CR400AF-Z型复兴号智能动车组为8辆标准编组,最高运营时速350公里,车宽3360毫米,车高4050毫米,全车总长208.95米,定员578人。按这个数据,假如折合到每小时耗电的话大约为:
3.5 x 3.5 x 578 = 7080.5 度
这是能耗降低后的复兴号动车组的的每小时运行消耗电能,比之前的动车组有大幅下降,主要是使用了空气动力性能更优秀的低阻力流线型设计,大幅降低了能耗。
不过还需要折合一个数据,也就是每公里能耗,CR400AF-Z型复兴号智能动车组每公里大约为20.23度,只有“硬核科技迷”发布的日本新干线每公里43度电的一半都不到。
所以“硬核科技迷”想要给日本新干线背书,鼓吹新干线低能耗,结果算了下我国的复兴号动车组不仅速度快,而且能耗居然还不到一半,实在被打脸打得很难看。
另一个结论是个“幼儿小课堂”的公众号发布的文章中数据大致也是靠谱的,因为那个数据是之前的动车组能耗,相对比较大一些。
高铁的能耗为何要那么大:那么多电用在了哪里?可能很多朋友都有个疑问,高铁每小时动辄消耗上万度电,能耗怎么会那么大?到底是怎么消耗的?车组的能耗主要有两块:
- 1、车内照明、空调取暖与纳凉、车组运行的工作用电;
- 2、动车组克服铁轨阻力与空气阻力的能耗;
尽管车组工作时候会消耗不少的电能,比如空调就是个大户,但和车组的动力系统一比,完全不在同一个级别,因为车组的动力系统功率之大可能会超出各位的想象。我国目前有三种客车类型:
- 和谐号:这是我国引进德国、日本等国的高速动车组技术,在消化吸收再创新的基础上,生产的高速动车组系列的总称,包括CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH6等型号,最高时速为200~380 km/h,主要运行在高速铁路和普速铁路上。
- 复兴号:这是我国自主研发的动车组,也称为中国标准动车组,包括CR400AF、CR400BF、CR300AF、CR300BF等型号,最高时速为250~400 km/h,主要运行在高速铁路上。
- 绿皮车:这是中国传统的动车组,有25G、25B、25T等型号,最高时速为120~160 km/h,主要运行在普速铁路上。
三种客车类型的牵引功率有比较大的差异:
- CRH的牵引功率在2 400 kW、3 200 kW、4 000 kW、4 800 kW、5 600 kW、6 400 kW、8 000 kW、8 800 kW、9 600 kW、12 000 kW等多个系列;
- CR的牵引功率在根据不同的子型号,牵引功率有12 000 kW、12 800 kW、13 600 kW等几种;
- G系列和T系列客车就不罗列数据了,这个型号实在太多
以复兴号CR400AF型电力动车组为例,采用的是多车厢布置牵引电机的方式,每个动车组有8节车厢,其中6节车厢配置牵引电机,每节车厢有2个牵引电机,共有12个牵引电机,每个牵引电机的功率为866.7 kW,总功率为10400 kW。
动车组采用的都是这种组合方式,所以动车组不同数量车厢配置时其功率也不相同,比如CRH380A:8编组为9800KW,16编组为19600KW。
意想不到:风阻比铁轨带来的阻力更大
车辆前进的阻力主要有三个,滚动阻力、风阻和上坡阻力,高铁的铁轨非常平缓,大部分时候都可以忽略这个上坡阻力,所以主要的阻力来源就是滚动阻力和风阻,低速运行的车辆甚至都经常不考虑风阻,比如拉货的大货车,甚至都是平头车型(使用流线型也能节省不少燃油,只是性价比一般,并且会增加制造成本)。
但动车组高速运行时就不一样了,风阻占整车阻力会逐渐增加,随着速度的提升,风阻就会按平方规律增加,研究表明,当高速动车以250km/h速度运行时,风阻占总阻力的70%以上。当高速动车以350km/h速度运行时,风阻占总阻力的90%以上。
因此,高速动车的车头外形会变得越来流线型,甚至被拉长到一个相当怪异的形状,比波音客机的机头都要更流线型,原因就是气动外形设计要有效降低风阻、而且在车组之间的接缝处都使用了过渡结构,避免截面突然变化增加风阻,这对提高能效、减少噪音等方面都有重要意义。