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国外高速铁路节能减排影响因素分析


文 章编 号 :1 O —1 2 (0 O0 — 0 7 0  0 3 4 l 1 )4 0 1 - 3 2

中图分 类号 :F 3 . 50 3  

文献 标识 码 :B  

国 外 高 速 铁 路  节 能 减 排 影 响 因 素 分 析 
植 力I   ( 北京交通大学 经济 管理 学院,北 京 1

0 4 )     04 0  

1 国外 高速铁 路节 能减 排效 益的影 响 因素   
1 1 直 接 能 源 消耗   . 高 速 铁 路 的 直 接 能 源 消 耗 主 要 指 行 车 方 面 的 消 耗 ,其 能  源 消 耗 主 要 有 4 影 响 因素 :为 克 服 阻 力 所 消 耗 的 能 源 ; 由 于  个
牵 引系 统 低 效 率 而 损 失 的 能 耗 ;为 使 乘 客 感 觉 舒 适 所 消耗 的 能 

源 ;从 变 电所 到 接 触 网之 间 的 能 源 损 失 。在 以 上 影 响 因素 中 ,  
以 克 服 阻 力 为 主 要 因素 。根 据 日本 新 干 线 的 数 据 ,用 于 行 车 方 

摘  要 :从 直 接 能 源 消耗 和 间接  
能 源 消 耗 两 方 面 对 影 响 高速 铁 路  
节 能 减排 效 益 的 因素 进 行 分 析 ,  
对 比 研 究 不 同运 输 方 式 的 能 源 消

面的能耗约 占高速铁路总耗能量的8 %… 7
。 

11 1 克 服 阻 力 所 需 要 的 能 源  .   行车 消耗 能 源 的直接 阻 力有 机械 阻 力和空 气 阻力两 种 。  


Da i方 程 式 描 述 了 不 考 虑坡 度 影 响 ,既 在 水 平 的轨 道 上 列 车  vs

耗 情 况 ,提 出 增 加 高 速 铁 路 的 客  
座 利 用 率 、 设 计 合 理 的 速 度 目 标 

运 行 的 阻 力计 算 方法 :  
R= + + A BV CV。  

值 、 加 快 技 术 进 步 等提 高 高 速 铁  
路 节 能 减排 效 益 的措 施 。  

式 中 : 一 阻力 ; 一 速 度 ;      

独 立 于 速 度 的 机 械 阻 力 常 

数 ; 一 与 速 度成 正 比 的 机 械 阻 力 系 数 ;c一 与 速 度 平 方 成 正   

关 键 词 : 高速 铁 路 ; 能 源 消 耗 ;   节 能减排  

比的空 气阻力系数 。   从 公 式 中可 以得 出 两 个 结 论 :在 高 速 行 驶 中 ,空 气 阻 力 占 
有 主导 地 位 ; 当速 度足 够 高 的 时 候 ,空 气 阻 力与 速 度的 平 方 成 

第 第_ 34   2期 卷 一
黜  

国外高速铁路 节能减排影响因素分析 崔力心 



定 的 比例 。   对 于 高 速 列车 , 当列 车速 度超 过 3 0k h , 0  m/ 时  

可 避 免 地 产 生 变 电所 到接 触 网之 间 的 电 力损 失 ,这  部 分 损 失 与列 车 运 行 时 的能 耗 相 比显 得 微 不足 道 。  

列 车 运 行 阻 力 的 8 %以 上 均 为 空 气 动 力 学 阻 力 。 从   1 2 间 接 能 源消 耗  0 .

列车 纵 向动 力 学 的 观 点看 ,在 地 面 稠 密大 气 层里 运 

国外 高 速铁 路 间接 能 源 消耗 是 指 建 设 高 速铁 路 

  行 的 任 何 车 辆 , 当 超 过 一 定 速 度 ,如 3 0k h 5   m/  基础 设 施 及 后 期 的 维 护 过程 中所 发 生 的 能 源 消耗 。
9  水 9tN i 或 4 0 k h时 ,空 气 阻 力 将 占运 行 阻 力 的绝 大 部  传统 铁 路 每 公里 路 基 大 约需 消 耗 9 0t 泥 及 3  t   0   m/  0     分 ,而 且 是 无 法 回避 的 。 因此 ,速 度将 是 计 算 高 速  筋 ,高 速 铁 路 无砟 轨 道 路 基 每 公里 大 约 消 耗 45 0t 水 泥及 1 2t 筋 口,这 些 材料 的生 产 和 制 造 属于 高     钢 3 J 铁路 能 耗 的主 要 参数 。   1 1 2 牵 引系 统 中损 失 的 能源  ..

能 源 密 集 产 业 ,因 而应 对 高 速 铁 路 基 础设 施 建 设 嵌 

在 各 种 电 气 、 机 械 效 率 不 完 全 发 挥 下 的 列 车  入 式 排 放 量进 行 估 算 。  

牵 引 系统部 件 的能 量 一 部分 以 热能 的形 式 散 发 ,这 
不 仅 引起 了一部 分能量 的损 失 ,同时也 会反过 来导致   对 机械降温 的能源 需求 。 目前 ,较 为先进 的 l .tz 67 - 、  I  

2 与其他 交通方式 能源消 耗及排放量 的比较 
随 着 速 度 的 提 高 ,列 车 的 能 源 消 耗 也 随 之 加 

如 

0 

1 V A 5k   C系统在 满负 荷的情 况 下也 只能达  ̄ 8 %的效  大 。 图 14 示 了 伦 敦 至 爱 丁 堡 的 高 速 铁 路 一 次 性  U5 l显   率 。负载率 越低 ,牵 引系统的 效率就 越 低 。  

燃 油 消 耗 ( 据 当 地 情 况 将 电 力能 源 消 耗 换 算 成 燃  根

再 生制 动 系 统 可 以将 制 动 时 产 生 的热 量 部 分 收  油 消 耗 )的 计 算 结 果 。从 以 上 比较 中可 以 看 出 ,高  回 ,然 后 转化 为 列车 运 行 时 所 需 的动 力势 能 。若 安  速铁 路 的 节 能减 排 与 速 度 有 着密 切 关 系 。   装 再 生 制 动 系 统将 会 减 少 能 源 消耗 。据 统 计 ,为 克 

对 高速 铁 路 与 传 统 铁路 节 能减 排 效 果进 行 了对 
能 减 排 效 益 与传 统 铁 路 相 比差 距 很 小 ,这 种 差 距 随  着 高 新技 术 的 发 展 将进 一 步 缩 小 。  

服 惯 性 阻 力和 坡 度 阻力 ,高 速 铁路 机 车 车 辆 安 装再  比研 究 ] ,如 表 1 示 。结 果 显 示 ,高 速 铁 路 的 节  所 生 系统 ,将 会 减 少 8 %的 能 源 消耗 。   1 1 3 列车 舒 适 功 能需 要 的能 源  .. 列车舒适功 能通常包括 照明、恒温 、  

车 厢 通 风 等 ,这 些 功 能 大 约 消 耗 列车 运 行 
过 程 中 所 需 能 源 的 2 %。 用 于 列 车 舒 适 功  趟  0 能 的 能 源 消 耗 与 速 度 没 有 直 接 关 系 ,但 是 
■ 1o o %  ● 5 %  O

与 行 使 的 时 间 直 接 相 关 。 在 同 等 距 离 的  要 
条 件 下 ,高速 铁 路 与 传 统 铁 路 相 比更 加 节 
能。  
飞机 

口 2 %  5

客座利用率  小汽车  2 5k h 2 m/高速铁路 3 0 m/高速铁路  5  h k 交 通方 式 

1 1 4 供 电系 统损 失 的能 源  ..
由 于 输 电 线 的 电 阻 与 效 率 原 因 ,将 不  

图1 各种交通方式能耗 比较 图   

表 1 传统铁路与高速铁路能源消耗对比   
传 统 铁 路  英 国 30 9   日立新 型  摆 式 列车   快 速 列车  高 速 铁路  西班牙  新干线  A E S 0  V —1 3 7 0 车  0列

车型  年代  最高速度/ r/) (n   k h 运营速度/ n ) ( ̄   k 能量消耗/ W ?/ ( h座位 .m) k k  

欧洲之星  双层 
一33 7  T V  G

阿尔斯通 
A   GV

2 0  03 25 2  20 0  00 3 .   3

未来  20 0  20 0  008 .   2

19  93 30 0  30 0  0 4  .1 0

l9  95 30 0  30 0  00 7 .3 

2 0  04 30 5  30 O  00 9 .   3

19   98 30 0  20 7  00 9 .   2

未来  30 6  30 0  00 3 .   3

_ 4   期  

国外高速铁路节能减排影响因素分析

崔力心 

在 CO: 放 量 方 面 ,2 0 年 英 国 国会 运 输 部 给  的提 高 使 得 旅 行 时 间缩 短 ,所 需 的舒 适 功 能 的 总能  排 04 出 了 一 组 数 据  ,数 据 显 示 了 各 种 交 通 方 式 下 伦  耗 也 随 之 降 低 。 因此 ,设 计 合 理 的速 度 目标 值将 对  

敦一 爱丁 堡 之 间 的C 排 放 量情 况 ,如 表 2 示 。 O  所  
从 表 2 以 看 出 , 高 速 铁 路 CO  排 放 量 比 小  可 的 汽车 的排 放 量 小 很 多 。  
表 2 各种交通方式C :排放 量  O
伦 敦 一 爱 丁 堡 交 通 方 式 
航 空 

高 速铁 路 节 能 减 排 起 到 很 大 的决 定 作 用 。  
( )优 化 车 辆 车 型设 计 ,减 少 空 气 阻 力 。列 车  3
运 行 中主 要 的 能 量 消 耗 都 用 来 克 服 空 气 阻 力 ,因而 

k/ g 人 

通过 优 化车 型 设 计 ,采 用 铝 合 金 、复 合 材 料 和 各 种  轻 型 结 构 减 轻 车 体 重 量 ,将 减 少列 车 运 行 中机 械 阻 

C   放 量  O排
9. 6  4

力 。另 外 ,还 可 以 采 取 提 高 牵 引 电机 效 率 及 采 用 适 
当 的 制 动 方 式 等 措 施 ,利 用 再 生 制 动 系统 以节 约能  源 消耗 。  
参考文献 :   f] 徐 艳 .从节 能角度 看高 速铁路 [] 1 J .佳木 斯大 学学报 ,  
2 0 (0 :5 9 8 . 0 5 1 ) 7 -5 1 

铁路 (l s 1 Ca   高速 铁 路 ) s9  
小 汽 车  公 共 汽 车 

l. 1  9
7. 1  O 9  . 2

注 :假 设 小 汽 车 的 客 座 利 用 率 为 3 %,铁 路 的 客 座 利 用  0 率 为 8 %。 0  

[】 Itra o a U ino  a was( C) ntuefr uue 2 nen t n l no  f i y UI ,Istt o  tr  i   R l i   F

3 国外 高速铁 路 节能 减排 措施 
( )增加 高 速 铁 路 的 客 座 利 用 率 。客 座 利 用 率  1 越 高 ,高 速 铁 路 节 能 减 排 的 效 果 就 越 明显 ,提 高 客 

S u is& T c n l g   s s me t(ZT) v la in o   t de e h o o yAs e s n I .E au to   f
e r   f ci nc t c ne gy e i e y  e hnol e   or r lng soc a  r i ogi s f   oli   t k  nd t an 

o eain o   i a s( VE ) ia r p r R .L n o : p rt   f al y E NT f l e ot【 ] o d n  o r w n  
U I EV EN T , 2 03. C  0  

座利用率将会 使高速铁路更加具有社会经济效 益 。  
客 座 利 用 率 是 客运 需 求 的 量 化 单 位 ,而 客 运 需 求 与  经济 社 会 发 展 有 着 密 切 的 关 系 。提 高 高 速 铁 路 的 客 

【] Ne   iePo rm .C mp r ge vrn na i at f 3 w L n  rga o ai  n i me tl mp c    n o   o c n e t n l n  ih se dri R .L n o o v ni a a dhg  p e  al ] o d n:Newok o   [ t r 
Ra l 20 i, 09.  

座 利 用 率 ,应 遵 循 经 济 社 会 的 发 展 规 律 ,提 供 符 合  【] Ro e  mp rn p r e eg  o smpinJ .P we 4 gr Ke .T a s ot n ry c nu t [] o r   o   人们 需 要 的 高 速 铁 路 运 输 服 务 。   E gn e,2 0 (0 :1 . n ier 0 41)  7  ( )设 计 合 理 的 速 度 目标 值 。速 度 目标 值 与 节  2

能减 排 之 间具 有 直 接 关 系 :过 高 的速 度 目标 值 ,使 
得 高 速 铁 路 节 能 减 排 的 效 益 降 低 ;另一 方 面 ,速 度 
/ 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一

收稿 日期 :201 —02     0 —21 责任编辑 :金  
一 一 一 一 一 一

颖 
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 、  

成 都 至 重 庆铁 路 客 运 专 线 重 庆 段 建 设 动 员 大 会 举 行 
2 1 年 3 2日 ,成 都 至 重 庆 铁 路 客 运 专 线  要 组 成 部 分 ,西 端 与 西 ( )成 ( ) 00 月2 安 都 、成 绵 乐 客 运  重庆 段 建设 动 员大 会 在 重庆 市 举 行 。  
专 线 相 连 ,东 端 连 接 渝 万 、渝 黔 铁 路 ,沟 通 西 南 

成 渝 铁 路 客运 专 线 全 长 3 8k ,全 线 采 用 双  地 区 内的 成 都 与 重庆 两 个 特 大 中 心 城 市 以 及 连 接  0  m
  线 无 砟 轨 道 ,桥 隧 长 度 占 线 路 全 长 的 6 %。全 线  沿 线城 市密 集 带 。 6 设 成 都 东 、 简 阳 南 、资 阳北 、资 中北 、 内 江 北 、   成 渝 铁 路 客 运 专 线 建 成 后 ,将 在 成 渝 地 区 构  隆 昌 北 、 荣 昌 北 、 大 足 、 永 川 东 、 璧 山 、 沙 坪  建 一 个 现 代 化 的 快 速 客 运 网 ,在 成 渝 间 形 成 1 交    h

坝 、 重 庆 l 座 车 站 ,西 端 接 轨 成 都 东 站 ,东 端 至  通 圈 ,大 大 提 高 城 际 旅 客 运 输 质 量 和 能 力 ,成 渝  2
沙 坪 坝 车 站 。建 设 总 工 期 为 4 。 年  

铁 路 客 运 专 线 对 于 充 分 发 挥 成 都 、重 庆 作 为 区 域 

成 渝 铁 路 客运 专 线 是 “ 一 五 ” 国 家 重 点 铁  中 心 城 市 的 辐 射 带 动 作 用 ,拉 近 成 渝 两 地 的 时 空  十

  路 建 设 项 目 ,是  中长 期 铁 路 网 规 划  “ 纵 四  距 离 ,加 快 西 部 大 开 发 具 有 十 分 重要 的 意 义 。 四
横 ” 铁 路 快 速 客 运 网 中 沪 汉 蓉 快 速 客 运 通 道 的 重  ( 成谷 ) 梁  



 

_  


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