朔黄线重载运输机车能耗分析

王雅婷

(中国铁道科学研究院　机车车辆研究所， 北京 100081)



朔黄线重载运输机车能耗分析

王雅婷

(中国铁道科学研究院机车车辆研究所， 北京 100081)

重载铁路是世界货运技术发展的重要方向，随着我国电气化铁路发展，电力机车替代原有内燃机车成为承担铁路运输的主力军，电力机车能耗成为目前铁路运输企业较大的支出成本。通过此次对神华集团公司朔黄铁路运用的神8，神12以及SS4型机车进行能耗计算。通过能耗分析的结果，阐明了交流机车与直流机车相比具有明显的节能优势，提出了解决线路能耗方法，通过此方法来降低机车能耗，降低企业成本。

朔黄线； 电力机车； 能耗

随着我国铁路高速发展和重载铁路快速推进，能源已经成影响我国可持续发展的重要因素。朔黄铁路作为我国重载铁路线路之一，目前朔黄线运用的机车主要有神8，神12，SS4等型号的电力机车，通过朔黄线路重载运行试验数据，进一步表明交流机车在能耗方面与直流机车相比具有明显的优势。

能源单耗是反映机车在运输生产过程中一项重要指标，为企业制定节能降耗措施，降低成本支出，提高经济效益都具有重大的现实意义。

1　机车能耗计算方法

电力机车区段耗电量Q，包括

(1)牵引运行耗电量Qy；

(2)惰性、制动及停站自用电量QO;

(3)出入段及途中调车作业耗电量Qt。

Q=Qy+QO+Qt

电力机车牵引运行耗电量Qy，分为最高负荷牵引运行耗电量Qy1和部分负荷牵引运行耗电量Qy2其中

式中Uw为受电弓处网压，kV；

Ip1为时间间隔内机车最高负荷的平均有功电流，A;

Ip0为自用电有功电流，四轴和六轴机车取6 A，八轴机车取7.5 A；

△t为时间间隔，min；

式中IP2为时间间隔内机车部分负荷的平均有功电流，A；电力机车惰性、制动及停站自用电量

式中UW为受电弓处网压，kV

IP0为自用电有功功率，惰性、空气制动及停站时，自用电取2 A；电阻制动时，四轴和六轴机车取10 A，八轴机车取13 A；t为时间间隔，min。

电力机车出入机务段按每小时100 kW·h计算；途中调车作业按每小时250 kW·h计算。

电力机车每总重万吨公里的单位耗电量

式中L为牵引区段长度。

2　朔黄线重载机车能耗试验数据

朔黄线重载机车上行运行试验共进行2次，运行区间为神池南至肃宁北，运行时的速度—时间曲线、速度-公里标曲线见图1，图2，具体统计区间能耗信息如表1、图3所示。

图1　试验速度—时间曲线

图2　试验速度—公里标曲线

神12与神8机车1+1编组的2.3万t试验列车，两次试验总的能耗分别为26 134 kW·h和28 879 kW·h。

按照2次试验不同的全程运行时分，统计得来的机车能耗试验结果如表2所示，与神8机车1+1编组和SS4B机车2+1+1编组牵引2万t列车机车能耗试验结果对比见表3所示。

表1　区间能耗试验结果比较

表2　2次试验机车能耗统计结果(运行区间为神池南—黄骅港)

表3　与其他编组列车能耗统计对比结果(运行区间为神池南—肃宁北)

整个神池南—黄骅港区间，基本为一长大下坡区间，使用交流机车的编组方案，可以将地形的势能通过机车的再生制动，转换为电能回馈于电网，2次运行试验，发电量分别比用电量多5 933 kW·h和6 088(kW·h)；同时对比本次试验编组和神8机车1+1编组2万t运行试验(运行速度高于本次试验编组)，在神池南—肃宁北区间，两种编组条件下，本次试验耗电量平均大于231 kW·h，但是发电量却平均小于2 611 kW·h，说明在线路限速允许情况下，速度越高，发电量越大，能耗比越低；同时，对比SS4B直流机车的不发电特性，交流机车编组具有天然的优越性。因此，在此区间使用交流机车编组，既实现了多拉快跑的目的，也达到了节能减排的效果。

3　结　论

机车能耗主要影响因素包括：机车属性，车辆属性，运输种别，编组信息，运行状态，线路属性等。本次试验编组对比神8机车1+1编组2万t运行试验，在神池南—肃宁北区间，由于该区段为长大下坡，两种编组条件下，耗电量基本一致，同时由于神8机车1+1编组运行速度高于本次试验编组，神8机车1+1编组发电量高于本次试验编组。考虑到SS4B直流机车不具备发电回馈电网功能，如果能在运行组织中统筹考虑同一供电臂下交流机车和直流机车的数量，使得交流机车再生回馈的电能能直接被直流机车利用，势必会节约大量的电能开支，产生巨大的经济效益。

朔黄线重载列车的能耗对重载线路运输成本和全行业的能耗有重要的影响。在机车的实际运用中合理经济的操作也是节能的重要手段。

[1]党欣．论影响电力机车能耗的原因[J]．现代经济信息，2013，(8)：185．

[2]李晓春,王位,李希宁.大秦线重载运输机车的能耗分析[J]．电力机车与城规车辆，2010，33(3)：20-24．

[4]薛艳冰，马大炜，王 烈. 列车牵引能耗计算方法[J]. 中国铁道科学，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，研究实习员(

2015-12-18)

U264

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.04.22