一直以來(lái)，公路貨運(yùn)排放是交通運(yùn)輸業(yè)碳排放絕對(duì)的主體和減排重點(diǎn)，同時(shí)礦山運(yùn)輸也存在著如何踐行減碳低碳的難題。為了順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革大趨勢(shì)，中國(guó)中車抓準(zhǔn)“電氣化公路”新機(jī)遇，一鍵開(kāi)啟公路及礦山運(yùn)輸“電氣化”時(shí)代。

近日，由中國(guó)中車研發(fā)的我國(guó)首個(gè)電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)示范項(xiàng)目在山西大同落成發(fā)布。值得一提的是，該項(xiàng)目由電氣化公路和雙源智能電動(dòng)重卡兩大技術(shù)平臺(tái)組成，核心部件全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，不僅為我國(guó)電氣化公路和礦山運(yùn)輸高質(zhì)量發(fā)展提供了系統(tǒng)解決方案，同時(shí)也叩響了公路運(yùn)輸綠色變革的時(shí)代之門(mén)。

立足“中國(guó)創(chuàng)造” 領(lǐng)跑綠色變革

目前，高新技術(shù)已成為國(guó)際戰(zhàn)略博弈的主要戰(zhàn)場(chǎng)。如何搶占這一制高點(diǎn)亦成為物流業(yè)低碳發(fā)展的關(guān)鍵。其中，礦山裝備作為科技創(chuàng)新的重要領(lǐng)域，正在賦能公路及礦山運(yùn)輸加快進(jìn)入“電氣化”時(shí)代。

“與國(guó)外相比，我國(guó)在礦山裝備相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步不算早，在進(jìn)入‘電氣化’時(shí)代的過(guò)程中面臨諸多挑戰(zhàn)?！敝熊嚧笸娏C(jī)車有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中車大同公司”）相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者。

一方面，當(dāng)前世界各國(guó)都在積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球碳排放主要來(lái)自能源發(fā)電與供熱、交通運(yùn)輸、制造業(yè)與建筑業(yè)三個(gè)領(lǐng)域，分別占比43%、26%和17%，在“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)引領(lǐng)下也加速了交通運(yùn)輸領(lǐng)域“以電為主”的能源轉(zhuǎn)型。

另一方面，公路貨運(yùn)排放量大且難以減排，已成為交通運(yùn)輸業(yè)碳排放的減排重點(diǎn)。從我國(guó)貨運(yùn)方式來(lái)看，公路運(yùn)輸占據(jù)著貨運(yùn)行業(yè)的主導(dǎo)地位，2022年全國(guó)公路貨運(yùn)量為371.2億噸，占總貨物運(yùn)輸量的76.3%。同時(shí)，公路貨運(yùn)行業(yè)一向面臨嚴(yán)峻的減排壓力，盡管傳統(tǒng)燃油貨運(yùn)車輛只占機(jī)動(dòng)車保有量的3.1%，但其污染物排放分擔(dān)率卻十分驚人。這使得公路貨運(yùn)行業(yè)亟須在技術(shù)裝備、能源替代等方面取得突破。

此外，礦山運(yùn)輸同樣也面臨著節(jié)能環(huán)保、減排低碳的難題，迫切需要一整套系統(tǒng)化的綠色運(yùn)輸解決方案。

一直以來(lái)，我國(guó)公路貨運(yùn)以及礦山運(yùn)輸存在的行業(yè)痛點(diǎn)主要源于“運(yùn)輸效率、效益、環(huán)?！敝g的矛盾。那么，在實(shí)踐過(guò)程中該如何調(diào)節(jié)這三者之間的矛盾？在中國(guó)中車看來(lái)，“電氣化公路”選擇“高效、便捷、清潔”的電能作為動(dòng)力源，可有效破解這一困局。

據(jù)中車大同公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，早在2021年，中國(guó)中車就已開(kāi)始整合軌道交通設(shè)計(jì)制造等方面的優(yōu)勢(shì)資源，并以“交通運(yùn)輸一體化融合發(fā)展、運(yùn)輸工具低碳轉(zhuǎn)型”為指引，致力打造集高效、便捷、清潔于一體的運(yùn)輸系統(tǒng)。為此，中國(guó)中車聚焦物流業(yè)低碳發(fā)展，立足“中國(guó)創(chuàng)造”，從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用多個(gè)維度搭建起綠色低碳運(yùn)輸體系，積極推動(dòng)運(yùn)輸方式綠色變革。他說(shuō)：“從啟動(dòng)電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)項(xiàng)目研究這一刻開(kāi)始，中國(guó)中車正式進(jìn)軍電氣化公路領(lǐng)域。此次該項(xiàng)目的落成，也為我國(guó)電氣化公路和礦山運(yùn)輸綠色低碳發(fā)展提供了系統(tǒng)解決方案，開(kāi)啟了公路運(yùn)輸綠色變革之路?！?/p>

打造“中國(guó)方案” 實(shí)現(xiàn)“零的突破”

在距離長(zhǎng)、載重高的長(zhǎng)途干線物流運(yùn)輸領(lǐng)域，因難以突破“續(xù)航與充電”的技術(shù)瓶頸，蓄電池動(dòng)力重載貨車一直難與傳統(tǒng)燃油貨車抗衡。針對(duì)這一難題，中國(guó)中車將我國(guó)鐵路電氣化運(yùn)輸?shù)南冗M(jìn)技術(shù)和科研成果，充分應(yīng)用于公路貨運(yùn)和礦山運(yùn)輸中，不僅實(shí)現(xiàn)了“零的突破”，更為系統(tǒng)解決全球公路節(jié)能降碳運(yùn)輸技術(shù)難題提供了“中國(guó)方案”。

據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這套電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)將電氣化鐵路技術(shù)的高效能源利用與道路交通的高靈活性相結(jié)合，在保留靈活性的前提下，讓公路運(yùn)輸具備鐵路運(yùn)輸?shù)母咝?、低污染，?duì)傳統(tǒng)貨運(yùn)汽車重載運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化綠色變革。他進(jìn)一步說(shuō)道：

“適配電氣化公路的雙源智能電動(dòng)重卡通過(guò)車載受電弓與接觸網(wǎng)連接獲得電能，實(shí)現(xiàn)高時(shí)速下的升弓降弓操作，能效約為80%，是傳統(tǒng)柴油卡車運(yùn)輸效能的2倍?！?/p>

同時(shí)，該系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)充電策略，提供了“移動(dòng)充電”和“充用同步”方式，能有效解決電動(dòng)重卡“續(xù)航”與“充電”兩大技術(shù)難題?！安徽撌窃谡嚻椒€(wěn)運(yùn)行時(shí)，還是在整車爬坡或加速狀態(tài)時(shí)，可直接利用接觸網(wǎng)電力驅(qū)動(dòng)車輛行駛，并為車載動(dòng)力電池充電。而當(dāng)智能電動(dòng)重卡超車或離開(kāi)電氣化公路時(shí)，車載蓄電池就可以為整車提供動(dòng)力，在非集電狀態(tài)下照常行駛……無(wú)論是在供電區(qū)還是非供電區(qū)，智能電動(dòng)重卡均實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)，從源頭上徹底解決傳統(tǒng)燃油汽車尾氣排放污染物的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)‘零碳排放’?！彼M(jìn)一步告訴記者。

據(jù)了解，該系統(tǒng)由基礎(chǔ)設(shè)施（道路、變電所、電氣接觸網(wǎng)和綜合運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理中心）和運(yùn)輸裝備（雙源智能電動(dòng)重卡）兩部分組成。其中，在基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)方面，中國(guó)中車做了大量嘗試和改變，聯(lián)合中鐵電氣化局集團(tuán)在接觸網(wǎng)、牽引供電系統(tǒng)以及試驗(yàn)平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)方面取得了重要突破。

一方面，接觸網(wǎng)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、可靠性高、施工及維護(hù)方便的全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛，銀銅合金接觸線曲線半徑49.5米國(guó)內(nèi)最小，并且接觸網(wǎng)整體具有良好的弓網(wǎng)關(guān)系，能夠穩(wěn)定持續(xù)地向車輛提供電能，滿足車輛行駛各項(xiàng)要求。

另一方面，中國(guó)中車進(jìn)一步設(shè)計(jì)了靈活的接觸網(wǎng)方案，可以依據(jù)線路長(zhǎng)度、電池組充放電時(shí)間，車輛行駛速度匹配接觸網(wǎng)長(zhǎng)度、變電站數(shù)量；根據(jù)具體情況采用分區(qū)多段架設(shè)模式，滿足多車充電并實(shí)現(xiàn)零排放，這一方法也降低了基礎(chǔ)設(shè)施的資金投入。

此外，牽引供電系統(tǒng)采用正極接觸網(wǎng)供電、負(fù)極接觸網(wǎng)回流方式，作為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)獨(dú)立回流線設(shè)計(jì)，兼顧回流與電蝕防護(hù)，絕緣型電位器技術(shù)先進(jìn)安全可靠。據(jù)介紹，該系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、高效，無(wú)需設(shè)置防護(hù)裝置，可兼容直流750伏、1500伏兩種牽引供電制式，同時(shí)采用高度可靈活調(diào)節(jié)方式，可適應(yīng)多種類型車輛試驗(yàn)任務(wù)。

創(chuàng)新“中國(guó)技術(shù)” 布局未來(lái)產(chǎn)業(yè)

使用類似電力機(jī)車的牽引系統(tǒng)，卻沒(méi)有鐵軌鋪設(shè)；擁有重型卡車的外觀，頭頂卻長(zhǎng)著形態(tài)特別的“小辮子”……首個(gè)電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)示范項(xiàng)目將牽引公路和礦山運(yùn)輸加速駛?cè)搿熬G色高地”，成功開(kāi)創(chuàng)了全新的電氣化公路貨運(yùn)模式，而這其中，更離不開(kāi)核心技術(shù)的研發(fā)與支持。

“在電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)中，所有公路和車輛系統(tǒng)的核心部件全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。包括受電弓、DC/DC柜等在內(nèi)的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主可控，繼承了軌道交通接觸網(wǎng)供電、車地通信、運(yùn)行調(diào)度、多元制式等亮點(diǎn)技術(shù)，創(chuàng)造了‘車、網(wǎng)’多項(xiàng)國(guó)內(nèi)第一?！敝熊嚧笸鞠嚓P(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，其主要核心技術(shù)可總結(jié)為四個(gè)方面：一是智能電動(dòng)重卡技術(shù)——移動(dòng)充電環(huán)保高效、續(xù)航充電無(wú)縫銜接；二是車載智能受電弓技術(shù)——智能雙極組合驅(qū)動(dòng)、三大創(chuàng)新國(guó)內(nèi)領(lǐng)先；三是DC/DC柜技術(shù)——能量控制化繁為簡(jiǎn)、牽引制動(dòng)雙向管理；四是接觸網(wǎng)供電技術(shù)——技術(shù)成熟安全可靠、三項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

其中，作為道路與車輛連接的關(guān)鍵裝置——車載智能受電弓技術(shù)，是由中國(guó)高速動(dòng)車組受電弓核心技術(shù)掌握者——北京中車賽德公司（中車大同公司旗下子公司）領(lǐng)銜攻關(guān)。該公司自2019年開(kāi)始持續(xù)從事電氣化公路受電弓關(guān)鍵核心技術(shù)研究，也是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)始從事該專業(yè)方向的研發(fā)機(jī)構(gòu)，在本項(xiàng)目中，北京中車賽德將受電弓深入融合智能化技術(shù)，不僅擁有高品質(zhì)，同時(shí)也更加符合中國(guó)公路和礦山運(yùn)輸路情路況。

值得一提的是，車載智能受電弓技術(shù)作為國(guó)內(nèi)首次將受電弓與貨運(yùn)重卡相融合的核心技術(shù)，在落地過(guò)程中成功攻克了兩大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

在卡車偏離行進(jìn)方向時(shí)受電弓如何跟隨接觸網(wǎng)和自適應(yīng)進(jìn)行調(diào)整？為了實(shí)現(xiàn)弓網(wǎng)系統(tǒng)始終可靠和安全的接觸，中國(guó)中車將所采用的EHC30型受電弓深度融入了智能化監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)，智能化監(jiān)測(cè)設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控弓網(wǎng)相對(duì)位置關(guān)系，通過(guò)智能算法對(duì)受電弓桿臂進(jìn)行左右自適應(yīng)補(bǔ)償調(diào)整。“如果出現(xiàn)車輛緊急偏離時(shí)，接觸線一旦滑到弓頭安全極限位置時(shí)，受電弓緊急降弓保護(hù)，可以確保車輛在正常和突發(fā)情況下的可靠受流和安全保護(hù)。”中車大同公司相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)一步補(bǔ)充道。

公路路面不同于軌道平面，可能會(huì)存在顛簸的情況，如何解決顛簸對(duì)受電弓的受流穩(wěn)定性能的影響？中國(guó)中車研發(fā)的EHC30的受電弓特別采用了高鐵受電弓的技術(shù)理念，通過(guò)輕量化設(shè)計(jì)和多自由度弓頭懸掛系統(tǒng)，提升了受電弓的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性。在研發(fā)電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)的過(guò)程中，為了應(yīng)對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系、絕緣防護(hù)、動(dòng)力切換這三大技術(shù)難點(diǎn)，我們經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和自適應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)了受電弓±400mm的橫向補(bǔ)償功能；采用弓頭/弓臂及基座絕緣設(shè)計(jì)等措施保證絕緣安全；接觸網(wǎng)供電時(shí)牽引充電同步進(jìn)行，收到降弓指令后整車控制協(xié)同，向動(dòng)力電池發(fā)出功率需求，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池牽引，兩種動(dòng)力無(wú)縫切換。

此外，在國(guó)際能源署（IEA）提出“公路電氣化將會(huì)成為未來(lái)的發(fā)展方向”的時(shí)代背景下，先進(jìn)的技術(shù)和理念也是融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展大勢(shì)的關(guān)鍵所在。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式正在形成歷史性交匯點(diǎn)上，中國(guó)中車前瞻布局未來(lái)產(chǎn)業(yè)，將“智慧交通、綠色運(yùn)輸”作為電氣化公路未來(lái)布局的支點(diǎn)，通過(guò)“公路與非公路”兩條路徑，形成世界領(lǐng)先的電氣化公路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造集群，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸工具的綠色革命。

“我們將以‘產(chǎn)品+’模式不斷探索更適合礦山裝備市場(chǎng)、更符合用戶需要的戰(zhàn)略，努力成為行業(yè)內(nèi)性價(jià)比最高、最值得用戶信賴的礦車產(chǎn)品制造商和系統(tǒng)解決方案提供商。”中車大同公司相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，未來(lái)，中國(guó)中車也將持續(xù)探索綠色運(yùn)輸新模式的發(fā)展方向，融入自動(dòng)無(wú)人駕駛、車-地及車-車通訊等先進(jìn)的智能化技術(shù)和智慧化手段，加速推進(jìn)電氣化公路及礦山運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐，用科技鍛造產(chǎn)業(yè)，培育發(fā)展新動(dòng)能、增創(chuàng)發(fā)展新優(yōu)勢(shì)、搶占下一輪發(fā)展制高點(diǎn)。