绿色高铁环保性简析

□ 北京市第二中学国际部 杨陆铭

高速铁路以其运能大、占地少、能耗低、排放小、污染少等优点，被誉为“绿色高铁”。

一、绿色高铁环保性比较优势

（一）占地少。高铁规划严控农田占用，大量采用“以桥代路”，每公里节省土地约43亩。京沪高铁桥隧比为80%，节约土地3000公顷。

（二）低能耗。据测算，以人·公里单位能源消耗作为计算单位对比，飞机最高能耗5.6，汽车为5.3，高铁为l.0。

（三）低排放。高铁以电力作为牵引动力，碳排放量几乎为零，基本上消除了粉尘、煤烟和废气污染。

（四）低污染。坚持“保护优先、避让为主”，注重对沿线水源地等环境保护。安装声屏障，降低噪音污染。全部安装真空式集便装置，实现污物、污水集中收集和垃圾零排放。

（五）节能高铁站。新式高铁站推广使用新能源、可再生能源新技术。京沪、武广等高铁沿线车站设计了超大面积玻璃穹顶，充分利用自然光照明，大量采用太阳能光伏发电、地源热泵、热电冷三联供等新技术。

二、绿色高铁环保性实现路径

（一）完全电力牵引。高铁全部使用电力牵引，完全实现“以电代油”，极大地优化了我国铁路能耗结构，由过去以煤为主转变为以电为主，大幅降低了能耗和碳排放。

（二）再生制动技术。高铁制动时优先采用再生制动技术，当列车制动时，牵引电动机转换成发电机运行，将制动时产生的动能转换成电能，反馈回接触网牵引电力系统，实现电能循环利用，大幅降低实际能耗15%～30%。

（三）列车轻量化、流线型设计。优化列车车型、流线型车头等设计，采用铝合金、镁合金、碳纤维等轻量化材料，减轻车体自重，有效降低列车运行机械阻力，减少运行能耗。

（四）平衡高速与能耗。气动阻力与速度的2次方成正比，高铁电力消耗与速度的3次方成正比。专家指出：轮轨式高铁时速每提高50公里，成本将提高1/3。高铁最高经济时速不宜超过400公里。

（五）平顺轨道线路。高铁设计“宜桥则桥，宜隧则隧”，既平顺线路又节约土地。大量采用“无砟轨道”技术，轨枕由混凝土浇灌而成，路基不用碎石，有效降低了粉尘。开发利用“复合轨枕”，减少了木材使用。

三、绿色高铁环保性面临挑战

突出表现为：建设施工容易破坏植被生态，造成水土流失。运行时会产生轮轨噪声、气动噪声等噪音、振动污染。运行时受电弓和接触网导线滑动、绝缘子放电等影响会产生电磁污染。高铁电力牵引使用的电能从电网获得，属于二次能源利用。目前我国能源结构以火电为主，燃煤发电量占火电的93%，燃煤发电会产生大量烟尘和废气。

四、绿色高铁环保性发展展望

（一）永磁同步牵引电机。作为“第三代轨道交通牵引技术”，在同等功率条件下，永磁同步牵引电机整体重量降低35%，效率提高3%以上，节能10%以上。2015年10月，中国首列“永磁高铁”通过了整车首轮线路运行试验考核。

（二）牵引电力用能升级。高铁牵引动力用电除煤电外，探索利用核能和可再生能源所产生的电能，如：水力发电、风力发电、太阳能等清洁绿色能源发电，具有可行性。

（三）磁浮列车。通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。磁浮列车振动少、噪音低，时速300公里以上噪声仅85分贝。土地占用量节省12～44%，能耗减少20～40%。不排放任何废气、废物。磁浮列车路轨寿命可达80 年，车辆寿命35年。2018年1月，中车四方公司“时速600公里高速磁浮交通系统技术方案”通过专家评审。

（四）超级高铁。以最新的“真空管道交通系统”为理论核心，将列车置于密闭真空管道中，利用磁浮技术驱动列车超高速运行，时速有望突破1000 公里。超级高铁无轮轨阻力，真空管道形成自然隔音屏障，极大地降低了空气阻力与噪音污染。目前全世界“真空管道交通系统”尚处于关键技术突破和系统验证阶段。

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