鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設(shè)計研究

文_熊鷹 江西省南昌市青山湖區(qū)環(huán)境保護局

1 關(guān)于鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設(shè)計重點

1.1 設(shè)計原則

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果證實，關(guān)于鐵路客車的設(shè)計原則主要包括：①將鐵路建設(shè)工程統(tǒng)一規(guī)劃，并確保各個專業(yè)部門之間的有效協(xié)調(diào)聯(lián)動；②在設(shè)計過程中，應(yīng)確?？蛙嚪线\營、可靠以及安全服務(wù)等要求；③加強對設(shè)計過程的控制與管理；④確保工程建設(shè)順利進行，嚴(yán)格把控建設(shè)資金規(guī)模?；谏鲜鰲l件，關(guān)于鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設(shè)計原則可總結(jié)為以下幾個方面：在確?？蛙囘\行過程中所具備的穩(wěn)定性、剛度、疲勞強度、靜強度、自振頻率等條件的基礎(chǔ)上，對其中存在的不足做出完善措施，在最大程度上降低鐵路客車的重量，并使用節(jié)能環(huán)保材料展開工程建設(shè)，在確?？蛙囘\行阻力得到有效減小的同時，實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能環(huán)保設(shè)計。

1.2 設(shè)計內(nèi)容

通常情況下，關(guān)于鐵路客車節(jié)能環(huán)保設(shè)計需注意的重要內(nèi)容包括以下三個方面：①通過減少客車運行阻力與客車輕型化，實現(xiàn)對牽引消耗的有效節(jié)省,并降低客車的負(fù)荷；②使用節(jié)能環(huán)保材料展開工程建設(shè)，在實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的同時，降低工程投入成本與后期運行的維修費用；③通過優(yōu)化牽引，在降低運行消耗的同時，使用再生制動的手段，將制動能量回收循環(huán)使用。

1.3 阻尼材料

傳統(tǒng)的鐵路客車在運行時，往往會產(chǎn)生較大的噪音與振動感，這些情況嚴(yán)重影響了居住在沿線周邊的居民生活，同時對客車的乘坐舒適度也會造成一定的影響。由此，在改善車體系統(tǒng)的過程中加入合理有效的減振建造措施必不可少，而噴涂阻尼材料是實現(xiàn)減震降噪的有效途徑之一。常見的阻尼材料形式分為涂料、阻尼鋼板和片狀型材。

1.4 車體涂裝

環(huán)保涂料是實現(xiàn)客車節(jié)能環(huán)保設(shè)計的關(guān)鍵，目前，我國所采用的環(huán)保涂料包括：無污染涂料、低污染涂料、高固體分含量涂料以及水性涂料。其中，水性涂料具有無毒、無刺激氣味、不損害環(huán)境、不傷害人體等特點，同時具備優(yōu)秀的阻燃功能，在近年來被廣泛應(yīng)用于車體涂裝的過程中。

2 鐵路客車內(nèi)裝系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

所謂客車內(nèi)裝系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計原則是指：通過合理選擇材料，將內(nèi)裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使客車在滿足節(jié)能環(huán)保設(shè)計條件的同時，實現(xiàn)輕量化與隔熱性能的有效增加，以此實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。在我國科學(xué)技術(shù)日益更新的背景影響下，近年來，諸多優(yōu)秀的新型材料不斷面世，其中許多具備優(yōu)質(zhì)性能的材料都在建設(shè)節(jié)能環(huán)保鐵路客車的過程中得到了有效應(yīng)用。

2.2 常見的內(nèi)裝系統(tǒng)能源消耗

由于客車內(nèi)裝系統(tǒng)與客車節(jié)能環(huán)保設(shè)計之間具有關(guān)聯(lián)性，因此在滿足基本要求的同時，還應(yīng)做到有效降低能源消耗，以此實現(xiàn)綠色節(jié)能環(huán)保的設(shè)計目標(biāo)，常見的客車內(nèi)裝系統(tǒng)能源消耗包括以下幾個方面：①客車啟動與運行時造成的制動能源消耗與阻力消耗；②客車運行過程中，內(nèi)裝系統(tǒng)所包含的空調(diào)、照明以及電熱器等能源消耗；③在客車維護的過程中產(chǎn)生的成倍消耗。減少上述三個方面的能源消耗是鐵路客車內(nèi)裝系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計的重點。

3 電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

對電氣系統(tǒng)展開節(jié)能環(huán)保設(shè)計的主要目的是為了有效降低客車電能的損耗，通過減少污染排放與不可再生能源的消耗，以此實現(xiàn)真正的節(jié)能環(huán)保。電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計原則可歸納為以下幾個方面：①不盲目的增加節(jié)能環(huán)保設(shè)計成本，不犧牲當(dāng)下鐵路運輸中存在的客車；②不隨意減少客車系統(tǒng)中與乘客舒適度與運行安全等有關(guān)的功能。綜上所述，有關(guān)電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計，應(yīng)嚴(yán)格遵循“可行可靠、循環(huán)利用”等合理原則，在實現(xiàn)電氣系統(tǒng)有效優(yōu)化的同時，加強對新型環(huán)保技術(shù)與材料的應(yīng)用，從各個發(fā)展方向加強對電氣系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計的研究。

3.2 設(shè)計方法

根據(jù)相關(guān)實踐表明，使用逆變并聯(lián)供電技術(shù)能夠有效提高客車交流供電冗余度，以此實現(xiàn)對逆變電源故障率的有效降低。通過使用逆變器，能夠?qū)崿F(xiàn)電流的同步輸出，同時能夠?qū)⒌蛪弘娏髋c高壓電流之間的電氣進行隔離，在最大程度上提高了鐵路客車電氣系統(tǒng)的使用安全性，具有較高的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)階段我國鐵路客車所采用的空調(diào)屬于傳統(tǒng)定速空調(diào)，該類空調(diào)具有電流沖擊較強、能源消耗較大等特點，導(dǎo)致車體內(nèi)部溫度無法順利調(diào)控，在必要的時候甚至需要重啟，在造成巨大能源消耗的同時，還會降低乘客乘坐的舒適度。隨著我國鐵路運輸體系的不斷完善，空調(diào)已成為了證明鐵路客車功能完整性的重要部分，但由于空調(diào)裝置在運行過程中會產(chǎn)生較大的能源消耗，因此，如何確?？照{(diào)自身作用得到充分發(fā)揮的同時實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，已成為當(dāng)代鐵路建設(shè)管理部門需面對的重要工作。目前，我國部分鐵路客車已逐漸實現(xiàn)對空調(diào)裝置的節(jié)能環(huán)保設(shè)計。

隨著各項技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來，LED照明被廣泛應(yīng)用到鐵路客車電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計中。相較于傳統(tǒng)的熒光照明燈，LED照明具有電源效率高、使用壽命長、發(fā)光率光、無污染、顯色指數(shù)高、不合汞等優(yōu)勢。

4 制動系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計

4.1 設(shè)計原則

制動系統(tǒng)作為鐵路客車運行系統(tǒng)中的重要部分，要想實現(xiàn)鐵路客車的安全運行，就必須確保制動系統(tǒng)的設(shè)計具備合理性與可靠性。根據(jù)相關(guān)研究報道表明，一般情況下，鐵路客車的使用壽命通常在30年左右，而制動系統(tǒng)作為維持客車正常運行的核心，若在運行過程中發(fā)生故障便會嚴(yán)重影響客車整體的運行。因此，將維護性原則作為制動系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計重點是確?？蛙嚭罄m(xù)正常運行的關(guān)鍵。

4.2 設(shè)計方法

制動系統(tǒng)的本質(zhì)，是為了將鐵路客車的動能進行有效轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外針對鐵路客車節(jié)能環(huán)保的設(shè)計，大多數(shù)是站在能源回收的角度考慮，因此，再生制動能量回收技術(shù)被廣泛應(yīng)用于制動系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計中。

5 暖通系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計

5.1 設(shè)計原則

傳統(tǒng)的定頻空調(diào)，通過使用開機、關(guān)機的方式調(diào)節(jié)客車內(nèi)部的溫度，導(dǎo)致車內(nèi)溫度的變化波動較大，在造成能源消耗巨大的同時，降低乘客乘坐的舒適度。目前，國內(nèi)外依舊存在少數(shù)鐵路客車使用傳統(tǒng)燒煤鍋爐實現(xiàn)對車體內(nèi)部的供暖，這種方式不僅會采暖效率低下，同時還會嚴(yán)重污染周邊環(huán)境。由此，對鐵路客車暖通系統(tǒng)進行節(jié)能環(huán)保設(shè)計顯得十分重要。而鐵路客車暖通系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計原則包括：①確保設(shè)計結(jié)構(gòu)具備可靠性、安全性；②提高車內(nèi)能源的使用效率，在最大程度上降低能源的消耗；③創(chuàng)造良好的乘車環(huán)境，減少客車運行造成的能源消耗。

5.2 設(shè)計方法

通過使用變頻軟啟動技術(shù)手段，減少暖通系統(tǒng)中風(fēng)機部件與壓縮機的啟動，對客車電機部位與電源網(wǎng)絡(luò)等部位造成的電流沖擊，從而提高車體供電設(shè)變的使用可靠性，同時延長風(fēng)機部件與壓縮機的使用壽命。

使用變頻控制技術(shù)，降低空調(diào)系統(tǒng)的可變力輸出，在提升車體客室舒適性的同時，實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能降耗。

通過建立智能故障自診斷系統(tǒng)，使客車暖通系統(tǒng)能夠得到智能控制，在提高維護便捷性的同時，全面減少人工維修所花費的成本資源。

使用電加熱采暖的方式，使采暖效率得到有效提高的同時，降低暖通系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的能源消耗，減少其運行過程對周邊環(huán)境所造成的污染。

6 結(jié)束語

隨著我國鐵路運輸體系的不斷擴大，將綠色節(jié)能環(huán)保理念全面貫徹到鐵路發(fā)展中已成為必不可少的重要工作。只有確保當(dāng)代鐵路客車得到有效的節(jié)能環(huán)保設(shè)計，才能在節(jié)能減排、降低能源消耗的同時，實現(xiàn)中國鐵路運輸體系的可持續(xù)發(fā)展，從而為社會創(chuàng)造更大的經(jīng)濟服務(wù)效益。