电力机车、又称电力火车,是指从供电网(接触网)或供电轨中获取电能,再通过电动机驱动车辆行驶的火车。电力机车运行所需的电能由电气化铁路的供电系统提供,而自身携带发电能源和装置的电传动内燃机车和燃气机车等则不属于电力机车范畴。
一、电力机车行业概况
电力机车、又称电力火车,是指从供电网(接触网)或供电轨中获取电能,再通过电动机驱动车辆行驶的火车。电力机车运行所需的电能由电气化铁路的供电系统提供,而自身携带发电能源和装置的电传动内燃机车和燃气机车等则不属于电力机车范畴。电力机车是第二次工业革命的产物,但直到第三次工业革命后才有了超大规模的发展,是现代火车的主力军。电力机车拥有很多优点,综合性能比蒸汽机车和内燃机车强得多,不仅广泛用于干线铁路的运营,而且服务于几乎所有的城市轨道交通中。现今,世界国家大多展开了电气化铁路的建设,普及了电力机车的运用,并大力发展更先进的电力机车。
电力机车起动加速快,爬坡能力强,工作不受严寒的影响,运行时不排废气,所以在运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度陡的山区线路上更能发挥优越性。此外,电力旅客列车可为客车空气调节和电热取暖提供便利条件。由于电气化铁路基本建设投资大,设备技术要求高,抗自然灾害能力差,故电力机车应用不如内燃机车广泛,也不可能完全取代内燃机车。
电力机车没有空气污染,且善于保养,牵引列车时速可达几百千米,所以高速列车基本由电力机车牵引。电力机车另一个优点就是能够在短时间内完成启动和制动,这个性能比蒸汽机车和内燃机车要优秀很多,特别适合发车密度高、车站间距短的城市轨道交通列车。因此,电力机车在全球范围内得到重视,世界各国均不断加大力度研制性能更佳的电力机车。
电力机车按使用场合可分为:工矿电力机车和干线电力机车两类。工矿电力机车多采用直流制,功率和速度一般比干线电力机车小,习惯上按机车的粘着重量分级,如150吨,100吨,85吨,70吨,60吨,50吨和更轻的等级。较大吨位机车用于标准轨距线路,较轻型的机车多用于各种窄轨距线路。干线电力机车按用途可分为客运电力机车,货运电力机车,客货两用电力机车和调车电力机车四种。按照电气化铁路采用的电流制来分类,干线电力机车可分为两类。按照动力分配类型可分为传统电力机车和电力动车组。
电力机车没有空气污染,且善于保养,牵引列车时速可达几百千米,所以高速列车基本由电力机车牵引。电力机车另一个优点就是能够在短时间内完成启动和制动,这个性能比蒸汽机车和内燃机车要优秀很多,特别适合发车密度高、车站间距短的城市轨道交通列车。因此,电力机车在全球范围内得到重视,世界各国均不断加大力度研制性能更佳的电力机车。
我国初期的电气化铁路不是很多(普通铁路),所以会选择把原本非电气化铁路进行电气化改造。电气化改造后的铁路速度将从100-120km/h提高到160-200km/h,这样不仅能缩短列车的运输时间,还能达到5000t以上的货运列车运输,提升铁路运输效率。如今,走向“高铁时代”的中国正大力发展电气化铁路,电力动车组的速度可达250-400km/h。各国制造的电力机车电压制较复杂,不便于国际间铁路联运过轨。未来国际上已定出几种电力机车用标准电压。直流电压为600伏、750伏、1500伏和3000伏。单相交流电压6250伏、工频50或60赫,电压15000伏、工频50或60赫,电压25000伏、工频50或60赫等几种。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年国内电力机车行业发展趋势及发展策略研究报告》显示:
电力机车具有功率大、速度快、过载能力强、自身负重低、牵引力和加速度大、整备作业时间短、维修量少、能源利用率高、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及清洁环保等优点。使用电力机车牵引车列能提高列车运行速度和承载重量,从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力,特别利于旧铁路的提速。我国的京广、京沪和京九等干线铁路进行电气化升级改造后大面积开行电力机车,有效缩短了列车旅行时间。
电力机车清洁环保,运行时不像蒸气机车或柴油机车那样产生废气。供电气化铁路使用的发电厂在采用化石燃料时,均会控制废气排放,除此之外也可使用低污染的风力或水力发电,还能提高热效率。在噪音方面,电力机车在运行时亦比柴油机车安静得多。因此,电力机车十分适用于在城市轨道交通线上运营。
2020年,单机功率28800千瓦、牵引力2280千牛的“神24”电力机车在中车株洲电力机车有限公司下线。这一超大功率电力机车的成功研制,标志着中国铁路重载技术创新取得重大突破。据了解,“神24”最高运行时速120公里,具备在12‰的坡道上牵引1万吨货物列车的能力,堪称重载铁路“动力之王”。
2022年由中车株机研制、我国拥有完全自主知识产权的首列商用磁浮3.0列车,在同济大学高速磁浮试验线完成了相关动态试验和系统联调联试。从商用磁浮1.0版(时速100公里)、2.0版(时速160公里),到今天的3.0版(时速200公里)列车,我国已实现了时速100公里的提速,也实现了从短定子直线电机驱动到长定子直线电机驱动的跨越。
2023年由国家能源集团与中国中车集团下属中车株洲电力机车有限公司联合研制的新一代绿色智能“国能号”12轴电力机车,在包神铁路正式上线,奔向能源保供新征程。新一代绿色智能“国能号”12轴电力机车,不但提升了整体安全性能,还能灵活开行“2+0”“1+1”万吨牵引模式,匹配货车更新换代,起到高效协同作用,同时在节能减排方面效果也很显著。
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