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为什么高铁不选择用柴油发动机?

端木流枫
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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
蓝莓子小姐
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