浅谈双源电力工程车在地铁发展中的应用

乔辉+++刘佳晨

摘 要：随着我国轨道交通的不断发展，传统的内燃机地铁工程车具有能耗高且污染较重的缺点，已不符合社会发展和城市环境的要求，因此，双源电力工程车的研发和使用成为了必然趋势。本文主要对双源电力工程车在地铁发展中的应用进行了探讨，使其更好地适应地铁企业的发展，成为未来地铁工程车重要的发展方向。

关键词：双源电力工程车 内燃机车 柴油机 锂离子电池

中图分类号：TM411 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0039-02

传统地铁车辆段内工程车主要动力来源为内燃柴油机，与地铁电客车使用电力作为动力相比，空气污染大、噪音大，已明显不符合社会未来发展的趋势以及国家节能减排政策的要求。所以，为了响应国家节能降耗、绿色能源的号召，更好地使工程车适应地铁企业的发展，双源电力工程车的应用成为了未来地铁工程车的重要发展方向。

1 地铁工程车现状

1.1 工程车作用

地铁工程车主要用于地铁列车、运输车辆及无动力轨道车辆的牵引、调车、隧道内、车辆段内事故车辆救援牵引作业；供电设备施工、维修的牵引动力设备，接触网上部设备在停电状态下的安装、维修及日常检查、保养；地铁工程维修，地铁正线货物运输等。

1.2 工程车动力

在我国各地铁线路的维护基本上都采用由内燃机车作动力的地铁工程车辆。传统的工程车辆主要以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车，采用的内燃机绝大多数是柴油机。燃油（柴油）在气缸内燃烧，将热能转换为由柴油曲轴输出的机械能，但并不用来直接驱动动轮，而是通过传动装置转换为适合机车牵引特性要求的机械能，再通过走行部驱动机车动轮在轨道上转动。

1.3 传统动力优点

目前，我国地铁工程车辆中采用的传统内燃机车与双源电机车相比依然存在不可比拟的优势。

（1）技术条件成熟，使用稳定，不易出故障，行车安全性较好。

（2）续航能力较强，不受能源消耗所影响，行使距离无限制。

（3）应用范围广泛，可以在无电气化路段使用，尤其是在紧急救援时只要有符合车辆行驶的轨道就可以使用。

（4）对于使用区域的气候环境要求较低，类似青藏高原海拔高、温度低、气候恶劣的环境，内燃机车的使用优势明显优于电机机车。

1.4 传统动力缺点

随着社会的不断进步以及环境污染危机的进一步发展，作为地铁工程车，内燃机车明显存在以下缺点。

（1）使用时排出的大量废气对城市空气环境产生直接污染，而且，柴油机随着使用年限增长，其功率无法最大限度地发挥出来，需要加大供油量来提高机车牵引功率，从而使柴油机工作时排出的废气更多、浓度更大，加剧了对环境的影响。

（2）工作发出的噪声对轨道线路附近的居民生活帶来严重影响，尤其是夜间作业时。

（3）在隧道中工作时，柴油机排出的废气（黑烟）在隧道内难以及时扩散，对工作人员和乘客的身体健康带来威胁。

（4）工作时排出的高温废气（黑烟）容易触发隧道中中消防系统的错误预警信号。

因此，由电力、蓄电池供电的双源电力工程车取代内燃工程车已成为未来地铁发展的必然。

2 双源电力工程车

2.1 车辆概述

双源电力工程车的发展，是随着传统内燃机车不适应社会发展的要求而被提出来的，它在结构上以及性能上都具有明显的优越性，能耗与废物产生量符合国家政策以及相关标准的要求。其供电方式是通过第三轨或者接触网和电力蓄电池两种能源混合牵引来实现的，这种供电方式不会产生废气以及烟尘，不会对城市环境造成污染，不会对乘客等的身体健康带来危害，也不会在地铁隧道中积累较多的热量，有利于减轻地铁中的各种通风设备以及空调的负担。所以，双源电力机车取代传统内燃机车成为新时代地铁工程车已成为必然发展趋势。

2.2 车辆优点

双源电力工程车跟传统工程车对比，具有很大的优势，主要具有以下优点。

（1）符合绿色能源的环保理念。机车采用第三轨或者接触网和电力蓄电池供电，能够有效减少烟尘和废气对城市空气的污染。

（2）能效节约性高。采用电能直接变换，能量转换效率高，减少了在隧道内的热积累，并降低了空调及通风设备的热负荷。

（3）工作中噪声低。采用交流电传动技术，能够尽可能少使用通风设备，大大降低了机车的噪声。

（4）采用微机控制技术。可靠性和可用性高，维护方便、资源需求少，同时能实现低恒速控制，控制精度高。

（5）维护方便。采用与地铁车辆相同的技术路线，维护时只需与地铁车辆相同的技术平台，有效简化维护检修平台以及维修方式的管理。

2.3 车辆缺点

双源电力工程车作为一项新应用、新技术，在发展初期必然出现一些尚未完全解决的问题。

（1）双源电力工程车虽然是未来发展的必然趋势，但内燃机工程车技术成熟，模式稳定，而目前电力机车产品单一，使用技术要求或条件也未明确，如附属设施、维修场地、备品备件以及如何维修、保养等缺少规范、系列化、标准化。

（2）在地铁运营中工程车辆担负着应急救援的职责，对其机动性要求较高。内燃机车只要加油即可使用，很方便。而电力机车在无电气化路段续航能力有限，到底能牵引多大重量，电力工程车的能力和可靠性如何，如何应付抢险和救援等尚未完全明确，所以，双能源工程车使用的技术条件还需进一步明确、完善。

（3）如何把双源电力工程车运用得更好，目前缺乏相关规划和设计，如一条线配置多少台合适等，会导致使用单位采购时茫然，未来发展过程中应把配置要求等形成标准、系列，使用单位选型时有据可查。

尽管目前尚存在一些不足，但双源电力工程车在地铁中的应用是必然趋势，它的使用对地铁行业具有较为重大的意义，随着地铁行业的进一步发展，通过深入的研究与实践，它的技术将会不断地发展并逐渐推广使用。endprint

3 车辆对比

双源电力工程车同时具有接触网供电和牵引蓄电池供电两种制式，它既能在不便架设接触网的地段从蓄电池中摄取电能运行，又能在有架设供电网的地段从供电网受电运行，同时还向蓄电池充电储能，使蓄电池经常保持满容量状态。

与单纯的蓄电池电力牵引机车比较起来，它不需要每年频繁大量更换蓄电池，大大减少维护费用，达到高效节能；与单纯架线式电力牵引机车比较起来则不需另配自备能源，节省一次性投资；与内燃牵引机车比较起来优点更突出，高效节能、低碳、无污染、绿色环保、运用及维护费用低等，具有良好的技术经济性。

4 锂离子电池使用

4.1 锂离子电池

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

4.2 锂离子电池相比传统蓄电池的优势

现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质，易泄露、易腐蚀、使用寿命短，具有安全隐患。

而且对传统的铅酸以及镍氢和镍镉电池而言，锂电池鋰离子电池具有工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、环境污染轻等优势，且锂电池中不存在有毒物质，因此，被称为“绿色电池”。锂电池具有高比能量、自放电小、循环寿命长、无记忆效应和绿色环保等特点，其中以锰酸锂动力电池和磷酸铁锂动力电池为主要代表。

5 结语

无论是从设备的经济性能，还是从其应用的效果以及对环境造成的影响来说，双源电力工程车都明显优于内燃机工程车。在未来发展和使用中，绿色环保、清洁的双能源电力工程车还可以根据用户的需求，集成轨道检测、限界检测、弓网检测以及轨道打磨功能等，使地铁用户全方位地享用这一技术发展带来变革。但同时也要认识到，作为一种新技术新应用，它仍然存在一些不足，需要不断地加强研究与实践，推动技术的发展和推广。

参考文献

[1] 杨志华，陈成，毛如香.地铁工程维护车的新发展——电力蓄电池双能源工程车[J].电力机车与城轨车辆，2010（4）：1-3.

[2] 秦小凤.电力蓄电池双能源地铁工程车的发展与应用[J].大科技，2012（11）：315-316.

[3] 樊运新，高殿柱.双源制电力牵引调车机车的研发[J].电力机车与城轨车辆，2012（5）：11-15.

[4] 潘锐焕，高子涵，乔婧.我国动力锂电池行业的发展现状[J].科技创新与应用，2013（12）：66-67.endprint