唐山轨道客车有限公司总工程师 孙帮成

 

　　各位领导、各位同仁：

 

　　大家下午好。

 

　　大家知道咱们节能环保是国家的一个战略举措，也是我们作为运输企业的制约因素，同时更是我们做运输装备企业的主题。我今天发言的题目是高速列车综合节能技术发展现状及趋势，三个部分，一个是基本概念，第二是现状及趋势，第三是中国高铁应该如何做一些节能的举措。

 

　　大家知道，列车全寿命能耗分布，从研发到制造、运营、维护和报废，整个运营的成本占了多数。在运营期间，高速列车能耗比例占了整个能耗的82%，车站及基础设施是17%，其他有1%。高铁的整个能耗，高速列车占了一个绝大的比重。能耗公式，一般我们以人均能耗去衡量列车消耗能量多少。分母是列车定员，分子有牵引能耗、制度能耗、辅助能耗。我们的列车定员，它是分母，它的能耗占51%，剩下是设备，设备里面就是这些牵引能耗占35%，制动能耗12%，辅助设施2%。

 

　　第二部分重点讲讲国外的节能现状和趋势，根据我上面讲的概念，世界各国通过提高定员、降低能耗，提高效率和能量回收等途径来实现高速列车综合节能。列车定员大家采用的趋势是双层车体、长车体和布局优化。在牵引能耗，通过降低运行阻力，提高牵引设备的效率，包括智能操纵来降低牵引能耗。制动方面主要是提高再生制动率，辅助能耗主要是提高一些辅助设备的辅助效率。

 

　　第一块讲讲列车定员节能情况。现在采用双层车体和长车体和车内布局优化可以显著提高人均能耗。日本的E3、E5、E4，有个每米座位数，还有单位定员数，双层的比例比单层的E3高很多。但是通过优化以后，日本的E5，单位重量定员它是1。61，双层是1。91，这个指标非常好。法国的AGV和双层车单位重量定员基本相当，1。29和1。27。优化以后可以显著提高这个利润。加拿大的380D，跟双层车比，每米座位数比双层还高，单位重量定员是1。23。德国的Velaro E，它的单位重量的定员是比较少的，他现在做的ICX-10这个车已经做到1。38，定员数在很大范围内提升，每米座位数，更重要的是单位重量定员。双层车，日本的双层车和单层车都能显著提高定员。长车介绍一下，德国正在搞ICX，它是取代原来的ICE2这种车。他的车体长度原来24。15米，现在提高到28米长，定员数增加很多，这个车通过增加车长以后，单位重量定员提高约45%，人均能耗是减少45%，这个是非常有效的。

 

　　第二是降低牵引能耗，我们也做了一个公式，由列车的阻力能耗+牵引传动系统效率损失+过度牵引制动。这个能耗占了20%多，我们通过优化外形减重，包括提高牵引设备的效率，改善实际槽口，我们把它的自动牵引能耗降低到12%，整个这块的损失降低12%，也是很有效的。在阻力方面，这是阻力公式，前面是机械阻力，主要和重量相关，二次方主要跟速度相关，主要是气动阻力，这个气动阻力速度越高，这个阻力也越大。所以优化里一个是减重，第二个是降低气动阻力。这是日本的700系，相对于0系，降低阻力将近30%。德国现在也是，Verlaro D相对于ICE3降10%，AGV也是，比TGV也是降10%以上。加拿大庞巴迪给我们中国提供的380D，跟原来ICE3相比，运行阻力降低20%。

 

　　下面是轻量化，日本主要是通过薄壁中空铝型材减重，很轻的，有时候到了10吨左右，德国是17吨左右，他们可以通过薄壁中空铝型材，可以减重10%左右。另外现在法国在做一些碳纤维的车体，比同型车减重15%。另外转向架层面，碳纤维构架能降低重量25%，日本在做铝合金构架，能降20%。在清凉化方面现在流行的是采用电力电子变压器，重量可以降低30%以上。牵引机大家现在在做永磁电机，阿尔斯通的AGV有720千瓦的，西门子也在做500千瓦的永磁电机，可以降低自身重量的40%以上。另外在牵引的智能操纵方面，这是西门子的，把ATP数据、轨道数据进进去以后，它可以自动进行驾驶，目标函数是以求得最小的牵引和制动这种操控做ATO，保证整个需要牵引的牵引，需要制动的制动。庞巴迪也一样，EBI Drive 50这个系统也是一个智能化系统，它能够降低过度牵到制动能耗15%左右。日本新干线也一样，他们也能降低制动能耗的15%。在制动能量回收方面日本做得非常好。

 

　　另外在辅助能耗方面，可以通过优化空调，包括变频空调，还是有很多优化的趋势。另外包括车体隔热方面，还有余热的回收利用，现在庞巴迪也在做一些冷却系统空气给空调进行预热，也可以实现能量的循环利用。

 

　　第三部分讲讲根据前面国外的情况，我们中国如何做这些降低咱们高速列车包括其他轨道装备的综合建设方面，应该说我国的综合节能技术尚处于一个起步阶段，我们现在准备通过产品全寿命周期内的能耗系统分析，借鉴国外的成功经验，结合中国高速铁路运营实际，开展高速列车综合节能技术的系统研究，逐步提升我国高速列车的节能技术水平，综合降低高速列车全寿命周期内的能耗。因为现在铁道部改组以后，从政府变成企业以后，盛部长讲，第一件事还是安全第一，第二件事是抓效益，另外一个就是我们现在城际列车权力下放到地方政府以后，地方政府这时候肯定要考虑一个自负盈亏的问题，昨天很多CEO在谈怎么可持续，怎么降成本。

 

　　这是我们对整个列车全寿命周期要素的一些分析，上面是我们不同的阶段，涉及到一些能耗要素，下面针对要素我们做了一些对策，通过系统研究以后，我们能够有效降低整个高速列车在不同的时间不同的期限降低人员和材料方面的损耗。第一个提高定员，降低能耗，上午钱老师也在讲，京沪线利用双层，因为原来我们设备比较多，我们现在底下没有空间放这些，做双层，现在通过技术先进以后，我们做了一些一些高度集成化，我们可以做成双层车，特别是200公里的车，这样可以显著提高定员是。同时我们也在因此利用长车体技术，能够降人均能耗。再一个是高效牵引动力系统设备研究，电力电子变压器也好，还有我们现在做的这些科技部的立项，做永磁电机也好，这块后续我们也要做。再一个是关于能量的综合利用，如果把牵引系统损失功率加大，来吸收这些制度能量。还有能量转换，包括空调的控制，城轨车我们预计可以在这方面节能20%到30%，动车组可以节10%。大家知道，车造一次用20到30年，实际上车的维护费用非常高。西门子原来讲制造和维护费用是1：3的关系，如果降低3，这是我们用户特别关注的事情，我们现在提出一种概念，像我们人一样，有CT机。通过CT机对人的器官或者状态进行检测，我们想通过列车的"CT"系统对列车进行快速"体检"，避免过维护和欠维护，同时对这些维护设备比较勤的，我们再进行维护，这样可以显著降低维护。关于制造层面，因为制造层面有制造还有大修的时候都需要再制造，制造层面我们现在也在用这种虚拟制造技术进行分析，做不同的方案，去比较人工耗时和台位，这方面实际上庞巴迪做得非常好，他的占地面积是我们的不到一半左右，人是我们的三分之一左右，这一块我们有很大空间，提高工厂整个的投入产出的效率，也可以降低动车组的新造和维修成本。

 

　　这些研究我想更需要一些手段去验证，这些概念要变成产品，还需要更多的一些验证手段。现在我们企业也筹建了一个工程技术中心，也筹资将近2亿元，进行整车系统和零部件的试验台。这些试验台将围绕低阻力、高能比的技术，还有高效的牵引传动系统，智能操控系统，还有能量回收系统，我们进行系统研究，把前面一些利用进行综合利用，最终提高我们中国高速列车乃至各种轨道设备的能耗，为实现我们装备制造业的可持续发展做出我们的贡献。

 

　　谢谢大家。