的影响,同时也为我们敲响了警钟。在这次雪灾中,内燃机车起到了很好的救急作用,说明铁路的应急装备仍然要考虑内燃机车的配备。电气化是中国铁路未来的发展方向,但是内燃机车技术的发展在一定时期内仍然会有所需求,中国铁路对内燃机车的技术的发展还将一如既往的关注,因为这对于中国铁路健康发展会起到一定的促进作用。
 
  此外,出席研讨会的嘉宾还有铁道部运输局装备部检修处主任科员郭树详、铁道部科技司技术监督处副处长芦金宁、铁道部运输局装备部动联办王星明、铁道部运输局装备部动联办高工方少安、铁道部运输局装备部动联办工程师孟庆余、北京铁路局机务处王宏、北京二七轨道交通装备有限责任公司副总经理孙建军、大连机车车辆有限公司副总工程师王平、大连内燃机车研究所副总工程师史成良、南车戚墅堰机车有限公司副总工程师许人华、唐山轨道装备公司机车厂技术装备处处长李胜军、北京交通大学机械学院教授柳拥军、卡特彼勒PRS服务经理徐达宏、康明斯市场专员李海波、EMD中国区商务经理刘晓亮和世界轨道交通联合资讯总编辑董叶青等相关人士,他们还就铁路内燃技术的未来发展与应用彼此交换了意见。最后,专题座谈会在大家的掌声中结束。
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