电力牵引和内燃牵引论证中的几个重要问题

姜天龙

摘要：在内燃、电力牵引论证中，长期以来存在一些误区，而且采用了一些不准确、不科学的论证方法，所以论证中存在一些重要问题。

关键词：内燃牵引;电力牵引;问题

电力牵引主要在山区多隧道及大坡道线路上发展，内燃牵引主要在沿海平原和小坡道线路上发展，各有优势，互相促进，互为补充。基于此，本文讨论了电力、内燃牵引论证中的问题。

一、电力牵引概述

电力牵引是由电能驱动的电力机车或电动车组运行的一种牵引动力形式，牵引所需电能来自公共供电系统，通过专用牵引供电系统转换为满足供电要求的电流和电压，向电力机车或电动车组供电。具有启动快、速度效率高、运输量大、运营成本低、环境污染小等优点。

二、内燃、电力牵引的运输能力问题

长期以来，人们在谈到内燃、电力牵引运输能力时，常断言“电力牵引运能大”，在许多文献中也这么讲。由此可见，此概念已深深扎根于许多人脑中。其原因为：首先，电力机车功率大，因而牵引力大、运行速度快;其次，蒸汽、内燃牵引线路改为电力牵引后，线路绝对运量普遍高于原线路;最后，一台电力机车与内燃机车的比较结果。

事实上，任何两个同类事物的比较都应有合理的依据或适当的指标，否则比较可能得出不合理的结论。内燃和电力牵引运输能力比较已有很多文献研究讨论。需注意的是，用机车保有量比例与实际运量比较，或用同一电力机车与内燃机车比较，其实质一样，均以机车作为参考，每台机车运量作为指标进行比较。例如，将1985kW内燃机车与3780kW、4620kW、4320kW或6400kW電力机车进行比较，就好比将最轻和最重级运动员放在同一等级上进行举重比赛，这显然不合理、不公平和不科学。所以运输能力这一概念，上述论点不正确。

因此，经研究分析，提出“单位功率运量”概念，即以一年内完成的机车单位功率运量为比较指标。只有这样，才能符合公平、合理、科学原则。

根据铁道部统计，早期两种牵引方式的单位功率运量基本相同。此后，该指标逐年大幅提升，但内燃牵引的提升速度快于电力牵引。多年实践证明，无论是全路还是在同一小坡道线路，内燃牵引单位功率运量都高于电力牵引。

三、内燃、电力牵引的热效率和单位能耗问题

在大量关于内燃、电力牵引论证的文献、报告、书刊中，两种牵引模式的热效率基本概念存在明显错误。内电牵引的热效率问题在教科书中得到了很好的体现。然而，这一概念多年来一直被混淆。因此，形成了电力牵引热效率高于内燃牵引的舆论，这一错误概念也被视为论证及决策的重要依据之一，产生了不良影响。

由于内燃牵引热效率高于电力牵引，所以单位运量能耗，电力牵引自然高于内燃牵引。对提出的内燃牵引热效率高于电力牵引，也有人表示怀疑。比如，在一次论证会上，一位教授指出，内燃牵引是每台机车的独立分散发电，而电力牵引是集中发电，所以电力牵引具有较高热效率，怎么是内燃牵引热效率高呢？另外，一些文献也提出了类似问题：“地面发电可是大机组及大电网集中发电，而内燃机车发电则是小规模、分散、孤立发电。与小机组分散发电，尤其是安装在机车上的发电机组，大机组集中发电无疑是经济合理的。”事实上，这是一种误解，因不了解两种发电机组间原动力差异。

若发电机具有相同原动力，或是锅炉-汽轮机、燃气轮机、柴油机，其原动力热效率相同。只有在这些条件下，集中发电才能实现较高的热效率。就内燃牵引而言，内燃机车原动力是热机中效率最高的柴油机，柴油机本身效率在40%以上;发电厂原动力通常为锅炉-汽轮机或燃气轮机，其效率远低于柴油机。当前，我国发电厂发电效率仅为27%左右。考虑到电力牵引线路传输损失，牵引变电所、接触网损失，电力牵引热效率仅为20%左右;内燃牵引热效率为30～35.4%。

德国专家指出：内燃机车缺点是单位整备重量功率低于电力机车，因此中速范围内加速能力小;然而，这可通过充分利用六轴机车的粘着重量大来补偿高起动加速度。对于电力牵引，因其发电到受电弓间存在传输损失，这种高效率值不可能达到。

针对有文献提到的内燃机车“满负荷连续发电能力不足，所以发电效率低”和“发电机组装机容量多占用2.5倍”问题，这也是由于对铁路机车工况缺乏了解所致。列车运行包括启动、加速、制动、减速和停车，因而内燃机车柴油机不可能满负荷持续运行;电力机车也有这些运行条件。我国客运机车负载率约为40%，货运机车负载率约为60%。因此，无论内燃还是电力机车，车上设备容量不可能用足。此外，大电网中还有峰谷、周日和节假日，其容量不能按低峰或平均负荷设计。

由此可见，有些人怀疑内燃牵引热效率高于电力牵引，只是因他们不了解内燃牵引，这是可理解的。但当前仍有人提出这样的论断：“电力牵引因牵引力大、运行速度快、成本低、热效率高、无污染、节能等优点，不但在山区铁路具有很大优势，在运输密度大、运输繁忙平原干线上也具有很大优势。”关于电力牵引的这些“优势”，有文献指出：在电力牵引优势中，“有些与内燃机车（与蒸汽机车相比）相同，如适合繁忙干线及重载运输，有些则完全相反，如投资成本内燃牵引低于电力牵引，内燃牵引热效率高于电力牵引，单位能耗内燃牵引低于电力牵引，单位功率运量内燃牵引高于电力牵引。电力牵引具有功率大、污染小、噪声低等优点，适用于长坡道及长隧道。”认为电力牵引比内燃牵引具有更高的热效率论点不能成立，所以是错误的。

四、机车的购置等费用问题

众所周知，内燃机车有自身的动力（柴油机-发电机组），其购置、折旧、维修成本肯定高于电力机车;而电力机车却将这些成本转移到发电厂及变电站，因此这些成本相对较低。因此，在比较内电牵引时，应适当考虑转移到发电厂的成本。由于这部分费用不由铁路承担，所以必然由国家承担。

在一些文件中，机车购置费比较时，比较国产电力机车及进口内燃机车价格，这显然不合理。国产机车与国产机车、进口机车和进口机车比较才是合理方式，并应考虑内燃机车与电力机车在带不带动力装置的差异。

五、内燃牵引能源供应限制问题

由于内燃机车是所有陆空运输方式中最节能的运输工具，单位能耗仅为车辆的1/20。因而内燃牵引用油是必要且合理的，国家应优先保障供应。一些文献描述了我国石油资源的储量及开发，近年来取得了许多新进展。过去流传的石油资源将在短期内“枯竭”论点，已为事实所否定。

当然，地球的石油储量有限，所以必须充分利用石油资源。因此，要不断提高内燃机车热效率、最大限度节约柴油、开发利用替代能源，当前技术方面取得了很大进展。

我国内燃牵引发展迅速，其为改革开放、国民经济、轨道交通、节能减排做出了巨大贡献。此外，不合理的能源价格是一些铁路部门不愿购买内燃机车并倾向于向国外贷款搞电气化的主要原因之一。因此，这一能源政策在我国需进一步研究。

六、结论

1、任何工况下，内燃牵引热效率总远高于电力牵引;在全线或同一线路比较中，内燃牵引单位功率运量和单位运量能耗均优于电力牵引。长期以来，因一系列不切实际的观点，对内燃牵引产生了误解及偏见，这对内燃、电力牵引论证产生了负面影响。

2、在内电牵引论证中，以人为不合理采购成本比较及燃料差价为论证依据和限制内燃牵引能源依据是不合理的。

3、电力、内燃牵引各有优缺点，要因地制宜，发挥优势，弥补不足。电力牵引主要用于山区大坡道、长隧道线路、200km/h以上高速试验线;沿海平原应发展内燃牵引。

4、铁路电气化可视为一个长远发展方向。当提出更高环保要求时，可考虑大力发展电力牵引，所以内燃、电力牵引应根据国情合理发展。

参考文献：

[1]顾懋梁.铁路电气化和内燃化论证中的若干问题[J].内燃机车，2015（01）.

[2]韩才元.电力牵引和内燃牵引论证中的几个重要问题[J].内燃机车，2015（09）.