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摘要：闡述了以重載貨車、保溫車、高原客車、輕軌車輛為代表的鐵道車輛領域的節能技術。鐵道車輛是鐵路運輸的重要組成部分，隨著相關節能技術措施的不斷完善與優化，其會長期作為陸用運輸設備的中堅力量，為國家經濟建設起到必不可少的推動作用。
關鍵詞：鐵道車輛；節能；鐵路運輸；載運工具
1重載貨車節能技術研究
為進一步促進國民經濟發展，需開發70t級貨車，并把時速提高到120km，可采用如下措施。
1.1輕量化車體
70t新型貨車采用了屈服強度為450MPa的高強度耐候鋼制造型鋼、板材和中梁[1]，為提高貨車的載重能力和降低自重提供了材料保證。大量采用合理斷面的冷彎型鋼，通過結構優化設計，提高了強度儲能，降低了車輛自重。
1.225t軸重轉向架
目前我國自主研發的轉K6型交叉型式和K5型擺動式轉向架，尤其是轉K6型轉向架已安裝在C76型、C80型敞車和X2K型平車上。經數十萬公里的運營試驗后[2]，表明K6轉向架技術成熟、安全可靠，可以成為70t貨車的主型轉向架。
2鐵路保溫車節能技術研究
為了儲運鮮貨，冷藏保溫車是不可缺少的一種貨物運輸車。我國從無到有建立了專業生產基地，已成批生產了單節、五節、七節式機械冷藏車、冰保車、冷板車等許多品種，其中有機械、冷板、冷藏、集裝箱等保溫車，用以滿足人民生活和進出口的需要由于保溫冷藏都和熱量散發有關，因此提高車體隔熱性能的重要性不言而喻。
2.1夾層結構
保溫車車體隔熱性能優劣，直接影響到運輸貨物的質量和能耗大小。為此，采用夾層結構，可有效改善車輛運用性能，延長使用期限，并能減少熱橋、空氣間隙以及空氣的滲透作用，因而提高了車體的隔熱性能。夾層結構為鋼一聚氨酯作隔熱板，采用現場發泡工藝，隔熱性好。
2.2制冷通風系統
由于要貨物能保持在-20℃~+12℃溫度范圍內。為適應外界環境溫度變化，國外采用雙轉速(2200r/min和1400r/min)壓縮機，由恒溫控制器控制速度電磁閥自動換速。利用控制壓縮機轉速，可使制冷機組處于最佳工作狀態，而且可以有效實現節能。車輛采用中梁薄壁整體承載結構，用耐候鋼制作，強度高、耐腐蝕，可以大大延長冷藏車的使用壽命。近年，國內開發的一種機械冷板冷藏車，車上冷板一次充冷后，可在120h以上不間斷放冷，使貨間溫度穩定，不受人為因素的影響，保證鮮貨質量，優良可靠。
3高原客車節能技術研究
高原鐵路客車也存在其自身技術問題，一是缺氧，二是嚴寒。因而，要采取相應措施才能保證客車旅客的安全，其重點措施就是供氧和保暖。
3.1高原客車的供氧問題
青藏鐵路就是典型的高原鐵路，高原氣壓低，含氧量少。為了滿足旅客的需求，必須配備制氧設備，可以依靠制氧機增氧，同時也可以在車內配備增壓器，以提高車內氣壓。青藏鐵路采用一種內彌散式與分布式相結合的供氧機供氧方式。彌散式供氧是將制氧機生產出來的富氧與空調新風混合，通過空調送風口均勻送到車廂內，使車廂內空氣氧濃度達到23%~25%[3]。同時，在餐車、座椅上設有吸氧接口。如旅客還感到缺氧，可以連接吸氧口或通過氧氣面罩，直接吸到濃度為40%的富氧。青藏鐵路客車供氧系統釆用膜分離方案，即從空氣中先分離出氮，去油、去雜質并加熱后進入制氧機，制成濃度約為40%的富氧。車內氧濃度是通過調節空調的進風量予以控制。當車內氧濃度高于目標值時，就加大進風量；反之，就減少進風量，使車內氧濃度穩定在23%～25%之間。為了防止停電等突發事件，必須配備儲氧罐，并及時維修、保養壓縮機和空調，如空壓機要經常更換過濾器和加機油。制氧機膜前過濾器和測氧傳感器也有規定的使用壽命和更換周期，需及時進行維護保養和更換。制氧系統防凍也十分重要。為了保證安全過冬，應及時檢查保溫層是否有破損潮濕、脫落的處所，并及時修復，保證進入車內制氧機的壓縮空氣的溫度在5℃以上。青藏鐵路的客車供氧系統能否保持正常運用可謂至關重要。不像普通客車的空調系統，損壞了至多影響到旅客的體感。而高原客車車輛的供氧系統一旦失靈，即會危及旅客生命安全，千萬馬虎不得。
3.2高原客車的防寒
客車的防寒也是一項重大課題。由于地處高寒地區，要保證客車室內溫度達到鐵道部規定的標準難度很大。同時，給排水系統配件的防寒也十分重要。由于客車室內墻、頂、地板所占的面積很大，因此，改善高寒地區客車的防寒性能和提高室內溫度是一項系統工程。既要從改善保溫性能、防止熱量泄漏出發，還要從提高供熱功率、使用效率綜合起來考慮才能事半功倍地解決客車的防寒問題[4]。要改善客車的防寒性能，先要了解隔熱性能較差的及散熱量較多的部件，方能有的放矢地予以解決。一般客車防寒材料采用硬質聚材料，不易進行嚴密安裝，厚度又相對較薄，以至車體、側墻、頂墻、頂板、地板散熱量較多。采用超細玻璃絲棉，隔熱性能及壓縮、彎曲性能均較為出色，可確保鐵、木間保溫材料密實安裝，不留間隙并加以固定，防止脫落。這樣就可以提高這些部位的防寒性能?？紤]到部分部件泄漏熱量較多，如門窗縫隙泄漏熱量多，普通的折頁門與門框接觸不嚴密，門下部采用防風膠皮無法有效地密封，采用鐵風擋的車輛密封性較差，活動式車窗密封也有待提升，上述均為客車熱量泄漏的重要影響因素。車頂通風系統也是造成熱量損失的一個方面。車輛在運行中，客車內要不斷補充新鮮空氣，排除車內廢氣?？諝獾慕粨Q是通過車頂自然通風器進行的，空調從風口吸入的新風是冷的，而排出的廢氣溫度則較高，以此造成熱量的大量損失。為此，采取一系列措施來改進客車的防寒性能：（1）在端板臺上方加裝電暖器，以提高通過端板臺的溫度；（2）采用封閉式中空玻璃車窗，以提高隔熱效果；（3）在水箱鐵質頂蓋內填塞超細玻璃絲棉，填塞嚴密，無縫隙，并加以固定；（4）頂板內所有水管及廁洗上下水管包扎防寒保溫材料和電伴熱線；（5）排便導筒加裝封閉蓋裝置或采用集便器。為了進一步提高高原客車的防寒性能，還將從填充材料以及采暖、空調入口設備更新上采取以下的更嚴格的防寒措施，歸納如下:（1）全面采用超細玻璃絲棉防寒材料代替傳統的聚乙烯等防寒材料。在客車墻、頂、地板、鐵、木之間填塞嚴密，不留間隙，以提高這些部位的防寒性能；（2）采用熱管鍋爐代替傳統燃煤采暖鍋爐，熱效率高達75%以上另外，還采用帶壓筋散熱片型散熱器，散熱面積達2.54m2/m，散熱效率提高十分明顯；（3）空調機組入口的冷新風可用電熱管先進行加熱，可從-20℃加熱到18℃，為此需要較高的熱功率。因此在進風管道內安裝鋁制或銅制的廢熱排風管，利用廢熱來加熱溫度較低的新空氣。以此可節約電暖器功率，節能效果顯著。
4輕軌車輛節能技術研究
4.1夾層板車頂結構
為了實現軌道列車輕量化，軌道車輛采用夾層板結構是一種有效途徑。夾層板結構不僅要比鋼板結構輕很多，而且具有混合各種機械特性的功能，并可組織大規模生產，節約材料和降低能耗。因此，世界各國都致力于開發夾層板結構的輕軌車輛。在歐洲，夾層板結構不僅已廣泛應用在一般的結構件上，而且還研發了一批新型輕軌車輛。所謂夾層結構就是由兩塊相同的薄面板，和一塊厚的輕質的中間層組成。在軌道車輛結構中使用較多的，是以鋁合金或玻璃纖維塑料板作為面板，夾層為聚氯乙烯（PVC）和聚甲苯丙酰亞胺（PMI）泡沫塑料。由于PMI具有良好的強度，在高溫下機械性能穩定，并具有良好耐火性和性價比，因而更多地被優先選用。
4.2鋁合金車體
當前，由于軌道車輛提速的需要，車輛輕量化成為重要課題。目前，世界各國正大力發展和制造鋁合金車體，國內以武漢市軌道交通一號線為代表的鐵道車輛首次采用全焊接鋁合金結構車體。武漢市軌道交通一號線車輛采用全鋁合金焊接車體，具有自主的知識產權，不僅結束了國產城軌車輛無鋁合金車體的歷史[5]，而且為我國大力發展快速、輕型城市軌道車輛提供了寶貴經驗。鋁合金鐵道車輛選用的材料是根據車輛不同部位對使用的要求綜合強度、制造工藝和耐腐蝕等多方面的因素選擇不同的鋁合金材料。般選用6005A、6060、6082、5083、7005、7020作為車輛結構用材。材料能否國產化是我國能否批量生產高速列車、地鐵、城市輕型車輛的關鍵所在。在國家的大力支持下，國內不少鋁廠進行技術改造，增添了3000t、4000t、8000t、10000t鋁型擠壓設備，為大力發展鋁合金車體奠定了資源基礎。同時鐵道車輛部門已建成多條鋁合金車體自動化焊接和生產線。前述的武漢軌道號線車輛全鋁合金焊接結構車體，也是在該生產線上生產的。
參考文獻
[1]劉美衡,羅意平.120km/h機械冷板冷藏車車體鋼結構優化探討[J].鐵道車輛,2006(08):22-24+45-46.
[2]劉振明.貨車基礎制動裝置對車輪磨耗的影響[J].鐵道機車車輛,2011,31(06):23-29.
[3]胡智洪.青藏鐵路客車供氧系統[J].鐵道車輛,2007(05):18-20+45.
[4]楊新平.高寒地區客車防寒性能問題探討[J].鐵道車輛,2007(07):26-28+48.
[5]朱圣瑞,周勝平.武漢市軌道交通一號線車輛鋁合金車體[J].電力機車與城軌車輛,2005(05):31-34.
作者:伍賽特 單位:上海汽車集團股份有限公司
