宽敞的驾驶室、智能驾驶控制台、明亮的观察窗……近日，7款身穿“绿衣”的新能源系列机车在北京正式亮相。
这些机车由中国铁路车辆总公司（中车）率先全球发布，与传统燃油机车相比，环保性能优异，有效解决了现有老旧内燃机车油耗高、排放大、噪音大、舒适性差等问题。
2023年12月，国家铁路局发布《老旧铁路内燃机车淘汰更新管理办法（征求意见稿）》，提出从2035年起，老旧铁路内燃机车全面退出铁路运输市场，系列新能源机车的研制成功，对于进一步推动交通领域老旧设备升级迭代，推进高能耗、高排放机车绿色低碳转型具有重要意义。
减排减碳很"给力"
随着全球环境问题日益突出，绿色发展理念逐渐成为当今社会发展的主流趋势之一，原有的老旧内燃机车污染重、能耗高、噪音大，已不能满足铁路绿色低碳发展的需求，近年来机车行业不断寻求清洁解决方案，相继生产出氢燃料电池机车、混合动力机车等各种新能源机车。
中车此次发布的系列新能源机车就是在这样的背景下诞生的。
这些机车配备内燃机+动力电池、动力电池、氢燃料电池三种动力配置，涵盖功率从1000千瓦到2000千瓦的范围，可充分满足国内外钢铁冶金、矿山、电力、煤炭、港口等企业的铁路运输场景需求。
与传统内燃机车相比，这些系列新能源机车在减少碳排放方面具有独特的优势。内燃机+动力电池机车具有动力电池、柴油机、柴油电混合动力三种动力模式。在工矿企业需要频繁启动停止的工作环境中，可以智能切换这三种模式，减少燃料燃烧不足造成的排放污染。中车大连公司副总经理、总工程师赵刚表示，动力电池和氢燃料电池机车可以实现污染物的零排放。
从具体指标来看，与传统内燃机车相比，内燃机+动力电池机车可实现氮氧化物减排45%、碳氢化合物减排73%、一氧化碳减排83%，在污染物减排45%的基础上，1台机车每年可减少有害物质排放4吨，减少碳排放374吨，相当于植树3.4万棵。
同时，由于动力配置不同，该系列新能源机车还可以减少柴油机的工作时间，并通过切换电源实现降噪。赵刚介绍，在动力电池牵引的情况下，机车噪音时间可以减少80%以上。驾驶室内的噪音可以降低到70分贝以下，车外的辐射噪音可以低至58分贝，相当于咖啡店音乐的分贝水平。
操作很智能
当前，我国老旧内燃机车由于发展年代较早，智能化水平普遍较低，在此背景下，一系列新能源机车进行了多次数字化改造，以提升其智能化水平。
该系列新能源机车配备高清视频设备和激光雷达，可360度全方位采集环境可视化数据，实时监控应用场景状态，自动感知、智能决策、智能运行等功能全面保障机车安全稳定运行”，中车资阳公司副总经理、总工程师李西宁表示。
人机交互系统也大大提高了机车操作的便利性，通过人机交互界面，驾驶员可以实时观察列车运行状态，只需简单的语音指令，驾驶员就可以轻松控制空调、遮阳伞、雨刷等装置，让行车过程更加高效舒适。
在系列化新能源机车的故障监测方面，该团队还开发了故障预测与健康管理（PHM）技术系统。该系统可以管理新能源机车的整个生命周期，”李西宁说。对于已经发生的故障，系统可以及时提供故障点反馈，并对维护操作提供指导。同时，系统还可以根据收集到的数据预测机车的状况，判断变化趋势，并提供维护建议。
此外，为了最大限度地保障驾乘人员的安全，研发团队对动力电池和氢燃料系统实施了数字化安全保护措施，机车动力源的监测数据会实时传输到车载微机控制系统，一旦动力源数据出现异常情况，系统会发出警告并采取相应措施”，李西宁说。
节能降耗性价比很高
除了碳减排，经济性是用户最关心的，老旧内燃机车在使用过程中经常会出现启停滑行的情况，通过采用混合优化控制技术，内燃机+动力电池机车可以保证内燃机始终以最优经济速度运行”，中车企树岩公司副总经理、总工程师钟怀清表示。
例如，加注同等体积的燃油，在笔直道路上牵引3000吨货物时，内燃机+动力电池机车的续航里程超过1100公里，是普通内燃机机车的1.7倍，节油率超过45%。
此外，该系列新能源机车还采用高效牵引变流系统、永磁电机、混合动力能力管理、制动能量回收等新技术，提高传动效率，降低能耗，有效解决了传统机车怠速运行造成的能源浪费，提高了能效。
钟怀清告诉记者，当这些新能源机车配备永磁牵引电机时，电机效率可达97%，相比选配的异步电机可提高5%，在正常运行状态下，单台机车每年可节电18000千瓦时。
在日常运营成本方面，系列化的新能源机车也更加实惠。以钢铁、冶金等行业的老旧内燃机车为例，它们每年的柴油消耗量约为155吨，燃料成本约为140万元。如果按照完成同样的工作量计算，一辆动力电池机车的耗电量约为53万千瓦时。与工业用电每千瓦时1元的平均价格相比，相应的成本为53万多元。这将为公司每年节省费用87万多元，每天节省成本约2300元。”钟怀庆说。
而且，简化设计还可以降低这些机车的维修成本”，钟怀清说，“简化设计”可以有效减少备件数量，比如所有机车使用同一型号的空调，只需要一种型号的备件，这种设计将实现关键零部件简化率超过80%，能够实现多车型之间的零部件互换和通用，方便用户进行本地化维修，有效降低机车维修成本。
目前，我国老旧内燃机车约有9700台，亟待更新升级，推动智能化转型升级。钟怀庆表示，新能源机车系列将带来对新能源产品规模化、多样化的需求，带动电池、电气设备、电机等相关产业蓬勃发展。
