绿色动力装置

简要介绍美国机车制造商为满足日益严格的排放法规的要求,大力开展绿色铁路牵引动力装置的研究开发工作及所取得的成果。其中包括：新型多柴油发电机组机车、混合动力机车开发;在现有机车上加装各种节能减排装置,例如智能化机车编组燃油管理系统、发动机自动起动/停机装置、行车优化装置等;机车制造商与铁路用户联手进行干线机车和调车机车烧...     

ABC发动机公司为新市场开发新产品

简述了比利时ＡＢＣ发动机公司为满足铁路机车、拖船、发电等市场需要而开发的ＤＺ系列中速柴油机的主要结构特点和技术参数，同时还介绍了该公司目前正在进行及今后将进行的发动机新产品开发活动。     

GE公司Tier3机车柴油机的设计与开发

为了应对美国环保局（EPA）1998年发布的机车排放标准（2000年生效），GE公司开始着手GEVO发动机的开发。开发这种新的发动机平台是为了满足美国环保局和其他立法机构未来的排放法规要求，以及满足客户所需要的高可靠性、低运行成本的要求。创新系列机车自2005年开始投放市场以来，已有超过2000台Tier2达标机车交货...     

Caterpillar公司致力于扩大其铁路市场份额

简述了美国Caterpillar公司为扩大其铁路市场份额所制定的新战略，其中包括花10亿美元巨资收购以提供铁路服务为主营业务的Progress Rail公司，研制开发三种不同功率等级的新型低排放发动机，新购25000m^2地皮建厂生产和组装低排放机车以及与中国合作，转让发动机生产技术等。     

日本货运铁路公司计划开发柴油机-蓄电池混合动力货运机车

日本货运铁路公司JR Freight计划开发一种新型的柴油机一蓄电池混合动力货运机车，预期这种机车将分别减少燃油消耗和NOx排放40％；     

GE公司GEVO柴油机的开发

美国GE公司运输分部开发了一种新型柴油机以满足下一阶段的排放和燃油经济性要求。该型发动机的开发始于1998年,其包括GE公司现有发动机的最佳特性以及新发动机技术的最新发展。它将首先应用于自2005年起新造的符合美国环保局2级排放标准的内燃机车。GEVO12缸发动机在1050r／min下的标定功率达到3360kW,这相当于原来的一台7FDL16缸发动机所达到的功率水平。发动机的缸径为250mm,行程为320mm。这导致了采用约2．0MPa的较保守的平均有效压力。美国机车的2级排放标准较之0级和1级排放标准在降低NOx和颗粒物质排放方面具有特殊要求。为了达到NOx排放标准而对现有发动机作进一步调整势必造成燃油经济性的巨大损失。为此,GE公司运输分部正通过开发一种新型发动机来满足2级排放标准要求,新型发动机将不仅能满足排放要求,而且在燃油经济性方面较之现有发动机亦将有较大改进。发动机的性能开发包括燃烧模拟、系统模拟和优化。应用统计学方法对燃油喷射系统进行了优化设计以保证高效和可靠的运行。涡轮增压器设计采用了先进的空气动力学和结构模拟以获得高的效率和安全性。单缸机和多缸机的性能试验进一步改进了燃烧系统。采用一个严格的可靠性设计(DFR)程序对每个系统和部件的可靠性进行了评估。通过将尺寸和强度变量与整个环境范围内的工作应力进行比较,保证了关键零部件的可靠性。通过在高加速条件下进行广泛的耐久性试验,验证了发动机的可靠性。在2005年投入大规模生产之前,50台针对2级排放标准的机车将进行广泛的现场试验以进一步考察和改进发动机的可靠性。     

瑞士对矿用机车进行改造

康明斯公司联合瑞士铁路技术部门（STT）将对内燃机车开展大范围的改造，并为瑞士LKAB矿业公司改造3台T46 Co-CO重型调车机车。改造过程中，STT将秉持绿色能源理念，实现动力传动系统的现代化，以满足欧洲发动机排放的最新标准。动力系统由内燃发动机、交流发电机、冷却系统等组成，将机车原来的二冲程式内燃发动机替换成康明斯QSK50L内燃发动机，其功率为1491kW，转速为1800r／min。     

两种北美铁路柴油机机油现场试验对比

北美铁路正处于来自各方面的压力之下，其中包括用户需求的提高、更严格的政府排放法规、燃料价格的上涨、有限的基础结构水平以及劳动力的减少。铁路公司必须以“更少的代价干更多的活”。成功的关键因素是资产利用率，也就是说，力求使每台机车可靠地运行更长的时间，从而最大限度地发挥每台机车的价值。减少因维修（包括计划性和非计划性的）造成的非运营时间有助于提高总利润。对于经济性的改进，发动机机油是一个重要因素。在北美铁路高负荷干线运营条件下对两种发动机油进行了为期1年的现场对比试验。试验包括二冲程和四冲程的机车。通过对用过的机油进行分析，针对每种发动机找出了最有可能达到报废极限的参数。试验表明，两种发动机机油技术在保持较长换油周期方面的能力相差明显。换油期长的机油亦显示出有助于改善发动机清洁度（外观检查）和磨损特性。使用非线性回归分析，将数据与理论动态模型相拟合，产生了置信界限曲线，利用该曲线得出满足给定换油周期的概率。对整个车队用过的机油数据库进行的类似分析验证了这些结果。将经济性模型应用于概率数据，以确定延长换油周期的价值。将这些结果应用于假定的铁路公司财政状况，以证明使用较高品质的发动机机油的价值。     

铁路牵引排放标准

美国环保局(以下简称EPA)于1997年12月正式通过了铁路机车的第一个排放法规〔63FR18997-19084,1998,4,16〕。该法规推行了新造和改造的铁路机车和机车发动机关于NOx、HC、CO、PM(颗粒物质)和烟度的Tier0～2级排放标准。这些排放标准于2000年开始生效,对于1973年之后原造的机车,     

机车和船舶发动机未来的排放要求（上）——面临的挑战、技术方案以及来自其他重型发动机应用领域的经验借鉴

未来世界范围内的船舶和机车废气排放法规要求大幅减少废气中的有害物（尤其是氮氧化物）的排放量。大幅减少尾气排放,同时保持低的燃油消耗也是目前重型发动机和工业用发动机的开发重点。根据从这些开发工作中获得的经验,可以得出结论：严格的排放限值标准不能仅通过一个技术阶段（发动机机内措施／安装排气后处理净化系统）来实现,而必须开发一整套经济有效的手段,其中包括降低发动机本身输出的排放值,辅之以满足要求的高效排气后处理措施。 关于氮氧化物的减排,在重型发动机和工业用发动机领域,当前主要是研究和采用SCR（选择性催化还原）技术。虽然船舶和机车发动机与公路用重型发动机和较小的工业用发动机在具体要求和边界条件方面有显著不同,但是已经取得的经验（尤其是在公路应用领域）仍可用于未来船舶和机车低排放方案开发。 在本文第一部分,将对船舶和机车发动机在排放法规和典型运用边界条件方面与公路用重型发动机和小型工业用发动机进行比较。进一步指出公路用重型和工业用小型发动机应用领域的新技术和发展趋势,包括基本发动机减排方案（EGR、增压、喷油系统等）、后处理技术（柴油机氧化催化器、SCR、主动／被动式柴油机颗粒过滤器、颗粒物氧化催化器等）以及传感器和控制技术。在此基础上,提出适用于船舶和机车应用的技术方案,对于这类应用场合,将考虑具体的边界条件（例如：法规要求、燃油品质及具体运行模式）。 将来把基本发动机与后处理措施结合起来,将会明显增大系统布置和校准方面的难度和工作量。尤其是大型船舶和机车发动机,在最终应用之前对大量金属部件变体进行试验将会受到很大的限制。在这方面,高效开发工具（诸如后处理系统的详细一维模拟,在综合气体试验台上确定催化剂的特性,根据模拟对控制方案和传感器方案进行评估）以及针对公路应用开发的高效标准程序,都可以用来提供可靠的系统布置和校准,同时又可保持短的开发周期和发动机试验时间。     

意大利Isotta Fraschini公司的新型机车发动机

意大利的发动机制造商Isotta Fraschini最近宣布，公司的1300系列发动机已经应用于海运、工业，并将很快应用于铁路牵引机车。该公司的产品过去也在铁路上得到过应用，公司的l700系列发动机功率范围从700～2600kW。而1300系列包括220～880kW的动力拖架，包括6缸和8缸或12缸的VEE规格器件。首先应用的是6缸发动机L1306F60，接着应用了12缸的700kW成熟的型号。这些发动机的进一步开发使得现有的通用铁路燃油发动机，     

中国的排放法规将导致中速柴油机的设计改变

在过去60多年的时间里，在中国，发动机为满足市场的需要而设计，市场需要的是功率量、体积更小、重量更轻、油耗更低、可靠性和耐久性更高、价格更低的发动机，不久，另外一个要求，更低的排放将列入其中，20年前、，其它国家的汽车发动机机遇到了这种挑战，而现在大型发动机也要面对它，在未来，中国将强化有关法规，商用发动机的设计不得不进行改变。本文表明，发动机设计者已开始改变设计以降低排放。由VAL和其它汽车和卡车发动机厂商开发的技术现已于船用发动机、发电用和机车用发动机以满足以不同的需要，运用的这些技术都以事例进行了说明，指出了导致降低排放的设计特点及其效果，在大多数情况下，降低排放导致上面的其它各项指标的相互折衷，本文这了为改进折衷目前发动机设计中采用的新技术。最后，预见了未来发动机的发展。     

机车市场在复苏

随着运量增加,机车市场正在好转,各家制造商,如GE、EMD等,纷纷改进自己的产品,在符合美国环保局排放标准的前提下,满足各铁路公司对机车的要求。制造商开发的列车控制系统、排放后处理设备、混合动力机车、GenSet机车等产品丰富了市场,加快了机车市场的复苏。     

排放标准再次升级

2011年1月出台了针对功率最大为560kW发动机的Euro IIIB排放标准,该标准从2012年开始适用于更大功率的发动机。与此同时,美国环保局(EPA)也开始将它的Tier3排放标准应用于机车,而它的Tier4排放标准将于2015年出台。文中简要介绍了几家发动机制造商为满足日益严格的排放标准限值要求而正在进行的开发努力。     

采用新环保技术的Bombardier TRAXX DE机车

在世界范围内正在努力减少铁路柴油机排放的形势下,Bombardier运输公司正在大力开发未来的节能技术。该公司与欧洲铁路工业协会（UNIFE）中的发动机制造厂、铁路运营公司以及铁路机车车辆制造商密切合作,使UNIFE在欧洲环保标准的进一步发展中扮演积极角色。除此之外,优化现有技术,同时开发新技术,也是Bombardier公司发展战略思想的组成部分。针对这种技术背景、立法情况以及铁路车辆产品使用寿命长达40年之久的事实,TEAXX机车平台由于采用模块化结构,不仅能够使新机车适应最新技术,而且也能够使现有机车适应最新技术。     

印度铁路2006-07财政年度投资50亿美元

欧盟制定的铁路牵引用柴油机严格的废气排放限制标准将从2006年1月1日开始生效。从现在起，安装到新内燃动车或内燃动车组的发动机必须达到欧洲非公路车辆3A级排放限制标准，而用于机车的新发动机必须符合从2009年1月开始生效的排放限制标准。     

柴油机的发展现状

介绍了柴油机特别是机车柴油机转速和功率调节系统的发展过程及目前所达到的水平，其中包括英国Ｂｒｕｓｈ公司对６０型内燃机车柴油机功率调节系统的改进；指出机车柴油机目前已采用微型计算机进行转速和功率的调节和控制，即出现了所谓的发动机管理系统，这种管理系统不仅能根据实际运动要求对柴油机精确地进行转速和功率调节，还可以优化燃没吧及对柴油机的各种运动参数进行监控，其中包括对排放参数的控制。     

燃气涡轮发动机的效率

为保持铁路的高竞争力和投资吸引力,需要对机车的动力装置进行持续的完善,其中首先必须要减少燃油消耗以满足生态安全的远景要求。分析了燃气涡轮发动机在效率和外形尺寸等方面的优劣势,提出采用复合式自由活塞发动机来作为机车远景动力装置。     

南加利福利亚要求低排放的机车

简要介绍了美国南加利福尼亚铁路局为适应联邦政府将于１９９５年颁布实施的机车排放法规的要求而积极采取的对策。这些对策包括：对现有机车进行改造，如延迟柴油机喷油定时，加装后冷却装置，采用低硫燃油，与机车制造厂家合作，积极开展以液化天然气为燃料的机车的开发试验，在取得成功的经验的基础上于晚些时候全面过渡到低排放的液化天然气机车。     

GE公司研制出Tier4达标柴油机

GE运输装备公司在美国铁路工业展览会上宣布研发出不采用后处理技术即可满足苛刻的EPA Tier 4排放标准的柴油机。Tier 4标准将于2015年1月1日起生效,装用＂创新＂系列加强型柴油机的Advanced Power 4机车有望在此之前完成。诺福克南方铁路公司在宾夕法尼亚州和俄亥俄州对2台机车进行了试验。另外,GE公司计划在2014年年初试验5台样车,满足Tier 4排放标准的20台小批量生产的ES44AC型机车将在不久之后进行试验。