高速公路電氣化發(fā)展設想

中國科技信息2014年第09期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2014創(chuàng )新雜談高速公路電氣化發(fā)展設想母傳偉張利軍2趙虎1.中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司2.哈爾濱市第二建筑工程公司3.河北省秦皇島市海港區區委摘要發(fā)展電氣化高速公路有利于降低能源消耗，是公認的綠色交通方式。要發(fā)展母傳偉(1970-)電氣化高速公路，必須解決兩個(gè)核心問(wèn)題，一-是高速公路供電電源問(wèn)題，二男，教授級高級1是汽車(chē)動(dòng)力問(wèn)題。針對兩個(gè)問(wèn)題提出了具體解決方案:高速公路加設電氣化星師:主要研究方向總圖運輸。張供電牽引網(wǎng)，電動(dòng)汽車(chē)加設集電裝置，對汽車(chē)動(dòng)力裝置進(jìn)行革新。又為高速利軍(1974-)男公路的發(fā)展提出展望，利用路面發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電集電技術(shù)，實(shí)現清潔能源的高級工程師:主高效利用。研究方向電氣趙虎(1973-)男.關(guān)鍵詞工程師:主要研究高速公路;電氣化;電動(dòng)汽車(chē);混合動(dòng)力汽車(chē)方向公路和市政道路。DOL: 10.396/j.issn.1001-8972.2014.09.1041現狀物流運輸對高速公路電 氣化的迫切需要根據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )統計，我國目前每年公路上在運行的大卡車(chē)和大客車(chē)總量約為220萬(wàn)輛，每年要消耗石近年來(lái)，國內高速公路發(fā)展迅猛，國家高速公路網(wǎng)由油約9850萬(wàn)t,按目前平均油價(jià)7600元/t計算，全國7條首都放射線(xiàn)、11條北南縱線(xiàn)、18條東西橫線(xiàn)以及地公路運輸中的大卡車(chē)和大客車(chē)每年消耗的石油總成本約區環(huán)線(xiàn)、并行線(xiàn)、聯(lián)絡(luò )線(xiàn)等組成，總計約11. 8萬(wàn)km;為7182億元。目前汽車(chē)技術(shù)水平分析，內燃機實(shí)際每產(chǎn)除此之外，交通運輸部發(fā)布《國家公路網(wǎng)規劃(2013 年-生1kW功率的平均油耗210g,按每7.6元/kg的油價(jià)計2030年)》還提出了遠期展望線(xiàn)計劃1.8萬(wàn)km,主要發(fā)算，內燃機每產(chǎn)生1kW功率的成本約為1.6元，而每消展西部地區，總規模約40萬(wàn)km。也就是說(shuō)，到2030年,耗1kW電力的峰谷平均價(jià)約為0.8元，加上內燃機潤滑和我國將基本實(shí)現首都輻射省會(huì )、省際多路連通、地市高速維修成本高，采用電力驅動(dòng)交流無(wú)軌電車(chē)運行費用僅是用通達、縣縣國道覆蓋的目標。高速公路物流運輸相對于鐵油汽車(chē)成本的45%。如果全國20%大卡車(chē)和大客車(chē)采用電路、水運和空運來(lái)說(shuō)有更突出的優(yōu)點(diǎn)一方 便快捷靈活,力驅動(dòng)行駛，每年全國將減少1890萬(wàn)t石油量消耗，全國物流成本較低。目前的高速公路運輸是通過(guò)燃油發(fā)動(dòng)機為每年的運輸能源總成本將下降760億元，如果將這節省的動(dòng)力的大型運輸汽車(chē)來(lái)完成，大量的物流運量帶來(lái)尾氣排錢(qián)用于建設公路上的交流滑觸網(wǎng)電車(chē)供電系統，每年可建放量大、能源消耗高、運輸費用高等一系列問(wèn)題，給大氣.76000km電車(chē)線(xiàn)路，由此可見(jiàn)，電氣化高速公路建設是-一環(huán)境帶來(lái)巨大污染。傳統汽車(chē)尾氣排放已經(jīng)成為大氣環(huán)境項具有經(jīng)濟效益、社會(huì )效益、環(huán)境效益的利國利民的好事。主要污染源之一，公眾對環(huán)境保護的呼聲日益高漲。石油為地球稀缺資源，目前世界石油短缺問(wèn)題已經(jīng)十2高速公路電氣化解決方案分嚴重，而且世界原油儲量也越來(lái)越少，價(jià)格越來(lái)越高,建設電氣化高速公路是將來(lái)的運輸問(wèn)題的必然趨勢，既減2.1 高速公路電氣化供電牽引網(wǎng)少了汽車(chē)對石油資源的依賴(lài)，又減輕了大氣污染，是未來(lái)對高速公路進(jìn)行電氣化改造，在高速公路加裝供電牽理想的運輸方式。從宏觀(guān)經(jīng)濟分析，公路運輸是目前石油引網(wǎng)，移植城市無(wú)軌電車(chē)供電方式，沿高速公路架設輸電資源的最大消耗用項，也是二氧化碳最大排放項。線(xiàn)路。在高速公路路肩和中央分隔帶間隔一定距離架設供創(chuàng )新雜談中國科技信息2014年第09期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2014電架線(xiàn)桿，在桿上固定絕緣懸吊線(xiàn)，在行車(chē)道上方懸吊架電池驅動(dòng)汽車(chē)也是間接的電力驅動(dòng)，電力直接驅動(dòng)省去了設動(dòng)力輸電線(xiàn)，與系統牽引網(wǎng)作變送聯(lián)網(wǎng)。在車(chē)上有一帶中間的電能轉換效率問(wèn)題，較電池驅動(dòng)汽車(chē)的性能更穩定，電刷的活動(dòng)的支架，汽車(chē)的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機由牽引網(wǎng)供電驅動(dòng),并且能實(shí)現大噸位運輸車(chē)輛的制造，便于對電能提供的綜從高速公路出人口到高速公路的連接線(xiàn)上架設有交流或直合治理。電氣化公路是新能源與電動(dòng)汽車(chē)簡(jiǎn)單、直接、有流輸電線(xiàn)，這些輸電線(xiàn)與高速公路的輸電線(xiàn)相連。效的對接平臺。電氣化高速公路牽引網(wǎng)主要包括供電系統和接觸網(wǎng)兩行駛在高速公路上的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機改裝成混合動(dòng)力裝部分，其中供電系統包括回流導線(xiàn)以及牽引變電所至接觸置，由電動(dòng)機和燃油發(fā)動(dòng)機共同驅動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)機作為主網(wǎng)的饋電線(xiàn)。接觸網(wǎng)部分包括接觸網(wǎng)懸掛裝置、支撐裝置、動(dòng)力源，燃油發(fā)動(dòng)機為輔助動(dòng)力源，電動(dòng)機的供電電源來(lái)定位裝置，在兩對應的架線(xiàn)桿上端設橫跨，在橫跨下面配自沿路架設的牽引網(wǎng)和車(chē)載蓄電池。電動(dòng)機和燃油發(fā)動(dòng)機上下定位索，在每車(chē)道上方沿道路方向架設-根承拉線(xiàn)，可以分別獨立地向汽車(chē)傳動(dòng)系提供扭矩，既可以共同驅動(dòng)承拉線(xiàn)懸掛在橫跨上，在每根承拉線(xiàn)下面通過(guò)懸吊一根接又可以單獨驅動(dòng)。當汽車(chē)加速或爬坡時(shí)，電動(dòng)機和燃油發(fā)觸線(xiàn)，接觸線(xiàn)通過(guò)定位索固定在相應的車(chē)道上;在每錨段動(dòng)機能夠同時(shí)向傳動(dòng)機構提供動(dòng)力，當汽車(chē)車(chē)速達到巡航兩段的線(xiàn)索下設補償裝置。兩接觸線(xiàn)間設隔離線(xiàn)，牽引網(wǎng)速度，汽車(chē)將僅僅依靠電動(dòng)機維持該速度。穩定、安全，能動(dòng)態(tài)地實(shí)現汽車(chē)的變道。采用混合動(dòng)后可按平均需用的功率來(lái)確定電動(dòng)機的2.2電動(dòng)汽車(chē)集電裝置最大功率，此時(shí)處于純電力驅動(dòng)、尾氣零排放的工況下工電動(dòng)汽車(chē)在電氣化高速公路上行駛，通過(guò)可伸縮的集作。當汽車(chē)啟動(dòng)或爬坡而功率不足時(shí)，由燃油發(fā)動(dòng)機來(lái)補電弓從高架接觸網(wǎng)上獲取電力。電動(dòng)汽車(chē)集電弓可分為單充，負荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電。汽車(chē)配備臂弓和雙臂弓，均由集電滑板、框架、臂桿、底架、彈簧、車(chē)載蓄電池，可以十分方便地回收制動(dòng)、下坡.怠速的能量。氣缸、支撐絕緣子等組成。當汽車(chē)變道或其他情況下不能由牽引網(wǎng)供電時(shí)，由車(chē)載蓄集電弓是靠集電滑板在上部接觸線(xiàn)上摩擦接觸而受電池驅動(dòng)，可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過(guò)充、電，由于接觸線(xiàn)和集電滑板之間有振動(dòng)等因素造成導致接過(guò)放，延長(cháng)其使用壽命，降低成本。觸不平順，在高速摩擦接觸中會(huì )產(chǎn)生電弧放電現象，電弧放電會(huì )危害車(chē)上電氣設備、集電滑板和接觸線(xiàn)。在電氣化3發(fā)展展望高速公路實(shí)施過(guò)程中，要改進(jìn)集電滑板材料，增加其耐磨耗能力;實(shí)現軟接觸，減少滑板和接觸線(xiàn)間的接觸壓力，隨著(zhù)太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)可以利用公路路面板作可以減少兩者之間的磨耗，延長(cháng)集電滑板和接觸線(xiàn)的壽命。為太陽(yáng)能板接收太陽(yáng)能發(fā)電，沿路面橫向鋪設集電線(xiàn)路，碳素復合材料將是改進(jìn)集電滑板材料的- -個(gè)發(fā)展方向，新在中央分隔帶鋪設縱向集電線(xiàn)路和整流、調壓裝置，直接型碳素材料做成的滑板在潤滑性能、導電性能、抗摩擦損輸送至沿路牽引網(wǎng)向沿路行駛的汽車(chē)供電。性能和實(shí)現軟接觸方面更具優(yōu)勢，可以降低離線(xiàn)率，減少截止到2013年中，我國全國高速公路總長(cháng)度超過(guò)十萬(wàn)電弧放電現象，有效改善集電弓的集電性能。公里，成為擁有高速公路最多的國家，按照平均路面寬度在借鑒電氣化鐵路電力機車(chē)配電線(xiàn)集電弓架和城市無(wú)10m計算，高速公路路面總面積超過(guò)十億m',高速公路軌電車(chē)配電線(xiàn)集電弓架的配置方式的基礎上加以改進(jìn)，在路面上部沒(méi)有遮擋，陽(yáng)光照射面積率大，如果把路面兼用前后單相雙線(xiàn)正負受流塊之間隔設絕緣連接塊，在前后正作太陽(yáng)能板，可以收集巨大的太陽(yáng)能資源，實(shí)現清潔能源負受流塊底部與集電弓起落架的托架之間設置絕緣墊，在的高效利用。前、后正負受流塊之間連接電纜線(xiàn)引伸人雙動(dòng)力汽車(chē)內作為汽車(chē)電動(dòng)力電源線(xiàn)，適應汽車(chē)在高速公路上車(chē)速、路況、4結語(yǔ)變道超車(chē)的行駛需要，保證車(chē)輛運行正常、可靠和安全。2.3對汽 車(chē)動(dòng)力裝置的革新發(fā)展電氣化高速公路最有利于降低能源消耗和保護大現在靠車(chē)載電池驅動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力裝置存在問(wèn)題很氣質(zhì)量，是公認的綠色交通方式，是針對世界性的原油危多:充電時(shí)間長(cháng)、車(chē)載電池壽命短、控制線(xiàn)路性能差、車(chē)機和開(kāi)發(fā)利用新能源、提倡節能環(huán)保的潮流需要，提出的輛制造成本高等技術(shù)難題，因此發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)要多措并舉，種取長(cháng)補短，既能發(fā)揮公路運輸中所體現出的快捷、方路與車(chē)統籌考慮。汽車(chē)與公路是國民經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)，便、靈活、隨意等諸多優(yōu)點(diǎn)、又能開(kāi)辟利用廉價(jià)廣泛的電以電力驅動(dòng)為主，電池輔助驅動(dòng)，發(fā)展“電氣化高速公路”能來(lái)替代燃油的一種構想。發(fā)展電氣化高速公路可以綜合和電動(dòng)汽車(chē)兩大產(chǎn)業(yè)，形成新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。用電力作為實(shí)現經(jīng)濟效益、社會(huì )效益、環(huán)境效益，降低能耗，降低物電動(dòng)汽車(chē)的直接能源，可大大降低車(chē)輛的制造成本與客、流成本，減少尾氣排放，降低環(huán)境污染，節約社會(huì )資源，貨運輸成本，這是由電機的效率和油電價(jià)格之比決定的。有利于建設和諧交通體系，維持社會(huì )可持續發(fā)展。