朔黃線重載運輸機車能耗分析

王雅婷

(中國鐵道科學研究院　機車車輛研究所， 北京 100081)

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朔黃線重載運輸機車能耗分析

王雅婷

(中國鐵道科學研究院機車車輛研究所， 北京 100081)

重載鐵路是世界貨運技術(shù)發(fā)展的重要方向，隨著我國電氣化鐵路發(fā)展，電力機車替代原有內(nèi)燃機車成為承擔鐵路運輸?shù)闹髁?，電力機車能耗成為目前鐵路運輸企業(yè)較大的支出成本。通過此次對神華集團公司朔黃鐵路運用的神8，神12以及SS4型機車進行能耗計算。通過能耗分析的結(jié)果，闡明了交流機車與直流機車相比具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，提出了解決線路能耗方法，通過此方法來降低機車能耗，降低企業(yè)成本。

朔黃線； 電力機車； 能耗

隨著我國鐵路高速發(fā)展和重載鐵路快速推進，能源已經(jīng)成影響我國可持續(xù)發(fā)展的重要因素。朔黃鐵路作為我國重載鐵路線路之一，目前朔黃線運用的機車主要有神8，神12，SS4等型號的電力機車，通過朔黃線路重載運行試驗數(shù)據(jù)，進一步表明交流機車在能耗方面與直流機車相比具有明顯的優(yōu)勢。

能源單耗是反映機車在運輸生產(chǎn)過程中一項重要指標，為企業(yè)制定節(jié)能降耗措施，降低成本支出，提高經(jīng)濟效益都具有重大的現(xiàn)實意義。

1　機車能耗計算方法

電力機車區(qū)段耗電量Q，包括

(1)牽引運行耗電量Qy；

(2)惰性、制動及停站自用電量QO;

(3)出入段及途中調(diào)車作業(yè)耗電量Qt。

Q=Qy+QO+Qt

電力機車牽引運行耗電量Qy，分為最高負荷牽引運行耗電量Qy1和部分負荷牽引運行耗電量Qy2其中

式中Uw為受電弓處網(wǎng)壓，kV；

Ip1為時間間隔內(nèi)機車最高負荷的平均有功電流，A;

Ip0為自用電有功電流，四軸和六軸機車取6 A，八軸機車取7.5 A；

△t為時間間隔，min；

式中IP2為時間間隔內(nèi)機車部分負荷的平均有功電流，A；電力機車惰性、制動及停站自用電量

式中UW為受電弓處網(wǎng)壓，kV

IP0為自用電有功功率，惰性、空氣制動及停站時，自用電取2 A；電阻制動時，四軸和六軸機車取10 A，八軸機車取13 A；t為時間間隔，min。

電力機車出入機務(wù)段按每小時100 kW·h計算；途中調(diào)車作業(yè)按每小時250 kW·h計算。

電力機車每總重萬噸公里的單位耗電量

式中L為牽引區(qū)段長度。

2　朔黃線重載機車能耗試驗數(shù)據(jù)

朔黃線重載機車上行運行試驗共進行2次，運行區(qū)間為神池南至肅寧北，運行時的速度—時間曲線、速度-公里標曲線見圖1，圖2，具體統(tǒng)計區(qū)間能耗信息如表1、圖3所示。

圖1　試驗速度—時間曲線

圖2　試驗速度—公里標曲線

神12與神8機車1+1編組的2.3萬t試驗列車，兩次試驗總的能耗分別為26 134 kW·h和28 879 kW·h。

按照2次試驗不同的全程運行時分，統(tǒng)計得來的機車能耗試驗結(jié)果如表2所示，與神8機車1+1編組和SS4B機車2+1+1編組牽引2萬t列車機車能耗試驗結(jié)果對比見表3所示。

表1　區(qū)間能耗試驗結(jié)果比較

表2　2次試驗機車能耗統(tǒng)計結(jié)果(運行區(qū)間為神池南—黃驊港)

表3　與其他編組列車能耗統(tǒng)計對比結(jié)果(運行區(qū)間為神池南—肅寧北)

整個神池南—黃驊港區(qū)間，基本為一長大下坡區(qū)間，使用交流機車的編組方案，可以將地形的勢能通過機車的再生制動，轉(zhuǎn)換為電能回饋于電網(wǎng)，2次運行試驗，發(fā)電量分別比用電量多5 933 kW·h和6 088(kW·h)；同時對比本次試驗編組和神8機車1+1編組2萬t運行試驗(運行速度高于本次試驗編組)，在神池南—肅寧北區(qū)間，兩種編組條件下，本次試驗耗電量平均大于231 kW·h，但是發(fā)電量卻平均小于2 611 kW·h，說明在線路限速允許情況下，速度越高，發(fā)電量越大，能耗比越低；同時，對比SS4B直流機車的不發(fā)電特性，交流機車編組具有天然的優(yōu)越性。因此，在此區(qū)間使用交流機車編組，既實現(xiàn)了多拉快跑的目的，也達到了節(jié)能減排的效果。

3　結(jié)　論

機車能耗主要影響因素包括：機車屬性，車輛屬性，運輸種別，編組信息，運行狀態(tài)，線路屬性等。本次試驗編組對比神8機車1+1編組2萬t運行試驗，在神池南—肅寧北區(qū)間，由于該區(qū)段為長大下坡，兩種編組條件下，耗電量基本一致，同時由于神8機車1+1編組運行速度高于本次試驗編組，神8機車1+1編組發(fā)電量高于本次試驗編組。考慮到SS4B直流機車不具備發(fā)電回饋電網(wǎng)功能，如果能在運行組織中統(tǒng)籌考慮同一供電臂下交流機車和直流機車的數(shù)量，使得交流機車再生回饋的電能能直接被直流機車利用，勢必會節(jié)約大量的電能開支，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

朔黃線重載列車的能耗對重載線路運輸成本和全行業(yè)的能耗有重要的影響。在機車的實際運用中合理經(jīng)濟的操作也是節(jié)能的重要手段。

[1]黨欣．論影響電力機車能耗的原因[J]．現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2013，(8)：185．

[2]李曉春,王位,李希寧.大秦線重載運輸機車的能耗分析[J]．電力機車與城規(guī)車輛，2010，33(3)：20-24．

[4]薛艷冰，馬大煒，王 烈. 列車牽引能耗計算方法[J]. 中國鐵道科學，2007,28(3):84-87.

Energy Consumption Analysis of Heavy Haul Transportation Locomotive fot Shuo-Huang Line

WANGYating

(Locomotive & Car Research Institute， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China)

Overloading the important direction of railway freight technology is one of the world along with the development of electrified railway, electric locomotive to replace the original diesel engine become the main force of railway transportation, energy consumption of electric locomotive for the railway transport enterprise bigger spending costs. Through the use of the new moon yellow railroad of Shenhua Group Company Shen 8, Shen 12 and type SS4locomotive power consumption calculation. Through the results of the analysis of energy consumption, the locomotive communication compared with dc locomotive has obvious energy saving advantages, puts forward a method to solve the circuit energy consumption, through this method to reduce the energy consumption of locomotive, reduce the enterprise cost.

Shuo-Huang line；electric locomotive；energy consumption

1008-7842 (2016) 04-0089-03

??)女，研究實習員(

2015-12-18)

U264

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.04.22