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内燃机车性能实验过程中的节能降耗研究

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：欧慧

[导读] 随着时代的飞速进步我国工业发展如飞猛进，同时也对其工作效率提出更加严格的标准。

杭州地铁集团有限责任公司运营分公司浙江省杭州市欧慧 310000

摘要：随着时代的飞速进步我国工业发展如飞猛进，同时也对其工作效率提出更加严格的标准。内燃机车早已成为人类生活工作中必不可少的交通运输工具，如何降低内燃机车的能源损耗是现在亟待解决的问题。针对内燃机车的节能减排方向进行分析，从多个方面讨论内燃机车可采用的节能减排措施。
关键词：内燃机车;能源损耗;节能减排
        引言：从现阶段的发展情况来看，我国是属于能源消耗方面的大国，不论是轻工业还是重工业，每天消耗的能源都是一笔非常巨大的天文数字，作为发展的主要组成部分———运输业，其每天消耗的能源更是非常可观的，这其中内燃机车的实际燃料使用量更是非常的惊人，与西方一些发达国家相比较我国的内燃机车在燃料使用上仍然是非常巨大的，由此带来的能源方面危机也是我国现阶段发展必须要考虑的问题之一。内燃机车在我国一共可以分为两种，即燃油内燃机车和燃气内燃机车，而作为企业专用的一些内燃机车的燃料则普遍都是以柴油为主。正是因为这样，能源的节约就可以从这一方面入手，进行有针对性的节能措施施展。
        1影响机车能耗的主要因素与检修调试过程的现状
        1.1确定检修成本消耗模型
        内燃机车实验过程中的主要成本构成为人力和机车动态实验中的柴油损耗，其中由于内燃机车功率和运行状态的不同，机车油耗有较大差异，这里设定内燃机车性能试验每小时油耗记为l1L，柴油每L单价记为Y1元，每小时每人人力成本记为Yr元。机车组装后初始实验阶段需各专业配合实验并进行过程中的故障处理，所需人员数量记为R。忽略检修生产过程中随时间产生的其他费用。则机车实验过程中每小时的直接成本S1=l1*Y1+Yr*R，过程中因配件更换等原因产生的额外成本记为Sq。
        1.2运输效率
        运输效率指标包括日车公里、中停时、本站停留时间、外站停留时间、单机走行公里、机外停车次数、欠重列车、平牵、特殊前行次数等方面应达到的合理量值。越好地执行和遵守这些运行组织上的效率指标，机车单位能耗越低。虽然在铁路运输过程中，停站、出入段作业、途中调车等一般被视为辅助性作业，并不会产生万吨公里的油耗，但这部分的运行效率也与内燃机车整体油耗有着莫大关系，优化组织，合理调整这些作业的方式和时间是降低检修成本、降低燃油消耗的重要因素。因此，运输的组织管理水平直接关系到机车的效能发挥，也直接影响着机车的能耗水平。
        1.3生产组织过程中的成本消耗计算
        原检修生产过程中全部性能调试和故障处理需要机车启动后进行测试检查，同时机车启动后各专业常规检修必须停止，但机车实验检修过程中的人力成本不因作业人员的状态而变化，即机车实验过程中会造成人力成本的浪费。常规机车实验用时为1h，机车出现故障或其他原因进行非常规机车动态实验的情况下耗时不定，但最基本的故障处理也需机车启动半小时，复杂的故障则需要四五个小时甚至更长，结合非常规机车启动的概率，设每次机车非常规启动时间为X个小时，则造成的成本浪费L=S1*X+Sq。
        2降低机车能耗的措施
        2.1使用节能减排配套装置
        可采用以下3种配套装置:(1)给柴油机装配自动起停系统(AESS)。装配该装置可以减少传统柴油机无功空转时间，达到提升效率节约燃油的目的，目前已经在美国等发达国家广泛使用。(2)配备行车优化装置。国外公司研制的新型行车优化装置，采用全球定位系统和自带数据库，通过道路情况和行车轨迹，计算出行车速度－油耗优化曲线，可适当节省燃油，减少温室气体排放。(3)给车辆配备重联管理器。用于重新分配重联车组中各机车之间的功率，从而达到自动调节功率和节约燃油的目的，目前已经得到广泛应用。

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        2.2使用高质量的燃油
        柴油有其自身的燃烧性能，而主要的影响因素是十六烷值。如果不能有效控制这种因素，柴油的燃烧过程就会具有一定程度的不稳定性。所以，从燃油方面入手，选择和采用一些高质量和高品质的燃油，可以在一定程度上改变这种现状，并且还能够进一步加强对其中的十六烷值因素的管理和控制。十六烷值的增多可以通过多种方式，比如可以将柴油和亚硝酸盐进行混合，以此达到增多的效果，还可以将柴油和硝酸盐进行混合，也能达到增多的效果，而增多的同时又会产生其他影响，比如燃油的燃烧时间会相对提前。与此同时，使用低劣质量的燃油，其燃烧性能就会极不稳定，产生的影响是极其不利的，甚至会严重污染其环境。因此，想要真正达到节能减排的目的，就需要从多角度分析和考虑相关问题，比如，燃烧环境方面是否符合标准，燃烧性能是否稳定等，总之要一切以十六烷值为中心，才能进行相关策略的使用。
        2.3在管理体制和方法方面
        （1）制定完善的节能管理及奖惩制度，建议采取按月单耗包保的方式，按相应管理的机车交路、牵引机型以及牵引定数的规律性变化，合理制定各路段机车的单耗考核指标，以此形成明确的奖惩措施，并采取有效的监督方式确保制度落实。（2）合理规划车型及线路，充分考虑机车的各方面性能，根据线路和货流情况，在相同条件下优选经济性能好的机车类型，确保“车、线”组合的最佳搭配。同时优化机车的运行组织，尽量避免单机出车，禁止机外停车，以提高直达列车的运行效率，尽量减少机车随列车长时间等线的情况，进而减少无效运输，杜绝能耗的隐性浪费。（3）发展电气化铁路，在有条件的区段大力推进电力牵引代替内燃机牵引的铁路运输模式，利用电力牵引特有的功率大、速度快、能耗低、效率高且更环保的优点，提升铁路运输的现代化水平，同时达到节能降耗的目的。
        2.4采用混合动力内燃机车
        电力混合动力机车同时配备柴油发电机组的动力装置和电力牵引装置。在铁路运输领域，混合动力牵引机车有着显著的优势:可以根据地形需要选择性地在非电气化线路和电气化线路上分别切换使用，有效地节约燃料，提升机车效率，并减少了有害气体的排放，这一点对于中国以及北美等地形相对复杂的道路上的货物运输具有重要的意义。美国的GE公司、中国中车集团等多家装备制造商对混合动力机车已经进行了研制与试运，并取得了不错的效果。数据表明，混合动力机车可节约柴油30%以上，废气等有害物质的排放降低30%以上，而且各项指标基本达到了预期设计要求，值得研究部门投入更多精力进行相关研究。
        2.5燃气燃烧技术
        燃烧温度和气体之间存在着一定的不平衡的关系，气体一直处于不稳定的状态，此时的温度无论如何变化，气体依旧不稳定，在一定程度上会出现爆炸的可能性。在温度不够的情况下，就会出现一些有害气体，这些气体随之被释放到空气中，使得空气污染加重。对于这类情况，可以选取一些燃料，并且这些燃料的质量比较相似，密度也比较相似，将其进行燃烧，并借助一定的方式，如均质物品预燃烧等。
        结语
        内燃机车的各检修过程具有共通性，各检修过程的流程可根据内燃机车的检修特点进行重新分类整合。特别是在技术逐渐革新，而内燃机车逐步退出主流市场的情况下，部分配件本身的状况和供应环境不断恶化，待料待工的情况不断突出，因此造成的成本压力不断加剧。除了不断优化外部检修环境的方法外，优化内部流程势在必行。采用更适合现状的新标准进行现有资源的分类，整合和再分类，以达到减少检修瓶颈，降低检修成本的效果。
参考文献
[1]创新内燃机车检修模式探索与实践[J].工程技术研究，2020，01：255-256.
[2]铁路内燃机车常见故障与维修[J].科技经济导刊，2020，04：153-154.
[3]韩长虎，李志伟，王志刚.机车操纵与基础设施优化[J].中国铁路，2005（12）：25-28.