列车底盘除冰中除冰剂的选择

田雨 王石

摘 要：除冰液的选择在列车除冰系统中占有重要地位，可直接影响除冰效果和运行成本。通过对目前几种除冰剂：温（热水）、乙二醇水溶液在使用成本、除冰抑冰效果和环境影响等发面进行比较后，提出了实际列车除冰过程中的除冰剂选择，为列车除冰装置的进一步研制提供了研发基础。

关键词：列车底盘；除冰剂；丙二醇；乙二醇

伴随着2012年我国高寒地区修建的第一条长大高铁干线——哈大高铁建成运营，我国高铁走进快速、高效、稳定发展的新时代。

由于我国北方冬季气温较低且冰雪天气较多，在列车运行时会在列车底部生成大量冰雪混合物。这些冰雪混合物在铁车高速运行时与车体的分离会对列车和铁路沿线居民及企事业单位造成严重的安全隐患，故应及时除去列车底部冰雪混合物。在列车除冰装置除冰过程中，对除冰剂的选择直接会影响到列车的除冰效果和再结冰情况。其中，中国铁路哈尔滨局集团有限公司自主研发的“HTK-CBX01型高寒高铁融冰除雪装置”采用低压温水喷扫的方式进行除冰；石航提出用加热后的丙二醇溶液喷射到列车底盘和转向架等部位进行融冰。

本文通过对现有不同除冰剂之间的优缺点对比，提出一种在经济、能耗等方面比较适合的除冰剂选择方案。

一、 除冰剂的选择

现在的除冰所选用的除冰剂可以分为温（热）水、乙二醇溶液和丙二醇溶液等。

1.温（热）水

温（热）水除冰在目前研究过程中已经取得了很大的进展，其中中国铁路哈尔滨局集团有限公司自主研发的“HTK-CBX01型高寒高铁融冰除雪装置”就是采用低压温水喷扫的方式进行除冰。

温（热）水作为除冰剂进行除冰除冰液成本低，相对于其他化学溶液对环境污染几乎为零，设计和使用过程中对管道和喷嘴的要求相對较低。但温（热）水相对于低温水来说水温降速较快易达到冰点，除冰后抑制再结冰能力较差，在室外温度为零下20摄氏度及以下时易发生除冰过程中再次结冰现象。所以使用该种除冰剂进行除冰时需要在室内且室温高于水结冰温度时进行，在除冰过后还应使用热风对除冰位置进行去除残留水和烘干处理。室内除冰和热风烘干过程会增加除冰成本，并且热风很难二次利用。

2.乙二醇水溶液

乙二醇有名甘醇，可与水任意浓度混合，混合后水溶液冰点显著降低，乙二醇水溶液浓度与冰点如表1所示。

乙二醇溶液在50%时冰点为-35℃，66.3%时达到最低冰点-68℃。乙二醇溶液在作为除冰剂使用过程中成本相对较低，低浓度溶液即可达到大多数工作环境要求。虽然乙二醇本身为毒性较弱，但其代谢产物毒性较高。在除冰过程中应减少工作人员对其的直接接触和提高除冰液回收。

3.丙二醇水溶液

丙二醇与水可以任意浓度混合，丙二醇水溶液浓度与冰点如表2所示。

丙二醇冰点随着浓度升高而降低，50%时冰点为-30℃，61%时冰点为-54℃。相对于乙二醇，丙二醇毒性极低，是合法的皮肤护理保湿剂和抗菌剂，同时也是一种合法的食品添加剂。丙二醇在除冰过程结束后可以在机体上覆盖一层薄膜，当列车运行过程中可减少或抑制冰层的再次形成。列车再次进库除冰时，可减少除冰时间和丙二醇溶液的使用量，降低除冰成本。但丙二醇作为除冰剂使用时其成本要高于乙二醇溶液和温（热）水，在使用过程中需提高除冰液的回收在利用率。

二、 三种除冰剂的选择分析

根据文献，不同浓度和成分的热溶液在室温、同等温度下的除冰效果没有明显区别，除冰速度和除冰效果与溶液温度和流速关系较大。

三种除冰剂中，温（热）水对环境影响最小成本最低，但在实际除冰过程中易出现再结冰现象且抑制结冰能力较差，除冰过程中还需进行热风干燥，加大了能源消耗。乙二醇和丙二醇对除冰后能在机体表面附着一层薄膜，可减少或抑制二次结冰，可减少下一次除冰时的各项成本。乙二醇溶液呈弱毒性，虽成本较丙二醇较低，但需要对工作现场采用严密措施，以保护工作人员健康和减少环境污染。

结合当前生产条件和环境保护情况，除冰剂应选择对环境污染小、除冰效果好、相对成本低的丙二醇水溶液为佳。

参考文献：

[1] 徐长乐， 郝亚丽. 高铁时代到来的区域影响和意义[J]. 长江流域资源与环境， 2011， 20（6）： 650～654.

[2] 李丽云. 哈铁自主研发高寒高铁融冰除雪装置完成“首秀[EB/OL]. http：//www.stdaily.com/cxzg80/kebaojicui/2018-03/02/content_643425.shtml， 2018.

[3] 石航. 动车组融冰仿冰技术研究[M]. 武汉：华中科技大学， 2013.

基金项目：沈阳铁路局科技研究开发计划（2015L10）。