铁路行业机车能耗指标评价方法

郭怀勇，赵明永

(1.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081; 2.成都铁路局计统处，四川 成都 610031)

铁路行业机车能耗指标评价方法

郭怀勇1，赵明永2

(1.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081; 2.成都铁路局计统处，四川 成都 610031)

建立等标能耗负荷法对铁路运输企业能耗进行评价，运用机车运输工作量和运输工作条件确定单耗系数，根据确定的能耗标准和系数，按其能耗负荷进行考核评价。通过等标能耗负荷法可以确定重点能耗单位。

机车;能耗;评价

就铁路行业而言，各铁路局的工作性质、管理方式、运输组织和要求都是一样的。同样，不同路局相同机务段的工作性质、管理方式、运输组织和要求也都基本相同。但是，运输规模、基础条件、地理位置、机车、动车装备等存在着较大差异，导致能源消耗总量、运输工作量单耗产生较大差异。在铁路能耗结构中，机车牵引、动车能耗占铁路运输主业能耗的85%以上。因此，降低机务能耗是铁路局能否完成节能降耗目标的关键，重中之重。如何用科学的评价方法，考核评价各铁路局、机务段的能耗水平、节能减排效果是当前铁路行业进行科学的能源管理所迫切需要解决的问题，也是国家节能减排的具体要求。

1 等标能耗负荷法

运用等标能耗负荷法对铁路运输企业能耗进行评价，就是通过对用能设备机车、动车确定企业的标准能耗，同时结合运用机车、动车运输工作量和运输工作条件确定单耗系数，根据确定的能耗标准和系数，按其能耗负荷进行考核评价。通过等标能耗负荷法可以确定重点能耗考核评价单位。

等标能耗负荷法源于环保重点污染源、污染因子的等标污染负荷评价法，是一种综合了排放标准、排污量、排放浓度对区域重点污染源、污染因子的综合评价方法。运用这种评价方法可以更加全面的考核不同单位的机车、动车能耗情况，使考核评价更加公平、科学。

2 能耗标准的确定

对于一般能耗设备如电机、水泵、空调、照明等的能耗标准在其出厂时都有明确规定，受条件影响较小，但是铁路运输牵引能耗、动车组能耗受机型、线路、地区、运输组织的影响较大，因此其能耗标准的差异也较大。同样，各机务段、车辆段、动车段以及铁路局的能耗标准，不论是总耗，还是单耗也有一定的差异。如何确定机车、线路、检修、站段、路局的单耗标准将是等标能耗评价的关键。

单耗标准确定可采用普查和抽样调查的方式进行，首先要制定调查方案，参加调查和统计的人员要进行专门的培训，为了保证统计的能耗标准具有可比性和科学性，要统一时间，统一口径，统一方法。

充分发挥路局、站段、车间、班组的节能统计人员的作用，利用全路机务系统节能统计模式和表格可以完成普查和抽样调查。

2.1 单耗术语

为了规范机车单耗标准的管理，对2008年成都铁路局机车单耗标准进行了调查、分析。统一了机车能源的计算方法和口径，结果客观、真实地反映机务段机车节能工作成绩，公平、公正、科学、合理地统计评价机车单耗的变化，规避因外部原因引起的突发机车交路变化以及正常原因机车交路变化带来的能源节约量正负大幅度波动影响。

关于“机车单耗”术语，本文完全引用并等同于《铁路机车统计规则》中第65条即“机车每万吨公里能源消耗指标”的定义;

“内燃机车单耗”即完全引用并等同于“内燃机车每万吨公里实际消耗油量=燃油消耗量(千克)÷机车牵引万总重吨公里”;

“电力机车单耗”即完全引用并等同于“电力机车每万吨公里耗电量=电消耗量(千瓦时)÷机车牵引万总重吨公里”;

机车万吨公里、燃油消耗量、电消耗量等数据均来自于机车统计资料，例如:机报－3，机报－4，机报－5。

“机车单耗标准”是指在特定运输环境和条件或特定机车交路下完成单位工作量(万总重吨公里)所合理消耗能源的标准量值，也即计算能源节约量的比较基准量值，分“电力机车单耗标准”和“内燃机车单耗标准”两类。

2.2 单耗标准制定的原则和依据

机车单耗标准的编制原则是:遵守科学、合理，鼓励先进、鞭策后进原则，并在保证安全运输生产的前提下，推动机车能源科学管理和能源合理应用，促进技术进步，逐级完成经营业绩和能耗指标考核。

机车单耗标准的编制依据是:

a.近3年机车统计资料和历史最好水平; b.现场添乘机车查定单耗和测试计算数据;

c.考虑未来发展趋势如提速、增吨、贴线运行、加装设备、直供电、使用新型机车等情况，实施节能技改情况。

2.3 单耗标准的划分

机车单耗标准的划分原则是:达到用能或单耗可比性目的，因此单耗划分愈细，愈能体现公平、公正、科学、合理的可比原则。

机车单耗标准的划分方案:分段划分，至少以干线为单元划分，每条干线又可按运输种别细分为客运、行包、货运，为满足可比性要求，干线可细分为区段，也可细分出上下行方向，简称区段机车单耗标准。

干线与运输种别、方向三者之间为组合关系，其可能的逻辑表达式如下:

(1)(X干线OR(区段1OR区段2))AND(客运OR行包OR货运)AND(上OR下行)AND(电力OR内燃)

(2)(X干线OR(区段1OR区段2))AND(客运OR行包OR货运)AND(电力OR内燃)

(3)(X干线OR(区段1OR区段2))AND(上OR下行)AND(电力OR内燃)

(4)(X干线OR(区段1OR区段2))AND(电力OR内燃)

这样产生n个分项目区段，每个分项目区段即为一个基本的考核单元。

以成都局2008年1～12月机车能耗作为标准单耗确定时间，统计调查方法以《铁路机车统计规则》的要求和机报 －3，机报 －4，机报 －5的报表格式为基准，通过汇总分析，确定了不同型号机车单耗标准、主要干线机车单耗标准、各机务段机车单耗标准和机车单耗标准。机车单耗标准调查统计分析结果见表1～2。

表1 各型机车(电力、干线)单耗标准表

表2中主要干线(电力机车)汇总工作量、总单耗标准与表1相同。

表3各机务段(电力机车)汇总工作量、总单耗标准与表1相同。

表1～3体现了电力机车各机型、线路、段别标准能耗的差异，这种差异反映了机型、设备状态、线路条件、管理水平等主客观条件上的不同，对于全面、准确评价铁路行业机车能耗现状以及进一步提升节能管理水平，可做到心中有数。需要说明的是最基层能耗标准的统计质量决定着站段、路局，直到全行业的标准能耗水平。因此，必须保证基础标准能耗获得的相对准确。汇总单耗标准应当进行加权平均，充分考虑工作量对总能耗的贡献。

表2 主要干线(电力机车)单耗标准表

表3 各机务段单耗标准

要特别强调平均能耗要进行加权计算，方法见下式:

式中:E—平均单耗标准;

Q—汇总工作量; Qi—分项工作量; Ei—分项单耗标准。

3 单耗系数

为了便于评价标准单耗的差异，使指标考核更易于量化，需要进一步确定单耗系数，所谓单耗系数就是指分项标准单耗占平均标准单耗的负荷。

式中:Ki－单耗系数。

如果电力机车单耗标准为 124.7 kWh/万t·km。依据单耗系数的计算方法，对成都局各型机车、主要干线、各机务段的电力机车计算单耗系数，结果见表4～6。

从表中可以看出K值越大说明相对单耗越大，设备条件、线路条件、环境条件和管理水平等越差，K值小于1说明标准单耗小于加权平均值，相对能耗较小。

表4 各型机车(电力、干线)单耗系数

表5 主要干线(电力机车)单耗系数

表6 各机务段(电力机车)单耗系数

4 考核评价

4.1 单耗指标考核评价

利用单耗系数进行机车单耗指标考核评价具体方法是上一级单位根据国家和行业单耗指标考核要求，对下级下达考核计划时用单耗系数进行单耗指标分劈。假设2010年铁道部给成都铁路局下达机车单耗考核指标为120 kWh/万t·km，则路局所辖的4个机务段机车控制单耗可用单耗系数下达。

4个机务段机车考核单耗计划见表7。

同样，各站段根据不同的机型、线路的单耗系数分别下达机车单耗控制计划，进行分项考核。

表7 各机务段考核单耗计划

4.2 总能耗指标考核评价

铁路行业总能耗中机车牵引能耗占85%以上，因此，铁路机务段及牵引机车能耗应当成为铁路行业节能统计、监测、考核评价的重点。特别是随着铁路生产力布局的调整，各机务不但在规模、机车拥有量上得到扩张，同时，也成为铁路行业能耗主体和重点能耗企业。

在机车牵引总能耗的考核评价中，不论是总能耗的完成情况的考核还是总能耗计划的下达，都应当考虑运输工作量所占的份额，即机车牵引能耗负荷。

式中:k—机车牵引能耗负荷;

Q—汇总工作量;

Qi—分项工作量。

同样，上一级单位根据国家和行业总能耗指标考核要求，对下级下达考核计划时用能耗负荷进行分项能耗指标分劈。

式中:Mi—分项控制能耗;

M—总控制能耗。

4.3 机车单耗值升降比较

机车单耗值升降比较就是是统计报告期内不同区段，不同运输种别内燃(电力)机车完成牵引工作量实际单耗值与该处与之对应的机车单耗标准值的差值。计算公式为:

式中:ΔEi—拉动对总体(全机务段或全路局)单

耗的上升或下降值;

Qi—区段机车单耗标准;

Ei—区段机车单耗实际完成值;

Mi—该区段实际完成机车工作量占总体

(全机务段或全路局)实际完成机车工作量

的比例系数。

机务段机车单耗升降值的计算口径:管内所有分区段拉动单耗升降值之和 ΔdEi，计算公式为:

当ΔdEi＞0时，单耗为下降;

当ΔdEi=0时，单耗为持平;

当ΔdEi＜0时，单耗为上升。

以上3种计算结果即可作为对机车能耗变化的评价。

4.4 节能率

节能率的概念为单耗实际完成值比单耗标准值的降低率。

机车节能率计算公式:

对于具有不同机型、不同数量的机务段而言，机务段节能率计算可采用如下公式:

机务段所有机车交路均应制定分项目段机车单耗标准，100%覆盖，考核评价才能够具有全面性或完整性。

因突发事件产生的短期机车交路，其机车能耗标准按其实际单耗计算，即ΔEi=0，即对整体的单耗的影响程度化为零值，也即体现公平、公正、合理性。

5 小结

运用等标能耗负荷法在确定标准单耗时，一定要统一时间、统一标准，平均标准单耗要结合运输工作量进行加权平均，通过单耗系数下达单耗考核计划。在总能耗指标计划分劈时，要考虑能耗负荷(上一年的能耗负荷)。对铁路行业能耗(特别是机车牵引能耗)进行考核评价，应当尽可能地考虑各种主客观的差异，使考核评价更加合理，易于操作。

TK01+8

B

2095－1671(2011)01－0015－04

2010－12－08;

2010－12－30

郭怀勇(1959－)，男，河北唐山人，高级工程师，主要从事环保节能劳卫实验监测工作。