摘要:介绍内燃－电力双动力源机车的概念及发展的原因，通过对其是否符合我国市场需求、能否满足我国牵引需要、具备何种优势三方面进行阐述说明，完成双动力源机车在我国的市场前景分析。
关键词:双动力源;市场需求;牵引性能;综合优势;前景分析
doi:10．3969/j．issn．1006－8554．2016．01．058
0引言
内燃－电力双动力源机车(以下简称双动力源机车)采用两种动力源，既装备有纯电力牵引用的受电弓和电力牵引装置，也装备有采用柴油机驱动的内燃电传动牵引装置。其特点是机车既能运用于电气化铁路，又能运用于非电气化铁路。当机车运用于电气化铁路时，采用电力牵引模式，电能通过受电弓，经过变压、整流和逆变后，传递给牵引电机，驱动机车运行;当机车运用于非电气化铁路时，采用内燃机牵引模式，柴油发电机组产生交流电，经整流和逆变后供给牵引电机，驱动机车运行。
1发展的原因
双动力源机车需要将内燃牵引装备和电力牵引装备装载到一台机车上，这在机车总体布局上是非常困难、复杂的，导致这种机车技术发展相对缓慢，目前也主要集中在欧美地区使用，原因在于当地的运用环境。1)美国铁路运营公司为私营公司，其铁路大多属于私有，电气化改造由企业完成，由于电气化改造花费巨大，企业在综合考虑经济预算的情况下不太容易对既有线路进行电气化改造，或者不太愿意建设成本巨大的电气化线路。因此，存在不少新建电气化线路和既有非电气化线路的交汇站。2)在欧洲，铁路网要穿越不同的国家，各个国家的铁路状况不同，存在电气化铁路和非电气化铁路混合路段。3)欧美等发达国家对人身安全及环保要求很高，要求在隧道内部不允许使用内燃机车，在城市中心不允许使用内燃机车，形成了城郊非电气化铁路和城区电气化铁路的混合线路。在这些存在混合铁路线的国家和地区，双动力源机车可以提供更高效、便捷的服务。如庞巴迪公司生产的ALP－45DP型双动力源机车，其运用于美国新泽西城市轨道交通公司NJT和加拿大蒙特利尔市郊运输公司AMT，两家城轨铁路运输公司需要从市郊非电气化线路把旅客运输到城市中心，城区内为电气化线路，为使旅客不用换乘而直接到达城区，双动力源机车得以运用。另外，由于欧洲的铁路穿越不同的国家，双动力源机车可以在电气化铁路和非电气化铁路之间更加灵活、便利而被运用。
2我国市场前景
双动力源机车在国外成功运用主要是因为线路条件决定的，但我国的市场特点和线路特点不同于国外。根据当前所收集到的信息，目前我国尚没有双动力源机车在市面上运用，仅处于技术研究阶段。要在国内发展双动力源机车，首先要明确其是否符合我国的市场需求，能否满足线路牵引需要，具备何种优势。本文将从这三方面进行分析说明，以解析其在国内是否具备发展前景。
2．1市场分析
通过对路局、港口、地方企业进行市场调研，用户对这一国内尚没有的新型机车有着不小的兴趣。62%的受访对象认为双动力源机车具有市场化运用的潜力。根据用户提到的一些现有用车习惯进行分析，归纳出双动力源机车在以下运用场合会更具有竞争力。1)路局在车站与编组场之间进行车辆调度、编组时，双动力源机车比纯内燃机车更具有节能优势。2)执行需重要保障的牵引任务时，不用再连挂内燃机车作为备用，双动力源机车的内燃模式便可起到同样作用。3)港口牵引货列从码头到车站采用双动力源机车比纯内燃机车更节能、环保。4)地方企业从干线铁路牵引货列到厂房不必在中转站重新编组，可以实现一站式到达。综上所述，在我国混合线路上，双动力源机车可以改变当前用车习惯，发挥出其特有的优势，满足市场发展需求。
2．2牵引特性模拟分析
开发一款符合国内市场的双动力源机车，要确保其牵引性能满足国内牵引需求。为了减少开发成本，机车集成应选用目前成熟产品的部件。此处模拟一种用于干线牵引的双动力源机车进行相关计算分析。2．2．1功率的确定确定双动力源机车功率时需考虑以下因素。1)满足作业环境所需的牵引力和功率要求。2)参照国外现有双动力源机车电力功率和内燃功率分配比例情况。3)结合目前电力机车形成的系列机车如7200kW(HXD1C)、9600kW(HXD1)。以南疆铁路为例，吐库二线(吐鲁番—库尔勒)经过电气化建设后，其牵引质量从1600t提高到4000t。另据了解，南疆铁路最大坡道达22‰，以此为依据进行相关计算，机车牵引不同吨位在坡道上的牵引性能需求见表1。从国外的经验看，双动力源机车通常都是在成熟电力机车的基础上进行内燃牵引的集成。一般情况仍以电力牵引为主，内燃牵引为辅，因为电力牵引从能源消耗上的经济性，从环保上的零排放性及低噪声。另外，在电网运行下，可以充分发挥电力牵引功率大的优势，从而获得更高的运行速度。从国内的行情看，由于电力牵引相对内燃牵引不可替代的优势，铁路大面积电气化，旅客及货物运输都以电力牵引为主，因此确定双动力源机车的电力牵引功率大于内燃牵引功率。结合牵引性能需求和目前电力机车功率配置情况，拟定双动力源机车的电力功率为7200kW，内燃功率为3700kW。2．2．2牵引性能对比在选用国内成熟产品的前提下，电力功率为7200kW，内燃功率为3700kW的双动力源机车集成在6轴机车上会很有难度。因此，按照12轴双节固定编组的方式进行分析计算，选定国内成熟产品HXN5的牵引电机和传动比来实现重载牵引，轴重25t时其起动牵引力可达1240kN，持续牵引力可达1130kN。计算以下工况并和目前国铁干线主力车型HXD1C型电力机车(轮周功率7200kW)、HXN5型内燃机车(轮周功率4003kW)的牵引性能进行对比，见表2。1)计算工况1:牵引5000t可通过的最大坡度。2)计算工况2:牵引5000t在12‰坡道上的最大平衡速度。3)计算工况3:牵引5000t在6‰坡道上的最大平衡速度。4)计算工况4:牵引5000t在平直道上的最大平衡速度。5)计算工况5:在12‰坡道线路上的最大牵引吨位和平衡速度。通过以上计算分析，可以得出以下结果。1)从牵引5000t货列的最大通过速度的角度，双动力源机车电力牵引模式大于120km/h，内燃牵引模式可达95km/h。2)从通过限制坡道的最大牵引货列的角度，双动力源机车相当于2台HXN5型机车重联，大于2台HXD1C机车重联。3)一组双动力源机车可满足南疆铁路牵引需求(牵引4000t通过22‰坡道)，可替代2台HXD3和2台HXN3。
2．3综合经济优势
双动力源机车特别适合在既有电力线也有非电力线的混合铁路线、正进行电力线路改造的铁路线上使用，可以有效地提高铁路运输作业能力。另据国外运用经验了解，双动力源机车还具有以下综合经济优势。1)较纯电力机车和纯内燃机车，可减少运用机车的数量，降低机车的购置成本和机车的维护保养费用。2)混合线路可以达到“一站式”服务，在电网下运行时，可以充分利用机车大功率，从而可以提高列车运行速度，缩短运行时间，减少旅客中途更换列车而浪费的时间，为旅客提供舒适、方便和快捷的服务，同时节省了中转站的人工费用。3)电力线路提供电力牵引，在同等牵引功率情况下，电力模式的单位耗能不到内燃模式的40%，电力牵引成本比内燃牵引成本低。当机车在电力线路实施制动时，制动能量可以反馈给电网，进一步节省能源成本。4)隧道内不允许使用内燃机车，线路不必因为有隧道而全段均须电气化改造或者安装具有连续排出废气的大功率通风装置，节约了修建成本。5)在电力和非电力混合线路运行时，实现了电气化路段内污染物零排放。例如在已经有80%实现电气化的铁路网内，有害物排放约降低80%。6)在电力线路段采用电力牵引，较纯内燃牵引大大降低噪声污染。综上所述表明，电力牵引具有能源利用效率高、速度高、排放低等优势，在能源日益紧缺的今天，应该提倡只要有电气化线路就不采用内燃牵引的经济模式，双动力源机车具备这种牵引能力，可完全胜任国家电气化改造过渡期的运用需求。
3结语
国外对双动力源机车的研究制造已有超过50年历史，近10年也逐渐开发制造了双动力源动车组。据不完全统计，目前国际市场上双动力源机车和双动力源动车组至少分别有500台、350台的保有量，足以证明其在激烈的国际市场占据了一席之地。通过对双动力源机车在国内市场及运用需求进行分析，可以得出以下结论。1)双动力源机车与纯电力或纯内燃机车相比，特点鲜明，综合经济优势突出。2)结合我国现有成熟车型配置出适合国内运用需求的双动力源机车，能够表现出优越的牵引性能。3)双动力源机车在国内具有潜在市场，只要能得到合适推广，或许将拥有很好的发展前景。
参考文献:
［1］А．Л．ЛУВИШИС．国外双动力源机车和双动力源动车组概述［J］．国外铁道机车与动车，2014(5)．
经济类一级期刊［2］ＲomannPorta，BernhardKund，等．用于北美的ALP－45DP型双动力源机车［J］．国外铁道机车与动车，2013(5)．
作者：郭依超 李廉枫 邓伯勇 单位：中车资阳机车有限公司
