宽敞的司机驾驶室、智能化的司机操纵台、明亮的瞭望窗……近日，7款身披“绿衣”的系列化新能源机车正式在北京亮相。

  这些机车由中国中车股份有限公司(以下简称“中国中车”)面向全球首次发布。与传统燃油机车相比，其环保性能优异，有效解决了既有老旧内燃机车油耗大、排放高、噪音大、舒适性差等问题。

  2023年12月，国家铁路局发布《老旧型铁路内燃机车淘汰更新管理办法(征求意见稿)》，提出从2035年始，老旧型铁路内燃机车应当全面退出铁路运输市场。此次成功研制的系列化新能源机车，对于逐步推动交通领域老旧设备更新迭代，推进高能耗高排放机车实现绿色低碳转型具备极其重大意义。

  随着全球环境问题日渐突出，绿色发展理念慢慢的变成为当今社会持续健康发展的主要流行趋势之一。原有老旧内燃机车污染重、能耗高、噪音大，已不能够满足铁路绿色低碳发展的需要。为此，近年来，机车领域一直在寻找清洁的解决方案，并相继生产出了氢燃料电池机车、混合动力机车等多种新能源机车。

  这些机车采用了内燃发动机+动力电池、动力电池、氢燃料电池三种动力配置，涵盖1000千瓦到2000千瓦多种功率，可全面满足国内外钢铁冶金、矿产、电力、煤炭、港口等企业铁路运输场景的需要。

  相较于传统内燃机车，这些系列化新能源机车在减碳方面拥有独特优势。“内燃发动机+动力电池机车具备动力电池、柴油机和柴电混合三种动力模式。在工矿企业需要频繁启停的作业环境中，这三种模式可智能切换，减少燃油燃烧不充分造成的排放污染。”中车大连公司副总经理、总工程师赵刚说，动力电池和氢燃料电池机车则可实现污染物零排放。

  从具体指标来看，与传统内燃机车相比，内燃发动机+动力电池机车可实现氮氧化物减排45%、碳氢化物减排73%、一氧化碳减排83%。按照污染物排放降低45%计算，1台机车每年可少排放4吨有害于人体健康的物质，减少碳排放374吨，相当于植树34000棵。

  同时，由于具备不同的动力配置，系列化新能源机车还可通过切换动力源，减少柴油机的上班时间，达到降噪的目的。赵刚介绍，在动力电池牵引的工况下，机车噪声时间可减少80%以上。司机室内噪声可降低到70分贝以下，车外辐射噪声低至58分贝，相当于咖啡馆内的音乐分贝水平。

  当前，我国老旧内燃机车因研制年代比较早远，智能化水平普遍较低。在这一背景下，系列化新能源机车进行了多项数智化改造，提升机车智能化水平。

  “系列化新能源机车搭载了高清视频设备和激光雷达，可360度采集环境视觉数据，实时监控运用场景状态。自动感知、智能决策、智慧运行等功能全方位保障了机车安全稳定运行。”中车资阳公司副总经理、总工程师李希宁说。

  人机交互系统也大幅度的提高了机车的操作便捷性。通过人机交互界面，司机可实时观测列车的运作时的状态。仅需通过简单的语音指令，司机就可以轻松控制空调、遮阳帘、刮雨器等设备，让驾驶过程更高效、舒适。

  在系列化新能源机车故障监测方面，团队还开发了故障预测与健康管理(PHM)技术系统。“系统可对新能源机车进行全寿命周期管理。”李希宁说。针对已然浮现的故障，系统可及时反馈故障点，并进行检修作业指导。同时，该系统还能依据收集的数据，对机车状况做预测，判断变化趋势，给出维护建议。

  此外，为最大限度保障司乘人员安全，研发团队针对动力电池和氢燃料系统设置了数字化安全保护措施。“机车动力源的监测数据会实时传送到车载微机控制管理系统上，一旦动力源数据出现不正常的情况，系统就会预警并采取对应措施。”李希宁说。

  减碳之外，经济性最受用户关注。老旧内燃机车在使用的过程中经常会出现起停和惰转状况。“通过采用混合动力最优控制技术，内燃发动机+动力电池机车能保证内燃发动机始终保持在最佳经济转速下工作。”中车戚墅堰公司副总经理、总工程师仲怀清说。

  举例而言，加满同样体积的油，在平直道牵引3000吨货物的情况下，内燃发动机+动力电池机车续航能力超过1100公里，是普通内燃机车的1.7倍，节油率超过45%。

  此外，系列化新能源机车还采用高效牵引变流系统、永磁电机、混合动力能力管理、制动能量回收等新技术提高传动效率、降低能耗，有效解决传统机车由于惰转造成的能源浪费，提高能源使用效率。

  仲怀清和记者说，当这些新能源机车选装永磁牵引电机时，电机效率可达97%，与选装异步电机相比可提升5%。在一般工况下，单台机车每年可节约电能18000度。

  在日常使用成本方面，系列化新能源机车也更加实惠。以钢铁、冶金等行业的老旧内燃机车为例，其年消耗柴油量约155吨，燃油费约为140万元。如果按照完成同等工作量计算，动力电池机车所消耗电量约为53万多度。以工业用电每度1元均价对标，对应的费用为53万余元。“这将给企业每年节约费用87万余元，每天节省本金约2300余元。”仲怀清说。

  “不仅如此，简统化设计也可降低这些机车的维护成本。”仲怀清介绍，“简统”可有实际效果的减少备品数量，比如机车都采用同一种空调，那备品则只需要一种。这种设计会让核心部件简统率超80%，实现多种车型之间的零部件互换通用，方便用户属地化检修，大大降低机车维护成本。

  目前，我国现存老旧内燃机车约9700台，更新换代老旧机车，推动只能转换升级已经迫在眉睫。仲怀清说，系列化新能源机车将带来规模化、多样化的新能源产品需求，带动电池、电气、电机等相关产业蓬勃发展。(科技日报记者 薛 岩 矫 阳)

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