保持我们的列车正常运行

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英国铁路行业正在考虑替代能源技术的选择,因为它准备成为环境的焦点。

长期以来,铁路一直享有绿色交通方式的形象,尤其是与环保游说团体的克星——耗油汽车相比。

但去年的一项研究在一定程度上损害了这一形象,该研究显示,在某些类型的旅行中,火车上每位乘客使用的燃油量实际上比同样的旅行在公路上要高。任何有常识的人都不会认为经常乘坐火车的人都应该跳进汽车里,这样会造成更多的单人出行和更多的污染。但随着汽车污染物排放量的逐年减少,火车似乎不再是曾经的美德典范。

列车正变得越来越重,为英国生产的最新列车每名乘客的重量大约是日本列车的两倍。欧盟对非道路车辆的排放规定也将从2011年开始包括新的铁路发动机。这些规定将在2011年之前将颗粒物限制在0.025克/千瓦时,并从2014年开始将氮氧化物限制在0.4克/千瓦时。

英国铁路行业目前正在资助无硫柴油的试验,以研究其对性能和发动机寿命的影响。这将减少颗粒物排放,并允许通过使用后处理进一步改进。但更重要的是,铁路行业正开始研究未来为列车提供动力的不同技术,并考虑如何开发和测试这些技术。

帝国理工学院(Imperial College)机械工程系主任罗德•史密斯(Rod Smith)教授本月在伦敦举行的一场关于未来动力技术的研讨会上表示,由于火车的寿命可能在40年左右,因此行业做出正确的决策至关重要。他说,铁路的技术窗口期很长,你必须接受过时的技术。汽车工业每10年就能自我更新一次。因此,我们有责任引进绝对最新、最好的技术。”

在由行业机构铁路论坛、epsrc资助的英国铁路研究(RRUK)和铁路安全与标准委员会联合举办的研讨会上,史密斯和他来自RRUK的同事透露了未来电力选择可行性研究的初步结果,该研究将于下个月完成。

拉夫堡大学航空和汽车工程系燃烧和能量转换小组的陈睿博士概述了铁路在采用氢燃料的道路上可以采取的潜在技术步骤。

这些措施包括立即采取行动减少柴油发动机排放,如使用微粒过滤器,以及短期努力通过回收制动能量来提高效率,最初用于辅助动力,后来用于推进。然后,燃料电池可能会逐渐引入火车,可能首先作为与小型柴油发动机混合动力系统的一部分,以便在将其作为唯一的动力源之前对技术进行验证。他表示,应该从汽车行业吸取教训。

他说,我确实认为铁路行业需要审视汽车行业的历史、当前发展和未来技术。30多年来,汽车行业一直在污染和燃油经济性方面受到监管。相比之下,铁路行业才刚刚开始面临这种挑战。

铁路安全和标准委员会也正在领导一项为期三个月的铁路氢燃料可行性研究,由AEA技术公司承担。

随着其他运输部门在氢燃料研发上投入巨资,行业要求该组织调查转向氢燃料的商业案例、研究现状以及如何为铁路开发这项技术。

RSSB电气系统工程主管杰夫•艾伦(Jeff Allan)表示,其他交通工具(尤其是汽车)在使用氢燃料方面取得的进展,可能会让铁路几乎别无选择,只能采用这种燃料。

他说:“在英国,铁路只占乘客公里数的6%,所以如果单独使用其他交通工具,即使不是不可能,也是不切实际的。”

如果碳基燃料的成本在未来螺旋式上升,这种情况可能会更加严重。但AEA技术环境公司首席顾问Sujith Kollamthodi表示,如果燃料电池要用于动力列车,还有许多开发工作要做。他说,目前燃料电池的使用寿命约为5000小时,对于火车来说远远不够,如果每天只使用一个半小时,大约可以使用10年。

此外,燃料电池的功率密度和由此产生的动力系统的尺寸也存在疑问,这将比同等的内燃机更大,尽管在这些领域的研究可能会在未来10年带来改进。英国铁路行业不可能指望自己开发必要的氢基础设施,需要从欧洲各地寻求支持和研究合作伙伴。

他说,欧盟框架7计划应提供资金,以开展车辆示范项目。但在欧洲其他国家,人们可能不太愿意就氢动力列车的研究进行合作,因为这些国家的电气化水平远高于英国,而英国只有30%的线路实现了电气化。

帝国理工学院的史密斯说,在法国,核电占电力供应的四分之三左右,该国的电气化火车在二氧化碳总排放量方面的表现已经非常“出色”。事实上,包括史密斯在内的许多业内人士都认为,英国可以通过启动大规模的电气化计划,在不需要追求燃料电池等未来技术的情况下,改善其铁路的环保性能。

一旦满足了电气化的初始成本,该行业就可以从英国电力供应中越来越多地使用可再生能源中受益,而无需进一步支出。但人们对电气化的看法不一。反对者称,为一段轨道通电每英里至少要花费50万英镑,而维护费用比未通电的线路高出40%。他们认为,空调线路看起来也很难看。

支持者声称,在英国,电气化经常被用作修建新铁路的委婉说法,与所有其他往往同时进行的工作相比,电气化的实际成本很小。他们声称,电气化列车的维护成本更低,产生的噪音也更小。

但有一件事是肯定的:随着其他交通形式的环保表现不断改善,铁路行业将面临越来越大的净化自身行为的压力。但这需要大家的共同努力,因此铁路行业必须就生产零排放列车的最佳技术达成一致。由于今天推出的新列车可能还会使用40年,所以必须尽快做出这个决定。