氫能源市域列車成功達速試跑

2024-03-26 09:11:41 來源：科技日報

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近日，在吉林長春，一條“鋼鐵巨獸”呼嘯著從中車長客試驗線上駛過。

由中車長客股份公司自主研制的全球首列氫能源市域列車，全球首次實現了時速160公里氫能列車全系統、全場景、多層級性能驗證。

這一成果來之不易，背后飽含著科研工作者夜以繼日的努力，匯聚了諸多創新成果，更是中車長客這家老牌制造企業依靠科技轉型升級、發展新質生產力的生動實踐。

每公里僅消耗5度電

走進氫能源市域列車車廂內部，藍色的氛圍燈光襯托得車廂里科技感十足，各類智能化設施應有盡有。列車車窗采用了先進的顯示技術，乘客可以實現觀看視頻直播、查詢出行信息等。列車照明系統也可以根據車外環境自動調節亮度及色溫，提升乘坐體驗。

當然，列車最大的特點是內置了“氫能動力”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、制取和使用過程清潔等特點，是國家推進“雙碳”目標落地的重要新型能源選擇。

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

“與傳統內燃動力市域車輛相比，每列氫能源市域列車平均每公里只消耗5度電，全壽命周期可實現5萬噸二氧化碳減排，相當于5萬輛汽車各開5000公里所造成的碳排放量。”中車長客國家軌道客車工程研究中心新技術研究部新型能源設計師石磊告訴記者。

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

交通運輸向“新”奔馳

氫能源市域列車是全新的軌道交通車輛產品類型，車輛研發設計團隊沒有可直接借鑒的平臺。

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

之后，仿真分析團隊對每套方案的車輛重量分布、動力性能、模態等關鍵特性進行分析；車輛設計經理從動力參數、可靠性、經濟性等多個角度對3套方案進行了綜合性的比對和評估，最終采用分布式集群混合動力車輛總體技術架構，為車輛的最終性能達標提供了保證。

研發團隊遇到的另一個難題是，分布式集群混合動力架構需要開發混合動力系統的能量管理控制策略。

“傳統的辦法管理復雜度高，且不具備及時性和預見性，也不能滿足車輛降低能耗的目標。”王健說，攻堅團隊基于人工智能電網實時調度優化策略，結合車輛動力源和負荷特性進行調整，形成了自主開發的在線能量管理控制策略。

仿真結果顯示，在各類工況下，應用該策略在滿足車輛動力需求的同時，能耗至少下降10%，實現了軌道交通領域多源混合動力集群功率調度策略開發的新突破。

王健介紹，中車長客搭建了氫能“儲—加—用”一體化試驗平臺，建成了氫能源列車多場景試驗線，配備了撬裝式加氫站。

“我們最終實現了車輛試驗過程中的氫氣快速加注，滿足車輛試驗運行的加氫需求，提高了試驗效率和便捷性。”王健說，此次氫能源市域列車試驗工作的高質量完成，將進一步助推實現高端交通載運裝備關鍵技術自主可控，加速形成交通載運裝備新質生產力，為落實“雙碳”目標、加快建設交通強國提供科技支撐。