氫能源市域列車(chē)成功達速試跑

近日，在吉林長(cháng)春，一條“鋼鐵巨獸”呼嘯著(zhù)從中車(chē)長(cháng)客試驗線(xiàn)上駛過(guò)。

由中車(chē)長(cháng)客股份公司自主研制的全球首列氫能源市域列車(chē)，全球首次實(shí)現了時(shí)速160公里氫能列車(chē)全系統、全場(chǎng)景、多層級性能驗證。

這一成果來(lái)之不易，背后飽含著(zhù)科研工作者夜以繼日的努力，匯聚了諸多創(chuàng )新成果，更是中車(chē)長(cháng)客這家老牌制造企業(yè)依靠科技轉型升級、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的生動(dòng)實(shí)踐。

每公里僅消耗5度電

走進(jìn)氫能源市域列車(chē)車(chē)廂內部，藍色的氛圍燈光襯托得車(chē)廂里科技感十足，各類(lèi)智能化設施應有盡有。列車(chē)車(chē)窗采用了先進(jìn)的顯示技術(shù)，乘客可以實(shí)現觀(guān)看視頻直播、查詢(xún)出行信息等。列車(chē)照明系統也可以根據車(chē)外環(huán)境自動(dòng)調節亮度及色溫，提升乘坐體驗。

當然，列車(chē)最大的特點(diǎn)是內置了“氫能動(dòng)力”系統，最高續航里程可達1000公里以上。

作為一種大眾熟知的清潔能源，氫能具有能量密度大、獲取方式多樣、制取和使用過(guò)程清潔等特點(diǎn)，是國家推進(jìn)“雙碳”目標落地的重要新型能源選擇。

氫能市域列車(chē)采用氫燃料電池和超級電容相結合的能源供應方式，替代原有接觸網(wǎng)供電方案，具備環(huán)保、零碳的特征。

“與傳統內燃動(dòng)力市域車(chē)輛相比，每列氫能源市域列車(chē)平均每公里只消耗5度電，全壽命周期可實(shí)現5萬(wàn)噸二氧化碳減排，相當于5萬(wàn)輛汽車(chē)各開(kāi)5000公里所造成的碳排放量。”中車(chē)長(cháng)客國家軌道客車(chē)工程研究中心新技術(shù)研究部新型能源設計師石磊告訴記者。

此外，由于擺脫了接觸網(wǎng)運行條件的束縛，車(chē)輛可以廣泛應用于現存的非電氣化線(xiàn)路區段，大幅提升市域車(chē)輛的應用范圍，同時(shí)避免了進(jìn)行電氣化改造帶來(lái)的龐大基建投入和維護成本。

交通運輸向“新”奔馳

氫能源市域列車(chē)是全新的軌道交通車(chē)輛產(chǎn)品類(lèi)型，車(chē)輛研發(fā)設計團隊沒(méi)有可直接借鑒的平臺。

“我們采用了‘賽馬’的辦法，分小組，用3周的時(shí)間同步制定了3套不同的車(chē)輛架構、氫能設備選型和布置方案。”中車(chē)長(cháng)客國家軌道客車(chē)工程研究中心新技術(shù)研究部副部長(cháng)王健說(shuō)。

之后，仿真分析團隊對每套方案的車(chē)輛重量分布、動(dòng)力性能、模態(tài)等關(guān)鍵特性進(jìn)行分析;車(chē)輛設計經(jīng)理從動(dòng)力參數、可靠性、經(jīng)濟性等多個(gè)角度對3套方案進(jìn)行了綜合性的比對和評估，最終采用分布式集群混合動(dòng)力車(chē)輛總體技術(shù)架構，為車(chē)輛的最終性能達標提供了保證。

研發(fā)團隊遇到的另一個(gè)難題是，分布式集群混合動(dòng)力架構需要開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力系統的能量管理控制策略。

“傳統的辦法管理復雜度高，且不具備及時(shí)性和預見(jiàn)性，也不能滿(mǎn)足車(chē)輛降低能耗的目標。”王健說(shuō)，攻堅團隊基于人工智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)調度優(yōu)化策略，結合車(chē)輛動(dòng)力源和負荷特性進(jìn)行調整，形成了自主開(kāi)發(fā)的在線(xiàn)能量管理控制策略。

仿真結果顯示，在各類(lèi)工況下，應用該策略在滿(mǎn)足車(chē)輛動(dòng)力需求的同時(shí)，能耗至少下降10%，實(shí)現了軌道交通領(lǐng)域多源混合動(dòng)力集群功率調度策略開(kāi)發(fā)的新突破。

王健介紹，中車(chē)長(cháng)客搭建了氫能“儲—加—用”一體化試驗平臺，建成了氫能源列車(chē)多場(chǎng)景試驗線(xiàn)，配備了撬裝式加氫站。

“我們最終實(shí)現了車(chē)輛試驗過(guò)程中的氫氣快速加注，滿(mǎn)足車(chē)輛試驗運行的加氫需求，提高了試驗效率和便捷性。”王健說(shuō)，此次氫能源市域列車(chē)試驗工作的高質(zhì)量完成，將進(jìn)一步助推實(shí)現高端交通載運裝備關(guān)鍵技術(shù)自主可控，加速形成交通載運裝備新質(zhì)生產(chǎn)力，為落實(shí)“雙碳”目標、加快建設交通強國提供科技支撐。