为什么高铁不选择用柴油发动机?
为什么高铁不用柴油?在地球表面输出动能,柴油不是很棒的选择吗?为什么要用电?电的高损耗不是会让价格很贵吗?
- 113 个点赞 👍
泻药。
这里很多知友已经解释的很清楚了,不过这里还是可以理顺一下的。
首先,柴油机的动力重量比不足维持“高铁级”的高速运行。环观世界各地,能刚好跻身高铁行列的200-250km/h级高铁列车,平均每节车厢也需要有800kW左右的驱动功率(日本新干线0系略微例外,最高速度220km/h,每节功率740kW)。至于使用活塞式柴油机的动车组,目前单节功率最大的是英国221系,单节驱动功率800英制马力或597kW,最高速度200km/h。
你或者会问,为什么不使用更大的柴油机?很简单,太重了。英国221系使用的康明斯QSK19柴油机,自重已经有1,890公斤,而221系属于电传动柴油动车组,前述的重量还不包括配套的电传动装备 (发电机、逆变器模块与电动机)。可以想象,如果使用更大的柴油机,涉及驱动的重量只会节节上升,考虑到高铁建设通常只容许15至17吨的轴重,柴油机驱动显然不是高铁列车动力源的可行方案。
造成柴油机动力重量比不足高铁需要的一个原因,与柴油机热效率有关。柴油机使用的迪赛尔循环,理论热效率极限只有55.8%,实务上的柴油机,如果能达到40%已经是高性能的了。相比之下,电动机的动能转换效率普遍达到87%或更高,就算上游的电力传输、变压器等同样有损耗,总体效率仍然比柴油机要高上一大截。能量损耗小意味着能量浪费较少,考虑到高铁列车消耗的数千甚至过万kW功率,电力驱动不香吗?
这还不止,柴油机还有高效操作范围狭窄的问题。柴油机需要有一定转速,才能产生足够的功率与扭矩,所以柴油机不适合直接驱动车辆,通常要辅以其他的传动系统(例如液力变矩器、变速箱或电传动系统)才能有效驱动车辆。而其中,电传动的好处是可以让柴油机维持在最佳转速运转,以提高效能与尽可能减少油耗,而电动机具有起动扭矩大,高速运转平稳高效的优点,这在一般普速铁路车辆应用确实理想,但在更高速的高铁运行,柴油机连同电传动的高重量就会拖着高铁列车的后腿,所以好像英国221系那些柴油动车组,200km/h的运行速度已经是极限了。。。
当然,非电力原动的方式不只柴油机一种,例如燃气轮机就有轻量高功率的优点,不过燃气轮机也是“超级油老虎”,高燃料消耗加上1973年石油危机引起的高油价,就将英国APT-E与法国TGV001这些燃气轮机高速列车带进了绝路,而且它们还只是试作列车。。。
编辑于 2022-11-24 12:04・IP 属地广东查看全文>>
蓝莓子小姐 - 7 个点赞 👍
当然可以用柴油机,没什么不行的,DB 的ICE TD 跑了二十年呢,退役的原因是不经济
最简单的一点,发电厂大型机组的效率不是你随便弄个柴油机就能比的。
而且火车这么大功率,传动肯定不能机械式弄个摩擦片,直接就摩擦焊了;其余要么电传要么液力,效率都不特别高,至少没有什么大的优势
发布于 2022-11-23 03:20・IP 属地德国查看全文>>
梧桐 - 0 个点赞 👍
在下觉得像高铁火箭航母战斗机之类的载具还是用水洗煤驱动比较好。
查看全文>>
卤代烃 - 30 个点赞 👍
因为题主根本不了解把一列车开到350需要多少功率,就觉得柴油机万能了。或者说,根本就想不到铁路即使用了柴油机当主要车辆动力,现有全部机车都是柴油机发电,电线接到车轮边的电机去驱动车轮这个事实。国铁柴油机一般怠速450rpm,最高1000rpm,怎么用机械实现恒速25到恒速160?那种情况纯靠机械传动需要多大多复杂的变速箱?
就拿八节满载总重450吨的400AF来说吧,最大轮周功率9750千瓦。什么意思呢?类似东风11采用的16V280/265柴油机要三台。这个16V280/285柴油机又是个什么概念呢?V角16缸,280毫米缸径,265毫米冲程,光发动机自己就24多吨,还要仨,就已经快接近400AF的15%重了。就算刨掉AF原本的动力电气系统,你那三大台发动机的散热跟机械式调速传动怎么处理?那岂不是车辆更重更不能跑到350?
我就问你怎么用带了仨16V280/285的发动机,车重还是450吨,轴重还要压下到15吨,载客还不少?
别把百多年铁路电气化的历史当错误,错误的可能是自己。别觉得你就比前人聪明,你都想到的“解决方案”前人会想不到并实践?就是实践过了才发现此路不通另求它法的嘛。柴油机功率越大,传统机械传动变速越困难,还不如先发动机发电,再在电上做手脚去驱动电机更容易调速呢。甚至这股风潮终于吹到汽车行业了,还搭上相对汽车而言的大容量储电系统,美其名曰增程式汽车,那种增程式公交车没坐过也应该听说过吧?
柴油机自己问题也挺多,噪声振动废气都是影响乘客舒适性的玩意,整备起来相比电车要麻烦一些,至少加油是个不大不小的问题。
目前商用过的柴油动力高速列车有个带嘤的IC125,商用时速能跑125mph,也就是时速201公里。你以为带嘤吃撑了搞的那玩意?带嘤老线电气化及高速化改造不及,才弄出来的急就章车辆罢了,等到几个干线比如西海岸干线完成电化,很快就换了Class 390电力动车组去跑。带嘤现在还有Class 801/2混动动车组呢,跑没电化的支线烧油低速慢慢磨,跑电化干线就升弓接电提高速度,还不是觉得支线电化不值当所以弄个混动车出来?
题主啊,还是多睁开眼看看世界吧。
编辑于 2022-11-23 00:35・IP 属地贵州查看全文>>
时光之末 - 5 个点赞 👍
几乎所有的现代大功率内燃机车都是电传动的了:就是柴油机带动发电机,发出来的电再用电动机驱动。
如果线路上有电线(接触网),还要这个柴油发电机干什么?
编辑于 2022-11-22 13:35・IP 属地云南真诚赞赏,手留余香还没有人赞赏,快来当第一个赞赏的人吧!查看全文>>
RNAVision - 0 个点赞 👍
柴油机太重了,对高速行驶没有好处。而且一般来说铁路上用柴油机一般是用来拖动发电机用的,本质上还是用电力驱动,所以用柴油机的唯一好处就是不需要电网,代价是车子变重,各种性能都下降。
降低电损升高电压就是了。
不过还是要说下,历史上采用热机的火车中最快也达到了318km/h,不过是试验车,法国的高铁项目在立项之初是同时考虑了用油和用电两种技术线路的,TGV 001安装的是燃气轮机,燃料是航空煤油,在70年代试验速度达到了318km/h。然后就遇上了石油危机,卒,之后TGV就选择了电气技术路线了。
偶然的发现,记录在这里:TGV 001用的Turmo III燃气轮机和直-8用的涡轴-6有渊源
编辑于 2022-11-23 03:34・IP 属地法国查看全文>>
Enzo Jiang