為何鐵道霸主美國多用內燃機車,我國高鐵卻用電?哪個更先進?

科普啓示錄 發佈 2024-04-27T13:40:00.351979+00:00

截止2022年,我國鐵路營業里程達到15.5萬公里,其中高鐵4.2萬公里,是當之無愧的世界第一。不過,可能很少有人提到,在今天,美國鐵路總里程在26萬公里以上,也是世界第一。

截止2022年,我國鐵路營業里程達到15.5萬公里,其中高鐵4.2萬公里,是當之無愧的世界第一

不過,可能很少有人提到,在今天,美國鐵路總里程在26萬公里以上,也是世界第一。

並且,一眼望去,美國的火車和我們的有很大區別,我們的火車,有一部分的車頂上,都舉著一個金屬的受電弓,用來從上方的電網中獲取電力用來提供動力。

但是,美國的火車就沒有這個裝置,這就說明他們的火車並不是用電的。沒錯,美國的火車是使用內燃機的。

那麼為何兩國會做出這樣不同的選擇呢?內燃機和電力到底各自有何優劣呢?

兩種機車有什麼區別?哪種更先進?

其實我們先要解開一個誤區就是,其實美國的火車也並不是「直接」用油驅動的,中間涉及到一個轉換過程,而這個轉換過程就決定了它和中國的不一樣。

內燃機機車多數使用柴油機作為動力裝置,但是它和汽車有所區別,汽車是直接使用燃油燃燒的化學能轉化為動能,然後經過變速箱,直接驅動汽車前進。

而內燃機機車則不是這個原理,內燃機機車,說白了也是電車,因為現在大部分的內燃機機車,其實還是用電驅動,而柴油機,只不過是用來發電的而已

比如美國的GP7型柴油機車,就採用了一台16缸,馬力達到1500的16-567B型二衝程柴油機,這台柴油機驅動一台D12B型直流發電機,產生的電力則供給給四台D27B型直流牽引電動機。然後驅動機車前進。

說白了內燃機車就是將柴油發電站和電車結合了起來而已。所以內燃機車就多了柴油機、發電機等一系列的設備,在其他設備上,其實沒有太大區別。

但是就是這些不同,導致電車和內燃機車也是各有優劣

首先,內燃機車相對來說更簡單。因為,如果要用電車,就要在鋪設鐵路的同時,還要沿鐵路線架設輸電設備。而且這還不是一錘子買賣,架設完畢之後,還要定期維護,還要時刻保障輸電系統可以正常運作。

而內燃機車就沒有這些顧慮。帶夠柴油,跑就完事了。並且如果是修建高鐵,那麼這種輸電網絡還要進一步升級,花費就會更高。

但是呢,內燃機車的缺點,也相對更加明顯。內燃機車的電力是自己的發動機產生的,不過畢竟車上的空間有限,發電機的功率也有限,要想達到很高的速度,十分的不現實

而電車則沒有這個顧慮,只要舉起車上的受電弓,就可以直接獲取源源不斷的電能。加速性能和高速性能完勝內燃機車

並且,要想驅動那麼一長串的列車前進,這個柴油機的噪音相比也不會很小,即使你使用了消音器,但是緊鄰的幾節車廂的乘客可能還會受到噪音影響。運貨倒是沒什麼問題,但不太適合接送乘客。

所以說,只能說兩者各有優劣,技術層面沒啥難度。畢竟說白了,內燃機車和電動機車差的就是個大號柴油發電機而已。這都是第二次工業革命時期的東西了,雖然中國重工業的起步較差,但是經過這些年長足的發展。這些技術已經不是什麼不可逾越的技術屏障了。

美國為何現在還在使用內燃機車?不淘汰嗎?

其實,美國為什麼用內燃機車和為什麼現在還在用內燃機車的問題,要從多個角度回答。

首先是歷史因素

因為美國是第二次工業革命時的領頭羊級別國家,所以早在1930年左右就開始研究內燃機車了,並且當時美國誕生了很多內燃機車公司,比如鐵路內燃機車的發明者:美國EMD內燃機車公司。

這個公司成立於1922年,至今已經為全球70多個國家和地區提供了60000餘台使用EMD動力系統的內燃機車,這個我們不能否認,EMD公司確實是為世界運輸及動力事業的發展做出了很大貢獻。

所以,美國的內燃機車技術已經相當成熟。而且像EMD這樣的公司,都是一些私人公司,我的內燃機車還能用,為啥要去發展電動機車?還要花錢架設電網。

第二從國情上。美國的國土面積和中國大致相當,但是人口只有大約中國的1/5到1/4。簡單理解,人口少,出行的人次就少,坐火車的人次就少。所以相對來講,客運列車的市場不會那麼大

我們要知道,一般客運才比較講究速度,因為畢竟一個人不可能一直坐火車。但是貨運市場的時間要求則要寬鬆很多。反觀我國,特別是東部和南部,這兩大人口聚集地。人口豐富,出行需求更大,也就自然有必要研發像高鐵這種將出行時間時間大大縮短的高速列車。

第三則是交通上的因素

美國的航空客運和公路都十分發達,自然就分擔了火車運輸的壓力,因此美國的內燃機車基本上都是進行一些大宗的物品運輸。基本不怎麼做客運使用。

這樣一來,美國內燃機車的優點——可靠性高,成本低。完美的契合了國情,而內燃機車的缺點——不適合客運,速度慢則被完美規避。

既然現在的美國機車能夠滿足需求,那確實沒啥必要去其他技術。

中國的機車現狀

說完了,美國我們再來看一下我國。其實和美國一樣,我們國家做出的選擇也是符合自己國情的。

而我國,面臨的局勢更加複雜。首先,我們的鐵路,既有客運的需求,也有貨運的需求。並且有些特定的工作比如貨運。或者特定地區的客運服務。也是要用到內燃機車的。

再舉一個更具體的例子:

我們的青藏鐵路,這地方地廣人稀,就算有客運,那麼人次也不會太多,如果用電動機車,那就要在茫茫高原上,修一條輸電線。

這條線路的客運需求相比於大城市之間的鐵路線要少很多。並且,青藏鐵路里程很長,這麼長的一條輸電線,檢修也是個大麻煩。所以使用相對來說更可靠的內燃機車顯然是更好的選擇。

不過,這裡不得不承認,在青藏鐵路剛剛建成的幾年裡,我們國家的綜合實力還略顯不足,沒有能夠在高原環境裡輸出足夠動力的高原內燃機車車頭。為此,我們只能選擇購買他國產品。

在2004年,中國向美國GE公司採購了一批型號為NJ2火車頭,這種車型為了特殊的高原環境,安裝了包含渦輪增壓裝置在內的一些列系統,這些車頭擁有4000馬力,當時的國產火車頭確實和它有不小的差距。

但是正如前文所說,這些技術不是什麼高精尖,早在2014年,中車大連機車車輛有限公司的HXN3高原型列車,就獲得了中國鐵路總公司的合同。這一型高原車頭,是在HXN3的基礎上進行了改進,以適應高原環境。

不過話說回來,美國車頭我買都買了,那不能扔了吧,那就繼續用唄!然後到別有用心的人口中就變成青藏高原上只有美國火車能跑了。下次再看到這種人,記得把HXN3高原型的詞條拍到他臉上給他看看!

所以說,中國並不是只有電動機車,包括前段時間電力系統故障,我們也緊急調用了內燃機車前去救援。就像美國的國情適合內燃機車一樣。我們的國情也同樣決定了我們需要研發,速度更快的高鐵。同時也要保留內燃機車。這都不只是技術層面的問題。

結語

其實不只是火車,就像前段時間網絡上說的,原子筆筆頭鋼的問題。真的沒有必要什麼東西都整個高下,國產的一定要世界領先。世間如此多的技術和商品,不可能由一個國家包攬一切。在核心問題上有自己的後手,其他相對無關緊要的產品,真的不必苛求國產。

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