中美铁路电力与内燃机区别
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中国的铁路建设取得了令世界震惊的成绩,特别是我国的高铁,已经成为中国一张响亮的名牌。
截至2022年,我国的铁路的总里程与美国相比,仍有一定的差距。但是,从铁路总体构成来看,我国所拥有的15.5万公里铁路总里程中,包含了一部分的高铁。
(资料图片仅供参考)
目前,高铁行进的主要动力是电,而美国一般火车用的多是内燃机车。两者究竟有何区别?哪一种更为先进呢?
中美过车动力系统的不同
看过中国两国火车图的朋友,会发现两者间存在显著的不同。美国的火车上面空空如也,而中国的火车上面往往带着密密麻麻的电网。这实际上牵涉到的是,两国在火车动力问题。美国现阶段,火车的主要动力来源于内燃机。
而中国动力主要包含内燃机和电力两大方式,其中高铁全部采用的都是电力驱动。
之所以两国会做出火车动力系统的不同选择,背后与两国铁路建设进程有着重要的关系。在探究这一问题之前,我们先来了解内燃机和电力之间究竟有何不同。
需要特别注意的是,很多人认为内燃机让交通工具行进的方式,所用的就是“油”这一燃料。但美国的火车内燃机并不是用“油”直接驱动的,它需要经历从机械能变为电能的过程,而这种转化就决定它与中国直接获取动力来源有所不同。
在现代社会中,内燃机并不少见,像大街上奔跑的汽车所用的就是内燃机。但是火车的体量和一般的汽车无法比拟,因此他的内燃机也需要进行一定的改进和调整。
汽车的内燃机是将燃料燃烧所产生的化学能直接转化为动能,而后通过变速箱这一装置,让汽车获取前进的动力。但是火车的内燃机并非如此,它本质上还是一种电力系统。
它是有柴油机,但是它的目的是利用柴油机将燃料转化一种电能,然后让产生的电能推着机车向前行驶而已。从这一角度来看,中美两国的动力上,都是选择电动的方式进行。只是,两国获取电的方式有所不同而已。
比较典型的就是美国的GP7柴油机车,该机车所使用的便是一款16缸的16-567B型二冲程柴油机,马力可以达到1500。同时链接这台柴油机的是,一台D12B型号的直流发电机,其所产生的电力可以支撑4台D27B型直流牵引电动机,使得火车向前行进。
从这里我们可以发现,美国火车并没有特殊之处。它本质也是在利用电力,只不过是通过柴油机和发电机,再加上电动机等一系列设备组装起来的动力装置,其他方面并没有太多的区别。这些看似不起眼的区别,直接导向的是电车和内燃机车两者优劣程度。
首先,内燃机车的总体结构相对更为简单。试想一下,如果需要通过电网接入电力,需要在原来铺设铁轨的基础上,增设上部的复杂电网系统。在维修上,铁路需要定期维修养护,同样电网系统也需要定期维修调整,以保证电力能够正常运输。
反观内燃机车就不需要考虑这些,只需要给保证出厂的机车内燃机可以稳定输出电力,以支撑火车电动系统即可。当出现故障的时候,可以以个体的形式进行检查,相对排查难度会减小。而复杂的电网在突发故障的时候,可能还需要检查是某一区域某个点发生了问题,才能针对性的排除故障。
上述只是针对一般的火车来说,如果是对于高铁由于时速更快,动力更强,因此它所需要电力也更为充足。输电网还需要在原有铁路基础上,再上一个等级,与之相对的它的检修费用也更高。
而内燃机车就真的没有一点缺点吗?并非如此。内燃机车是将电力供给系统整个搬到了火车上,因此它需要负载其设备所带来的重量。但是,火车的空间是有限的,发电机的功率也是有限的,在这样两相限制下,他们想要达到很高的速度,几乎是不可能的。
而反观电车则不具备这一难题,他们的电力系统在外部,这给火车空出了一部分的空间的同时,也让电力更为稳定。只要联通就可以获取足够的电力,想要加速以及实现高速更为容易。从速度上来看,电车可以说是完胜的。
不仅如此,我们都知道内燃机在做功的过程中,不可避免会发生一些响声。而对于火车柴油机来说,想要拉动如此庞大的火车,所需要的动力肯定不小。因此,内燃机车的柴油机势必要做出更多的功,噪音也就更大。
如果是用于货运还凑合,若是要将这类火车投入客用,即便是原理柴油机所在的车厢,但是仍然会受到噪音的影响,体验感不好。
总体来说,两者在性能方面各有优劣,技术上并不是具有多大的屏障。毕竟,现代行驶的火车,无论是电车还是内燃机车,都已经是上一个工业革命所诞生的产物了,没有谁比谁先进的道理。
美国是老牌资本主义国家之一,赶上了此前的工业革命,技术自然不在话下。而中国作为新兴的发展中国家,技术水平也在一路创优争先,对于二次工业革命所带来的成果,也已经烂熟于心。因此,说是因为技术能力致使两国火车动力不同,并无依据。
美国为何如今还在使用内燃机车?
对于这个问题的解答,我们需要把他们放到历史、经济等多角度进行探讨。
首先是历史因素。我们都知道第二次工业革命中,美国可以说是占据了领先地位。而内燃机车作为二次工业革命的代表,其摇篮之一就在美国。像今天我们所熟悉的美国EMD内燃机车公司,就是成立于那一时间段。
美国EMD内燃机车公司,可以算是世界上最富盛名的内燃机车制造公司之一。自1922年成立以来,该公司已经先后为全球七十余个国家和地区,研制了超过6万台使用EMD动力系统的内燃机车。这极大促进了当代铁路交通事业的发展,为跨地区的商贸做出了巨大的贡献。
经历了数十个国家认可,年内燃机车产量第一的EMD内燃机车公司,其品质自然经得起考验,技术也是相当成熟了。
在时间的长河中,美国在一众内燃机车企业的支持下,已经逐步构建起复杂且成熟的铁路系统。
互惠互利的关系,让美国选择了内燃机车作为主铁路交通工具,也是情理之中。毕竟现成的铁路系统,何必又要多此一举去铺设什么电网,扶持一批电车生产公司,更换铁路网络。
其次,铁路的运输压力不同。从国土范围来看,美国和中国在面积上大差不差。但是说到人口,美国总人口数量仅为中国的1/4左右。
几乎砍半再砍半的人口总数,就算人口商务往来频繁,也注定了美国不需要面对同中国如此这般大的交通运输压力。因此,客运列车的市场也相对较小。
和一般货运不同的是,客运讲究速度,毕竟大部分的人出行都期待更快到达目的地。和美国相比,我们东部和南部地区城市较为密集,人口较多,因此出行需求较大。在这样的环境背景下,开发出类似高铁这样出行时间短的交通工具,成为必须选项。
第三,大众出行交通工具选择上的差异。和铁路相比,美国的公路系统和航空系统较为发达,人们出行更多的时候选择的也是飞机或者驾车。
上述两者也分担了铁路运输的压力,因此在美国只有在大宗物品长距离运输上,会选择火车运输,它的体验感如何,速度怎样并不重要。内燃机车在基本能够满足货物的基础上,兼具成本低、可靠性高等特点,非常符合美国的国情。
而中国则相反,大部分中国人群在长距离旅行中,多数选择火车出行,因此我国的铁路运输需要承担一定量的压力。
因此,客运背景下,我国对于速度、舒适度等铁路出行就有一定的要求,大力发展铁路,使用电力作为推动,也是符合我国国情的。但是,这并不是说明我国所有的火车都是电力驱动的,像部分地区在火车上,所使用的便是内燃机车。
这点比较鲜明的就是我国青藏线,平均海拔在4000米以上,对于人类工程史来说,都是一次特别的挑战。在铺设铁路都已经很是困难的地区,在修建电网,无疑是难上加难。同时,青藏铁路部分区域穿越的是无人区,后续想要检修都是一件非常困难的事情。因此,青藏铁路上行驶的火车多是内燃机车。
而在青藏铁路建成之初,我国铁路发展的主流都是电车为主,因此为了保证可靠性,我国向美国进口了一批内燃机车车头,这也是为了保证火车的安全性。随后几年,我国在内燃机车方面不断创新,打造出自己的内燃机车。而这一切恰恰说明了中国铁路始终因地制宜,不断创新,并不是有心人所说的中国铁路技术不如美国。
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