中國科技信息2014年第09期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2014創(chuàng)新雜談高速公路電氣化發(fā)展設(shè)想母?jìng)鱾埨?趙虎1.中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司2.哈爾濱市第二建筑工程公司3.河北省秦皇島市海港區(qū)區(qū)委摘要發(fā)展電氣化高速公路有利于降低能源消耗，是公認(rèn)的綠色交通方式。要發(fā)展母?jìng)鱾?1970-)電氣化高速公路，必須解決兩個(gè)核心問題，一-是高速公路供電電源問題，二男，教授級(jí)高級(jí)1是汽車動(dòng)力問題。針對(duì)兩個(gè)問題提出了具體解決方案:高速公路加設(shè)電氣化星師:主要研究方向總圖運(yùn)輸。張供電牽引網(wǎng)，電動(dòng)汽車加設(shè)集電裝置，對(duì)汽車動(dòng)力裝置進(jìn)行革新。又為高速利軍(1974-)男公路的發(fā)展提出展望，利用路面發(fā)展太陽能發(fā)電集電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔能源的高級(jí)工程師:主高效利用。研究方向電氣趙虎(1973-)男.關(guān)鍵詞工程師:主要研究高速公路;電氣化;電動(dòng)汽車;混合動(dòng)力汽車方向公路和市政道路。DOL: 10.396/j.issn.1001-8972.2014.09.1041現(xiàn)狀物流運(yùn)輸對(duì)高速公路電 氣化的迫切需要根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國目前每年公路上在運(yùn)行的大卡車和大客車總量約為220萬輛，每年要消耗石近年來，國內(nèi)高速公路發(fā)展迅猛，國家高速公路網(wǎng)由油約9850萬t,按目前平均油價(jià)7600元/t計(jì)算，全國7條首都放射線、11條北南縱線、18條東西橫線以及地公路運(yùn)輸中的大卡車和大客車每年消耗的石油總成本約區(qū)環(huán)線、并行線、聯(lián)絡(luò)線等組成，總計(jì)約11. 8萬km;為7182億元。目前汽車技術(shù)水平分析，內(nèi)燃機(jī)實(shí)際每產(chǎn)除此之外，交通運(yùn)輸部發(fā)布《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013 年-生1kW功率的平均油耗210g,按每7.6元/kg的油價(jià)計(jì)2030年)》還提出了遠(yuǎn)期展望線計(jì)劃1.8萬km,主要發(fā)算，內(nèi)燃機(jī)每產(chǎn)生1kW功率的成本約為1.6元，而每消展西部地區(qū)，總規(guī)模約40萬km。也就是說，到2030年,耗1kW電力的峰谷平均價(jià)約為0.8元，加上內(nèi)燃機(jī)潤滑和我國將基本實(shí)現(xiàn)首都輻射省會(huì)、省際多路連通、地市高速維修成本高，采用電力驅(qū)動(dòng)交流無軌電車運(yùn)行費(fèi)用僅是用通達(dá)、縣縣國道覆蓋的目標(biāo)。高速公路物流運(yùn)輸相對(duì)于鐵油汽車成本的45%。如果全國20%大卡車和大客車采用電路、水運(yùn)和空運(yùn)來說有更突出的優(yōu)點(diǎn)一方 便快捷靈活,力驅(qū)動(dòng)行駛，每年全國將減少1890萬t石油量消耗，全國物流成本較低。目前的高速公路運(yùn)輸是通過燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為每年的運(yùn)輸能源總成本將下降760億元，如果將這節(jié)省的動(dòng)力的大型運(yùn)輸汽車來完成，大量的物流運(yùn)量帶來尾氣排錢用于建設(shè)公路上的交流滑觸網(wǎng)電車供電系統(tǒng)，每年可建放量大、能源消耗高、運(yùn)輸費(fèi)用高等一系列問題，給大氣.76000km電車線路，由此可見，電氣化高速公路建設(shè)是-一環(huán)境帶來巨大污染。傳統(tǒng)汽車尾氣排放已經(jīng)成為大氣環(huán)境項(xiàng)具有經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的利國利民的好事。主要污染源之一，公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的呼聲日益高漲。石油為地球稀缺資源，目前世界石油短缺問題已經(jīng)十2高速公路電氣化解決方案分嚴(yán)重，而且世界原油儲(chǔ)量也越來越少，價(jià)格越來越高,建設(shè)電氣化高速公路是將來的運(yùn)輸問題的必然趨勢(shì)，既減2.1 高速公路電氣化供電牽引網(wǎng)少了汽車對(duì)石油資源的依賴，又減輕了大氣污染，是未來對(duì)高速公路進(jìn)行電氣化改造，在高速公路加裝供電牽理想的運(yùn)輸方式。從宏觀經(jīng)濟(jì)分析，公路運(yùn)輸是目前石油引網(wǎng)，移植城市無軌電車供電方式，沿高速公路架設(shè)輸電資源的最大消耗用項(xiàng)，也是二氧化碳最大排放項(xiàng)。線路。在高速公路路肩和中央分隔帶間隔一定距離架設(shè)供創(chuàng)新雜談中國科技信息2014年第09期. CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2014電架線桿，在桿上固定絕緣懸吊線，在行車道上方懸吊架電池驅(qū)動(dòng)汽車也是間接的電力驅(qū)動(dòng)，電力直接驅(qū)動(dòng)省去了設(shè)動(dòng)力輸電線，與系統(tǒng)牽引網(wǎng)作變送聯(lián)網(wǎng)。在車上有一帶中間的電能轉(zhuǎn)換效率問題，較電池驅(qū)動(dòng)汽車的性能更穩(wěn)定，電刷的活動(dòng)的支架，汽車的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)由牽引網(wǎng)供電驅(qū)動(dòng),并且能實(shí)現(xiàn)大噸位運(yùn)輸車輛的制造，便于對(duì)電能提供的綜從高速公路出人口到高速公路的連接線上架設(shè)有交流或直合治理。電氣化公路是新能源與電動(dòng)汽車簡(jiǎn)單、直接、有流輸電線，這些輸電線與高速公路的輸電線相連。效的對(duì)接平臺(tái)。電氣化高速公路牽引網(wǎng)主要包括供電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)兩行駛在高速公路上的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)改裝成混合動(dòng)力裝部分，其中供電系統(tǒng)包括回流導(dǎo)線以及牽引變電所至接觸置，由電動(dòng)機(jī)和燃油發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車，電動(dòng)機(jī)作為主網(wǎng)的饋電線。接觸網(wǎng)部分包括接觸網(wǎng)懸掛裝置、支撐裝置、動(dòng)力源，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)的供電電源來定位裝置，在兩對(duì)應(yīng)的架線桿上端設(shè)橫跨，在橫跨下面配自沿路架設(shè)的牽引網(wǎng)和車載蓄電池。電動(dòng)機(jī)和燃油發(fā)動(dòng)機(jī)上下定位索，在每車道上方沿道路方向架設(shè)-根承拉線，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，既可以共同驅(qū)動(dòng)承拉線懸掛在橫跨上，在每根承拉線下面通過懸吊一根接又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)汽車加速或爬坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)和燃油發(fā)觸線，接觸線通過定位索固定在相應(yīng)的車道上;在每錨段動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，當(dāng)汽車車速達(dá)到巡航兩段的線索下設(shè)補(bǔ)償裝置。兩接觸線間設(shè)隔離線，牽引網(wǎng)速度，汽車將僅僅依靠電動(dòng)機(jī)維持該速度。穩(wěn)定、安全，能動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)汽車的變道。采用混合動(dòng)后可按平均需用的功率來確定電動(dòng)機(jī)的2.2電動(dòng)汽車集電裝置最大功率，此時(shí)處于純電力驅(qū)動(dòng)、尾氣零排放的工況下工電動(dòng)汽車在電氣化高速公路上行駛，通過可伸縮的集作。當(dāng)汽車啟動(dòng)或爬坡而功率不足時(shí)，由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)來補(bǔ)電弓從高架接觸網(wǎng)上獲取電力。電動(dòng)汽車集電弓可分為單充，負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電。汽車配備臂弓和雙臂弓，均由集電滑板、框架、臂桿、底架、彈簧、車載蓄電池，可以十分方便地回收制動(dòng)、下坡.怠速的能量。氣缸、支撐絕緣子等組成。當(dāng)汽車變道或其他情況下不能由牽引網(wǎng)供電時(shí)，由車載蓄集電弓是靠集電滑板在上部接觸線上摩擦接觸而受電池驅(qū)動(dòng)，可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、電，由于接觸線和集電滑板之間有振動(dòng)等因素造成導(dǎo)致接過放，延長其使用壽命，降低成本。觸不平順，在高速摩擦接觸中會(huì)產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，電弧放電會(huì)危害車上電氣設(shè)備、集電滑板和接觸線。在電氣化3發(fā)展展望高速公路實(shí)施過程中，要改進(jìn)集電滑板材料，增加其耐磨耗能力;實(shí)現(xiàn)軟接觸，減少滑板和接觸線間的接觸壓力，隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，將來可以利用公路路面板作可以減少兩者之間的磨耗，延長集電滑板和接觸線的壽命。為太陽能板接收太陽能發(fā)電，沿路面橫向鋪設(shè)集電線路，碳素復(fù)合材料將是改進(jìn)集電滑板材料的- -個(gè)發(fā)展方向，新在中央分隔帶鋪設(shè)縱向集電線路和整流、調(diào)壓裝置，直接型碳素材料做成的滑板在潤滑性能、導(dǎo)電性能、抗摩擦損輸送至沿路牽引網(wǎng)向沿路行駛的汽車供電。性能和實(shí)現(xiàn)軟接觸方面更具優(yōu)勢(shì)，可以降低離線率，減少截止到2013年中，我國全國高速公路總長度超過十萬電弧放電現(xiàn)象，有效改善集電弓的集電性能。公里，成為擁有高速公路最多的國家，按照平均路面寬度在借鑒電氣化鐵路電力機(jī)車配電線集電弓架和城市無10m計(jì)算，高速公路路面總面積超過十億m',高速公路軌電車配電線集電弓架的配置方式的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，在路面上部沒有遮擋，陽光照射面積率大，如果把路面兼用前后單相雙線正負(fù)受流塊之間隔設(shè)絕緣連接塊，在前后正作太陽能板，可以收集巨大的太陽能資源，實(shí)現(xiàn)清潔能源負(fù)受流塊底部與集電弓起落架的托架之間設(shè)置絕緣墊，在的高效利用。前、后正負(fù)受流塊之間連接電纜線引伸人雙動(dòng)力汽車內(nèi)作為汽車電動(dòng)力電源線，適應(yīng)汽車在高速公路上車速、路況、4結(jié)語變道超車的行駛需要，保證車輛運(yùn)行正常、可靠和安全。2.3對(duì)汽 車動(dòng)力裝置的革新發(fā)展電氣化高速公路最有利于降低能源消耗和保護(hù)大現(xiàn)在靠車載電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車動(dòng)力裝置存在問題很氣質(zhì)量，是公認(rèn)的綠色交通方式，是針對(duì)世界性的原油危多:充電時(shí)間長、車載電池壽命短、控制線路性能差、車機(jī)和開發(fā)利用新能源、提倡節(jié)能環(huán)保的潮流需要，提出的輛制造成本高等技術(shù)難題，因此發(fā)展電動(dòng)汽車要多措并舉，種取長補(bǔ)短，既能發(fā)揮公路運(yùn)輸中所體現(xiàn)出的快捷、方路與車統(tǒng)籌考慮。汽車與公路是國民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，便、靈活、隨意等諸多優(yōu)點(diǎn)、又能開辟利用廉價(jià)廣泛的電以電力驅(qū)動(dòng)為主，電池輔助驅(qū)動(dòng)，發(fā)展“電氣化高速公路”能來替代燃油的一種構(gòu)想。發(fā)展電氣化高速公路可以綜合和電動(dòng)汽車兩大產(chǎn)業(yè)，形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。用電力作為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益，降低能耗，降低物電動(dòng)汽車的直接能源，可大大降低車輛的制造成本與客、流成本，減少尾氣排放，降低環(huán)境污染，節(jié)約社會(huì)資源，貨運(yùn)輸成本，這是由電機(jī)的效率和油電價(jià)格之比決定的。有利于建設(shè)和諧交通體系，維持社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。