氢能源市域列车成功达速试跑

2024-03-26 09:11:41 来源：科技日报

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近日，在吉林长春，一条“钢铁巨兽”呼啸着从中车长客试验线上驶过。

由中车长客股份公司自主研制的全球首列氢能源市域列车，全球首次实现了时速160公里氢能列车全系统、全场景、多层级性能验证。

这一成果来之不易，背后饱含着科研工作者夜以继日的努力，汇聚了诸多创新成果，更是中车长客这家老牌制造企业依靠科技转型升级、发展新质生产力的生动实践。

每公里仅消耗5度电

走进氢能源市域列车车厢内部，蓝色的氛围灯光衬托得车厢里科技感十足，各类智能化设施应有尽有。列车车窗采用了先进的显示技术，乘客可以实现观看视频直播、查询出行信息等。列车照明系统也可以根据车外环境自动调节亮度及色温，提升乘坐体验。

当然，列车最大的特点是内置了“氢能动力”系统，最高续航里程可达1000公里以上。

作为一种大众熟知的清洁能源，氢能具有能量密度大、获取方式多样、制取和使用过程清洁等特点，是国家推进“双碳”目标落地的重要新型能源选择。

氢能市域列车采用氢燃料电池和超级电容相结合的能源供应方式，替代原有接触网供电方案，具备环保、零碳的特征。

“与传统内燃动力市域车辆相比，每列氢能源市域列车平均每公里只消耗5度电，全寿命周期可实现5万吨二氧化碳减排，相当于5万辆汽车各开5000公里所造成的碳排放量。”中车长客国家轨道客车工程研究中心新技术研究部新型能源设计师石磊告诉记者。

此外，由于摆脱了接触网运行条件的束缚，车辆可以广泛应用于现存的非电气化线路区段，大幅提升市域车辆的应用范围，同时避免了进行电气化改造带来的庞大基建投入和维护成本。

交通运输向“新”奔驰

氢能源市域列车是全新的轨道交通车辆产品类型，车辆研发设计团队没有可直接借鉴的平台。

“我们采用了‘赛马’的办法，分小组，用3周的时间同步制定了3套不同的车辆架构、氢能设备选型和布置方案。”中车长客国家轨道客车工程研究中心新技术研究部副部长王健说。

之后，仿真分析团队对每套方案的车辆重量分布、动力性能、模态等关键特性进行分析；车辆设计经理从动力参数、可靠性、经济性等多个角度对3套方案进行了综合性的比对和评估，最终采用分布式集群混合动力车辆总体技术架构，为车辆的最终性能达标提供了保证。

研发团队遇到的另一个难题是，分布式集群混合动力架构需要开发混合动力系统的能量管理控制策略。

“传统的办法管理复杂度高，且不具备及时性和预见性，也不能满足车辆降低能耗的目标。”王健说，攻坚团队基于人工智能电网实时调度优化策略，结合车辆动力源和负荷特性进行调整，形成了自主开发的在线能量管理控制策略。

仿真结果显示，在各类工况下，应用该策略在满足车辆动力需求的同时，能耗至少下降10%，实现了轨道交通领域多源混合动力集群功率调度策略开发的新突破。

王健介绍，中车长客搭建了氢能“储—加—用”一体化试验平台，建成了氢能源列车多场景试验线，配备了撬装式加氢站。

“我们最终实现了车辆试验过程中的氢气快速加注，满足车辆试验运行的加氢需求，提高了试验效率和便捷性。”王健说，此次氢能源市域列车试验工作的高质量完成，将进一步助推实现高端交通载运装备关键技术自主可控，加速形成交通载运装备新质生产力，为落实“双碳”目标、加快建设交通强国提供科技支撑。