電力牽引和內(nèi)燃牽引論證中的幾個重要問題

姜天龍

摘要：在內(nèi)燃、電力牽引論證中，長期以來存在一些誤區(qū)，而且采用了一些不準(zhǔn)確、不科學(xué)的論證方法，所以論證中存在一些重要問題。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃牽引;電力牽引;問題

電力牽引主要在山區(qū)多隧道及大坡道線路上發(fā)展，內(nèi)燃牽引主要在沿海平原和小坡道線路上發(fā)展，各有優(yōu)勢，互相促進，互為補充。基于此，本文討論了電力、內(nèi)燃牽引論證中的問題。

一、電力牽引概述

電力牽引是由電能驅(qū)動的電力機車或電動車組運行的一種牽引動力形式，牽引所需電能來自公共供電系統(tǒng)，通過專用牽引供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為滿足供電要求的電流和電壓，向電力機車或電動車組供電。具有啟動快、速度效率高、運輸量大、運營成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點。

二、內(nèi)燃、電力牽引的運輸能力問題

長期以來，人們在談到內(nèi)燃、電力牽引運輸能力時，常斷言“電力牽引運能大”，在許多文獻中也這么講。由此可見，此概念已深深扎根于許多人腦中。其原因為：首先，電力機車功率大，因而牽引力大、運行速度快;其次，蒸汽、內(nèi)燃牽引線路改為電力牽引后，線路絕對運量普遍高于原線路;最后，一臺電力機車與內(nèi)燃機車的比較結(jié)果。

事實上，任何兩個同類事物的比較都應(yīng)有合理的依據(jù)或適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)，否則比較可能得出不合理的結(jié)論。內(nèi)燃和電力牽引運輸能力比較已有很多文獻研究討論。需注意的是，用機車保有量比例與實際運量比較，或用同一電力機車與內(nèi)燃機車比較，其實質(zhì)一樣，均以機車作為參考，每臺機車運量作為指標(biāo)進行比較。例如，將1985kW內(nèi)燃機車與3780kW、4620kW、4320kW或6400kW電力機車進行比較，就好比將最輕和最重級運動員放在同一等級上進行舉重比賽，這顯然不合理、不公平和不科學(xué)。所以運輸能力這一概念，上述論點不正確。

因此，經(jīng)研究分析，提出“單位功率運量”概念，即以一年內(nèi)完成的機車單位功率運量為比較指標(biāo)。只有這樣，才能符合公平、合理、科學(xué)原則。

根據(jù)鐵道部統(tǒng)計，早期兩種牽引方式的單位功率運量基本相同。此后，該指標(biāo)逐年大幅提升，但內(nèi)燃牽引的提升速度快于電力牽引。多年實踐證明，無論是全路還是在同一小坡道線路，內(nèi)燃牽引單位功率運量都高于電力牽引。

三、內(nèi)燃、電力牽引的熱效率和單位能耗問題

在大量關(guān)于內(nèi)燃、電力牽引論證的文獻、報告、書刊中，兩種牽引模式的熱效率基本概念存在明顯錯誤。內(nèi)電牽引的熱效率問題在教科書中得到了很好的體現(xiàn)。然而，這一概念多年來一直被混淆。因此，形成了電力牽引熱效率高于內(nèi)燃牽引的輿論，這一錯誤概念也被視為論證及決策的重要依據(jù)之一，產(chǎn)生了不良影響。

由于內(nèi)燃牽引熱效率高于電力牽引，所以單位運量能耗，電力牽引自然高于內(nèi)燃牽引。對提出的內(nèi)燃牽引熱效率高于電力牽引，也有人表示懷疑。比如，在一次論證會上，一位教授指出，內(nèi)燃牽引是每臺機車的獨立分散發(fā)電，而電力牽引是集中發(fā)電，所以電力牽引具有較高熱效率，怎么是內(nèi)燃牽引熱效率高呢？另外，一些文獻也提出了類似問題：“地面發(fā)電可是大機組及大電網(wǎng)集中發(fā)電，而內(nèi)燃機車發(fā)電則是小規(guī)模、分散、孤立發(fā)電。與小機組分散發(fā)電，尤其是安裝在機車上的發(fā)電機組，大機組集中發(fā)電無疑是經(jīng)濟合理的?！笔聦嵣?，這是一種誤解，因不了解兩種發(fā)電機組間原動力差異。

若發(fā)電機具有相同原動力，或是鍋爐-汽輪機、燃?xì)廨啓C、柴油機，其原動力熱效率相同。只有在這些條件下，集中發(fā)電才能實現(xiàn)較高的熱效率。就內(nèi)燃牽引而言，內(nèi)燃機車原動力是熱機中效率最高的柴油機，柴油機本身效率在40%以上;發(fā)電廠原動力通常為鍋爐-汽輪機或燃?xì)廨啓C，其效率遠低于柴油機。當(dāng)前，我國發(fā)電廠發(fā)電效率僅為27%左右?？紤]到電力牽引線路傳輸損失，牽引變電所、接觸網(wǎng)損失，電力牽引熱效率僅為20%左右;內(nèi)燃牽引熱效率為30～35.4%。

德國專家指出：內(nèi)燃機車缺點是單位整備重量功率低于電力機車，因此中速范圍內(nèi)加速能力小;然而，這可通過充分利用六軸機車的粘著重量大來補償高起動加速度。對于電力牽引，因其發(fā)電到受電弓間存在傳輸損失，這種高效率值不可能達到。

針對有文獻提到的內(nèi)燃機車“滿負(fù)荷連續(xù)發(fā)電能力不足，所以發(fā)電效率低”和“發(fā)電機組裝機容量多占用2.5倍”問題，這也是由于對鐵路機車工況缺乏了解所致。列車運行包括啟動、加速、制動、減速和停車，因而內(nèi)燃機車柴油機不可能滿負(fù)荷持續(xù)運行;電力機車也有這些運行條件。我國客運機車負(fù)載率約為40%，貨運機車負(fù)載率約為60%。因此，無論內(nèi)燃還是電力機車，車上設(shè)備容量不可能用足。此外，大電網(wǎng)中還有峰谷、周日和節(jié)假日，其容量不能按低峰或平均負(fù)荷設(shè)計。

由此可見，有些人懷疑內(nèi)燃牽引熱效率高于電力牽引，只是因他們不了解內(nèi)燃牽引，這是可理解的。但當(dāng)前仍有人提出這樣的論斷：“電力牽引因牽引力大、運行速度快、成本低、熱效率高、無污染、節(jié)能等優(yōu)點，不但在山區(qū)鐵路具有很大優(yōu)勢，在運輸密度大、運輸繁忙平原干線上也具有很大優(yōu)勢。”關(guān)于電力牽引的這些“優(yōu)勢”，有文獻指出：在電力牽引優(yōu)勢中，“有些與內(nèi)燃機車（與蒸汽機車相比）相同，如適合繁忙干線及重載運輸，有些則完全相反，如投資成本內(nèi)燃牽引低于電力牽引，內(nèi)燃牽引熱效率高于電力牽引，單位能耗內(nèi)燃牽引低于電力牽引，單位功率運量內(nèi)燃牽引高于電力牽引。電力牽引具有功率大、污染小、噪聲低等優(yōu)點，適用于長坡道及長隧道?！闭J(rèn)為電力牽引比內(nèi)燃牽引具有更高的熱效率論點不能成立，所以是錯誤的。

四、機車的購置等費用問題

眾所周知，內(nèi)燃機車有自身的動力（柴油機-發(fā)電機組），其購置、折舊、維修成本肯定高于電力機車;而電力機車卻將這些成本轉(zhuǎn)移到發(fā)電廠及變電站，因此這些成本相對較低。因此，在比較內(nèi)電牽引時，應(yīng)適當(dāng)考慮轉(zhuǎn)移到發(fā)電廠的成本。由于這部分費用不由鐵路承擔(dān)，所以必然由國家承擔(dān)。

在一些文件中，機車購置費比較時，比較國產(chǎn)電力機車及進口內(nèi)燃機車價格，這顯然不合理。國產(chǎn)機車與國產(chǎn)機車、進口機車和進口機車比較才是合理方式，并應(yīng)考慮內(nèi)燃機車與電力機車在帶不帶動力裝置的差異。

五、內(nèi)燃牽引能源供應(yīng)限制問題

由于內(nèi)燃機車是所有陸空運輸方式中最節(jié)能的運輸工具，單位能耗僅為車輛的1/20。因而內(nèi)燃牽引用油是必要且合理的，國家應(yīng)優(yōu)先保障供應(yīng)。一些文獻描述了我國石油資源的儲量及開發(fā)，近年來取得了許多新進展。過去流傳的石油資源將在短期內(nèi)“枯竭”論點，已為事實所否定。

當(dāng)然，地球的石油儲量有限，所以必須充分利用石油資源。因此，要不斷提高內(nèi)燃機車熱效率、最大限度節(jié)約柴油、開發(fā)利用替代能源，當(dāng)前技術(shù)方面取得了很大進展。

我國內(nèi)燃牽引發(fā)展迅速，其為改革開放、國民經(jīng)濟、軌道交通、節(jié)能減排做出了巨大貢獻。此外，不合理的能源價格是一些鐵路部門不愿購買內(nèi)燃機車并傾向于向國外貸款搞電氣化的主要原因之一。因此，這一能源政策在我國需進一步研究。

六、結(jié)論

1、任何工況下，內(nèi)燃牽引熱效率總遠高于電力牽引;在全線或同一線路比較中，內(nèi)燃牽引單位功率運量和單位運量能耗均優(yōu)于電力牽引。長期以來，因一系列不切實際的觀點，對內(nèi)燃牽引產(chǎn)生了誤解及偏見，這對內(nèi)燃、電力牽引論證產(chǎn)生了負(fù)面影響。

2、在內(nèi)電牽引論證中，以人為不合理采購成本比較及燃料差價為論證依據(jù)和限制內(nèi)燃牽引能源依據(jù)是不合理的。

3、電力、內(nèi)燃牽引各有優(yōu)缺點，要因地制宜，發(fā)揮優(yōu)勢，彌補不足。電力牽引主要用于山區(qū)大坡道、長隧道線路、200km/h以上高速試驗線;沿海平原應(yīng)發(fā)展內(nèi)燃牽引。

4、鐵路電氣化可視為一個長遠發(fā)展方向。當(dāng)提出更高環(huán)保要求時，可考慮大力發(fā)展電力牽引，所以內(nèi)燃、電力牽引應(yīng)根據(jù)國情合理發(fā)展。

參考文獻：

[1]顧懋梁.鐵路電氣化和內(nèi)燃化論證中的若干問題[J].內(nèi)燃機車，2015（01）.

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