近日，在吉林長(zhǎng)春，一條“鋼鐵巨獸”呼嘯著從中車長(zhǎng)客試驗(yàn)線上駛過(guò)。

由中車長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)了時(shí)速160公里氫能列車全系統(tǒng)、全場(chǎng)景、多層級(jí)性能驗(yàn)證。

這一成果來(lái)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(chuàng)新成果，更是中車長(zhǎng)客這家老牌制造企業(yè)依靠科技轉(zhuǎn)型升級(jí)、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)氫能源市域列車車廂內(nèi)部，藍(lán)色的氛圍燈光襯托得車廂里科技感十足，各類智能化設(shè)施應(yīng)有盡有。列車車窗采用了先進(jìn)的顯示技術(shù)，乘客可以實(shí)現(xiàn)觀看視頻直播、查詢出行信息等。列車照明系統(tǒng)也可以根據(jù)車外環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度及色溫，提升乘坐體驗(yàn)。

當(dāng)然，列車最大的特點(diǎn)是內(nèi)置了“氫能動(dòng)力”系統(tǒng)，最高續(xù)航里程可達(dá)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(guó)家推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)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(jí)電容相結(jié)合的能源供應(yīng)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(tǒng)內(nèi)燃動(dòng)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(shí)現(xiàn)5萬(wàn)噸二氧化碳減排，相當(dāng)于5萬(wàn)輛汽車各開(kāi)5000公里所造成的碳排放量。”中車長(zhǎng)客國(guó)家軌道客車工程研究中心新技術(shù)研究部新型能源設(shè)計(jì)師石磊告訴記者。

此外，由于擺脫了接觸網(wǎng)運(yùn)行條件的束縛，車輛可以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)存的非電氣化線路區(qū)段，大幅提升市域車輛的應(yīng)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(hù)成本。

交通運(yùn)輸向“新”奔馳

氫能源市域列車是全新的軌道交通車輛產(chǎn)品類型，車輛研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有可直接借鑒的平臺(tái)。

“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套不同的車輛架構(gòu)、氫能設(shè)備選型和布置方案�！敝熊囬L(zhǎng)客國(guó)家軌道客車工程研究中心新技術(shù)研究部副部長(zhǎng)王健說(shuō)。

之后，仿真分析團(tuán)隊(duì)對(duì)每套方案的車輛重量分布、動(dòng)力性能、模態(tài)等關(guān)鍵特性進(jìn)行分析；車輛設(shè)計(jì)經(jīng)理從動(dòng)力參數(shù)、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)角度對(duì)3套方案進(jìn)行了綜合性的比對(duì)和評(píng)估，最終采用分布式集群混合動(dòng)力車輛總體技術(shù)架構(gòu)，為車輛的最終性能達(dá)標(biāo)提供了保證。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)遇到的另一個(gè)難題是，分布式集群混合動(dòng)力架構(gòu)需要開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力系統(tǒng)的能量管理控制策略。

“傳統(tǒng)的辦法管理復(fù)雜度高，且不具備及時(shí)性和預(yù)見(jiàn)性，也不能滿足車輛降低能耗的目標(biāo)。”王健說(shuō)，攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)基于人工智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化策略，結(jié)合車輛動(dòng)力源和負(fù)荷特性進(jìn)行調(diào)整，形成了自主開(kāi)發(fā)的在線能量管理控制策略。

仿真結(jié)果顯示，在各類工況下，應(yīng)用該策略在滿足車輛動(dòng)力需求的同時(shí)，能耗至少下降10%，實(shí)現(xiàn)了軌道交通領(lǐng)域多源混合動(dòng)力集群功率調(diào)度策略開(kāi)發(fā)的新突破。

王健介紹，中車長(zhǎng)客搭建了氫能“儲(chǔ)—加—用”一體化試驗(yàn)平臺(tái)，建成了氫能源列車多場(chǎng)景試驗(yàn)線，配備了撬裝式加氫站。

“我們最終實(shí)現(xiàn)了車輛試驗(yàn)過(guò)程中的氫氣快速加注，滿足車輛試驗(yàn)運(yùn)行的加氫需求，提高了試驗(yàn)效率和便捷性。”王健說(shuō)，此次氫能源市域列車試驗(yàn)工作的高質(zhì)量完成，將進(jìn)一步助推實(shí)現(xiàn)高端交通載運(yùn)裝備關(guān)鍵技術(shù)自主可控，加速形成交通載運(yùn)裝備新質(zhì)生產(chǎn)力，為落實(shí)“雙碳”目標(biāo)、加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)提供科技支撐。（記者楊侖）

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