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打造充电走廊无轨电车将发挥更大作用
时间:2021-10-27 15:22:26

本报刊发的《中外对无轨电车为啥态度迥异》一文受到国际公共交通联合会和欧洲智慧城市无轨电车2.0项目组的关注。国际公共交通联合会城市公交委员会主管Arno Kerkhof在社交媒体上表示,近年来北京现代无轨电车的规模化发展有目共睹,车辆技术方面也有不小的提升。他认为,北京及瑞士苏黎世在现代无轨电车方面的发展值得肯定。

同时,他还表示,采用在线充电技术的无轨电车在经济和环境保护方面具有很好的发展前景,不失为是城市公共交通实现电动化,替代柴油城市客车的一剂良方。

北京无轨电车发展获欧洲同行点赞

2013年12月19日,北京公交首条“油改电”线路127路开通运营,替代由柴油动力客车运营的104路快车。从这条线路开始,北京公交陆续扩充无轨电车线网和车辆规模,使得12年规模未有增长的北京无轨电车再次焕发生机。

彼时,北京公交集团为贯彻落实《北京市2013~2017年清洁空气行动计划》,加快了从燃油车辆向电驱动、天然气车辆的转换。

在推广电驱动车辆的进程中,北京公交选择优先发展技术相对成熟的双源无轨电车。计划到2017年,实现五环内中心城区运营的公交客车全部为清洁能源车型(以电和燃气为动力),核心区内全部采用电驱动公交客车,达成三环路以内行驶的公交客车为零排放的目标。

回顾北京公交在无轨电车领域的发展,武汉客车新能源科技有限公司总经理郑健介绍称,北京的无轨电车技术发展一直走在全国前列。2005年前后,北京公交集团与青年客车开始测试、开发新一代无轨电车,这批车辆已具备现代无轨电车(在线充电技术)的诸多特征。

当时,青年汽车与北京公交共同开发的新车型采用了不少新技术。IGBT电控系统、交流异步牵引电机,采用铅酸电池的辅源可实现车辆8公里左右的脱线运行。“由于铅酸电池的充电倍率受限,这些车辆在运营过程中,95%左右的路段依旧需要依靠架空线网来提供运行动能。”郑健说。

针对当时的“油改电”方案,时任北京公交集团保修分公司副总工程师的黑洪波表示,北京公交近年来一直在深挖无轨电车供电系统的潜力。此前,北京的无轨电车接触线网采用90平方毫米规格的铜线,进入2000年后,为提升线网供电能力,逐步采用100平方毫米规格的接触线。在“油改电”进程中,北京公交一方面通过分析供电系统的容量,延长既有线网里程;另一方面为快速公交和“油改电”线路架设了新线网,运用箱式变电站,并在新供电网络上采用750V系统,进一步提升了线网性能和充电功率。

根据北京公交集团公布的数据,截止到2017年底,北京无轨电车运营线网达235.66线对公里,固定式变电站15座,箱式变电站35座。2014~2017年间,无轨电车线网增加105.66线对公里,大幅增长81.28%;箱式变电站增加35座,90%的变电站实现了现代化远程监控管理。此外,2016年9月,北京公交还与保定市政府签订合作协议,推进保定无轨电车项目,在供电系统、线网架设、车辆设计、人员培训等方面给予一定帮助。

北京公交基于实际情况出发,发展现代无轨电车,实现城市公交车辆电驱化的做法,得到了欧洲同行的认可与推崇。可以说,北京公交对无轨电车是有感情的。选择发展无轨电车,而非“一盘棋”上马纯电动客车,也是出于现代无轨电车“即充即用”,无需额外建设充电站、桩的考虑,加之北京自1956年便拥有无轨电车系统,这些年来在无轨电车的制造、运营、维保等方面积累了丰富经验。

打造充电走廊无轨电车将发挥更大作用

从城市发展和管理的角度来看,架空线网的合杆与入地无疑是发展趋势。所以也不难理解,为何前段时间北京、上海等地均提出要对无轨电车线网进行优化。

从今年二季度开始,北京市对中心城区的部分无轨电车线网进行拆除。那么,拆除线网是否会对目前北京使用的在线充电无轨电车造成影响?为探究真相,记者近期对北京无轨电车驾驶员和工作人员进行了采访。

北京公交的一位工作人员介绍称,目前他所工作的线路中,降杆脱线行驶里程占线路总里程半数以上,所使用的BJD-WG120FN型无轨电车配装34kWh动力电池。为保护动力电池,车辆在日常运营中的SOC使用范围设定在20%~85%,当SOC低于20%后,车辆便无法正常行驶。

“线网拆除的确有些快,我们用的这款车在起步和加速时,电力只够供驱动电机使用。在匀速行驶和小负载工况时,才会为动力电池充电。”北京一位无轨电车驾驶员告诉记者。

同时,也有工作人员表示,目前他们所使用的无轨电车拥有集电杆自动降杆、自动捕捉技术,电控系统和电源管理方面均进行了集成化设计,如果在线运营和脱线运营比例得当,无轨电车的性能是值得肯定的。不过,他也指出,目前一部分车辆的动力电池出现了衰减现象,同3年前相比,当车辆充满电后,电池单体电压差和系统总电压都有不同程度的降低。

对此,郑健发表了自己的看法。他认为,国内无轨电车势必要消除集电系统方面的短板。目前,北京、上海、浙江金华都拥有750V的无轨电车供电系统,搭配100~110平方毫米的接触线,可在很大程度上提高线网的供电条件和充电功率,但在无轨电车的集电系统上却还存在一定短板,即车辆集电杆与线网接触的碳晶(滑块)。

“即便接触线网改进了,车辆性能提升了,但如果碳晶还是采用此前的设计,那么碳晶与线网的接触面积小,加之车辆的牵引电机功率较大,势必会影响到车辆的充电功率。”郑健说,下一步的发展方向是对车辆的集电系统进行革新。一方面集电系统要融入自动控制,普及集电杆自动降杆、自动捕捉功能,提高集电杆在分线、并线时的效率与稳定性;另一方面,还要考虑碳晶与接触线网的结构优化,使其不至于成为车辆行驶速度和充电功率的牵绊。

采访中多位行业人士认为,欧洲所提出的构建城市充电走廊的理念值得国内城市借鉴。郑健介绍说,国内城市轨道交通常用750V或1.5kV的供电系统,拥有较大的设计冗余。从发展趋势来看,地面公交和轨道交通今后有望进行机构整合,若二者的供电系统也能够互联互通,将对无轨电车的发展带来极大助力。

这一观点也得到了黑洪波的认同,他补充说,“我们已具备改进无轨电车供电系统的条件,如果将既有的变电站统一为750V系统,可进一步提升无轨电车的机动性,这样的升级又不会花费过多成本。此外,通过对供电系统整合,逐步打造充电走廊模式,还可将这一系统回馈社会,用于社会车辆(新能源乘用车、电动自行车)充电站、桩的建设。

无轨电车与纯电动客车都是零排放车型

近段时间,要让无轨电车走向世界的北京市以及国际上无轨电车持续运营时间最长的上海市,对待无轨电车的态度都发生了微妙的转变。如此前报道所述,上海市拟计划削减无轨电车线路,北京市拆除中心城区的无轨电车架空线网,并传出不再继续扩大无轨电车规模的声音。与此同时,两地都提出了以纯电动城市客车代替无轨电车运营的设想。

其实,有关无轨电车去留的讨论一直未曾停歇。有观点认为,无轨电车理应与纯电动客车归为一类,享受新能源汽车补贴,根据各地实际情况进行推广应用;也有声音认为,无轨电车该与老旧落后车型划等号,不应归为新能源汽车范畴。

是否该以纯电动客车代替无轨电车?这与城市管理者的出发点不无关系。但不可否认的是,随着车辆技术水平的进步,纯电动客车与无轨电车都在不断发展。公共交通学者王健认为,纯电动客车与无轨电车都是由电机驱动的电动客车,欧盟委员会发布的《清洁车辆指令》(EU 2019/1161)中,已将具有在线充电(In Motion Charging)功能的无轨电车和电池电动客车归类为零排放客车。换句话讲,纯电动客车与无轨电车不是竞争或替代关系。

郑健认为,如今现代无轨电车与纯电动客车在技术条件、生产工艺、零部件选型等方面已十分近似。“现代无轨电车通过采用DC/DC隔离电源、五合一电机控制器等部件,不再像传统无轨电车需要单独设计供电系统,它是将上述系统进行有效整合。同时,现代无轨电车在漏电保护、接地保护等方面也有着较高的技术要求,采用DC/DC隔离电源,对提升车辆技术性能起到了很好的助力作用,也使得现代无轨电车在供电设计上更为便利,可支持更高的线网电压。”他说。

此外,郑健还强调,过去一段时间,由于行业管理者对现代无轨电车认识存在不足,导致这类车型错失了发展红利期。在新能源汽车补贴逐年退坡,乃至今后无补贴的情况下,政府与行业管理者、公交运营企业、车辆生产研发企业应考虑如何让已有百年历史的无轨电车焕发生机,让它发挥更大价值。

王健表示,从车辆的全生命周期使用成本来看,现代无轨电车的性价比要远好于纯电动客车,一方面它配装更少的动力电池,充放电循环可达两万次以上。值得一提的是,济南绿色现代无轨电车公交示范项目获得亚洲开发银行约10亿元贷款,这一项目正在进行中,有望建成国内具有充电走廊特征的现代无轨电车示范工程。结合目前“双碳”目标的背景,现代无轨电车在全生命周期的减碳效果也远好于纯电动客车。不仅如此,无轨电车系统中的线网、馈线、变电装置的使用寿命均在50年以上。

本报最近几期关于无轨电车的系列报道,指出了中外针对现代无轨电车态度迥异,这一问题值得业内深思。无轨电车是发展还是拆除,需要经过科学论证和专业分析,需要放眼全球,学习先进经验。脱离实际,盲目追求电池电动客车补贴与普及率,或根据城市管理者自身喜好来指定发展方向,这是十分不可取的,也无益于城市公共交通的良性、可持续发展。(记者:吴戈 )

关键词: 充电走廊 无轨电车 油改电 在线充电

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