張 波，黃 金，陸 陽(yáng)，張桂南

(中國(guó)鐵道科學(xué)院集團(tuán)有限公司 機(jī)車車輛研究所， 北京 100081)

近年來，隨著高速鐵路運(yùn)營(yíng)速度的提高，其作為主要交通工具的地位得到不斷強(qiáng)化。然而，隨著速度的提高，其能源消耗總體上也在顯著增加。在目前各國(guó)對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題日益關(guān)注的情形下，高速列車綜合能耗的節(jié)能研究受到廣泛重視，無疑對(duì)于動(dòng)車組能耗試驗(yàn)技術(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)提出了迫切需求。

動(dòng)車組能耗試驗(yàn)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61133—2016[1]中有明確的要求，但該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的布置等未明確規(guī)定；試驗(yàn)約束條件的不統(tǒng)一，將導(dǎo)致試驗(yàn)得出的能耗數(shù)據(jù)差異較大，顯然該標(biāo)準(zhǔn)并不完整，對(duì)能耗試驗(yàn)的指導(dǎo)意義不大。面對(duì)上述問題歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50591—2019[2]對(duì)于機(jī)車和軌道車輛能耗做了詳細(xì)的定義和測(cè)試說明，提出了一種在預(yù)定運(yùn)用工況下，電力機(jī)車車輛凈能耗的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，其能耗測(cè)定結(jié)果和實(shí)際運(yùn)營(yíng)條件下的能耗相近，具有一定的參考價(jià)值。Hasegawa[3]對(duì)高鐵能耗與最高速度的關(guān)系進(jìn)行了綜述分析，明確了不同研究者設(shè)定的能耗仿真、試驗(yàn)條件或能耗統(tǒng)計(jì)方式的不同，將導(dǎo)致能耗數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不同的分布規(guī)律，部分能耗數(shù)值無法正確表征該速度級(jí)車型應(yīng)有的能耗水平，有可能對(duì)從事鐵路負(fù)載能耗研究的工作者造成較大的誤導(dǎo)。

文獻(xiàn)[4]提出列車牽引能耗主要由車體質(zhì)量、列車頭型和車體流線型設(shè)計(jì)決定。Howlett等[5-8]早期探討了平直道、非平直道、平直道上考慮限速、非平直道上考慮限速下的列車區(qū)間能耗受制于司機(jī)操縱，得出了波浪式操縱的節(jié)能理論。隨后，Khmelnitsky[9]、Yasunobu等[10]、馮曉云等[11]均從優(yōu)化列車運(yùn)行工況的角度實(shí)現(xiàn)了列車的節(jié)能控制。上述研究認(rèn)為，列車頂層技術(shù)參數(shù)、線路條件及司機(jī)操縱對(duì)列車能耗的影響較大，是制定動(dòng)車組能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)需充分考慮的影響因素。

伴隨中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的研制，業(yè)內(nèi)人員在大西客專原平西站至陽(yáng)曲西站開展了能耗試驗(yàn)[12]，測(cè)試了250、270、290、300、310、330、350 km/h速度級(jí)動(dòng)車組的能耗數(shù)據(jù)，受制于試驗(yàn)線路長(zhǎng)度和坡度的影響，能耗數(shù)據(jù)樣本并不足夠完善。

本文以鄭徐客運(yùn)專線綜合試驗(yàn)為載體，開展中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組能耗專項(xiàng)試驗(yàn)研究。在以往能耗測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出一套完整的試驗(yàn)方案、測(cè)試數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析方法，并歸納形成標(biāo)準(zhǔn)化的能耗試驗(yàn)方法；試驗(yàn)中充分考慮速度級(jí)、動(dòng)車組載荷、輔助用電及司機(jī)操縱等因素的影響，試驗(yàn)結(jié)果定性分析能耗與阻力間的關(guān)系。

1 能耗影響因素及指標(biāo)分析

1.1 能耗影響因素分析

在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，為了充分考核動(dòng)車組能耗水平，滿足不同運(yùn)用對(duì)象對(duì)能耗數(shù)據(jù)的需求，需要對(duì)能耗影響因素進(jìn)行解耦。動(dòng)車組運(yùn)行能耗主要由牽引用電、再生發(fā)電、牽引系統(tǒng)輔助用電及旅客用電組成，試驗(yàn)中這四類電量均需進(jìn)行有效采集監(jiān)測(cè)。

(1) 牽引用電、再生發(fā)電均受到線路條件(線路坡度、運(yùn)行里程、起伏狀況)，運(yùn)行狀態(tài)(運(yùn)行工況、起停次數(shù)、運(yùn)行速度)，動(dòng)車組屬性(編組數(shù)量、列車重量、列車阻力、牽引功率等)，天氣狀況，司機(jī)操縱及前車干擾的影響。

(2) 牽引系統(tǒng)輔助用電主要受運(yùn)行狀態(tài)(運(yùn)行工況、起停次數(shù)、運(yùn)行速度)，動(dòng)車組屬性(編組數(shù)量、牽引功率等)，天氣狀況及司機(jī)操縱的影響。牽引系統(tǒng)輔助用電即為牽引系統(tǒng)冷卻設(shè)備用電，在對(duì)該電量采集時(shí)，考慮動(dòng)車組運(yùn)行于70 km/h以上時(shí)冷卻設(shè)備均處于全功率運(yùn)行狀態(tài)，顯然該試驗(yàn)條件容易實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化要求。

(3) 旅客用電主要受天氣狀況及定員載荷的影響。對(duì)該電量采集時(shí)，可直接控制車內(nèi)空調(diào)、照明系統(tǒng)的工作狀態(tài)來滿足試驗(yàn)條件。

1.2 能耗指標(biāo)分析

動(dòng)車組頂層技術(shù)指標(biāo)基本確定了動(dòng)車組屬性，在保證線路條件、天氣狀況等外部條件基本不變的情況下，定義平直道人均百公里能耗評(píng)估不同速度級(jí)下該型動(dòng)車組的能量消耗水平?？紤]同一動(dòng)車組在不同高鐵線路運(yùn)行的能耗差異主要受制于線路條件，定義線路運(yùn)行能耗指標(biāo)對(duì)動(dòng)車組在新建高鐵線路的運(yùn)行能耗進(jìn)行評(píng)估。結(jié)合上述能耗的影響因素及大西客專綜合試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鄭徐客專能耗專項(xiàng)試驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，見圖1。

圖1 能耗測(cè)試方案

結(jié)合圖1可以看出，能耗測(cè)試主要獲取新造動(dòng)車組的平直道人均百公里能耗和線路運(yùn)行能耗指標(biāo)。新造動(dòng)車組的平直道人均百公里能耗主要從速度級(jí)、平直道長(zhǎng)度的角度展開研究；線路運(yùn)行能耗主要從同車型在不同新建高鐵線路運(yùn)行的角度展開研究。

2 鄭徐客專能耗專項(xiàng)試驗(yàn)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)

鄭徐客專能耗專項(xiàng)試驗(yàn)采用控制變量法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將線路條件、司機(jī)操縱、車輛載重等因素設(shè)定為不變量，將動(dòng)車組運(yùn)行速度級(jí)、平直道區(qū)間長(zhǎng)度分別作為主要變化量，對(duì)不同速度級(jí)下中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組CR400的能耗水平及能耗試驗(yàn)條件的量化確定開展研究。

2.1 試驗(yàn)速度級(jí)的選取

考慮中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)速度為350 km/h，存在跨線運(yùn)行至200 km/h速度級(jí)線路的情況，為有效覆蓋動(dòng)車組運(yùn)用的速度級(jí)，梳理歸納動(dòng)車組屬性參數(shù)對(duì)其能耗的影響后，動(dòng)車組區(qū)間運(yùn)行速度從200 km/h開始，以每增加10 km/h為一速度級(jí)，逐級(jí)提速至最高試驗(yàn)速度，除發(fā)車及停車過程外，動(dòng)車組均需以恒定速度在試驗(yàn)區(qū)間運(yùn)行。

2.2 動(dòng)車組載荷及輔助用電控制

動(dòng)車組載重對(duì)動(dòng)車組加速及調(diào)速過程的能耗影響較大，對(duì)動(dòng)車組能耗考核時(shí)，考慮定員載荷的約束，試驗(yàn)中動(dòng)車組按設(shè)計(jì)的定員載荷進(jìn)行加載。

為保證動(dòng)車組能耗試驗(yàn)期間輔助用電的統(tǒng)一性，試驗(yàn)期間應(yīng)開啟前照燈、并設(shè)置車內(nèi)照明全開；考慮試驗(yàn)在夏季展開，將客室內(nèi)空調(diào)設(shè)定為全冷狀態(tài)，目標(biāo)溫度設(shè)定為20 ℃，從而模擬旅客用電設(shè)備的全部投入狀態(tài)；此外試驗(yàn)的外部環(huán)境溫度基本一致且定速運(yùn)行時(shí)速度均處于200 km/h以上，牽引系統(tǒng)冷卻設(shè)備均處于高速運(yùn)行狀態(tài)，從而模擬輔助功率發(fā)揮80%以上的工況。

2.3 試驗(yàn)區(qū)間長(zhǎng)度的選取

試驗(yàn)中需獲取平直道人均百公里能耗，考慮線路條件一般不會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)的平直道，為消除數(shù)據(jù)采集的誤差，一般需采用拼接的方法處理數(shù)據(jù)樣本。在這個(gè)過程中需要驗(yàn)證單個(gè)數(shù)據(jù)樣本的有效性，即論證平直道區(qū)間長(zhǎng)度的選擇及試驗(yàn)對(duì)平直道長(zhǎng)度的需求。

試驗(yàn)區(qū)段總長(zhǎng)度約266 km，其中平直道共計(jì)約117 km，占區(qū)段總長(zhǎng)的44.0%，平直道長(zhǎng)度分布見表1；顯然在線路區(qū)段開展動(dòng)車組能耗試驗(yàn)，不僅可以對(duì)區(qū)間能耗進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，還能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)條件量化控制的研究，保證足夠的平直道能耗樣本，避免測(cè)試數(shù)據(jù)離散性的問題，極大的保證數(shù)據(jù)可信度。

表1 試驗(yàn)區(qū)間平直道長(zhǎng)度分布情況

由表1可以看出，試驗(yàn)區(qū)段存在多個(gè)大于6 km的平直道區(qū)間，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示動(dòng)車組在6 km及以上平直道區(qū)間定速運(yùn)行時(shí)電機(jī)功率數(shù)據(jù)分布較穩(wěn)定，即能耗基本穩(wěn)定可作為能耗的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，見圖2。

2.4 司機(jī)操縱的一致性控制

為保證線路區(qū)間能耗數(shù)據(jù)具有代表性，需保證司機(jī)操縱的一致性，在鄭徐試驗(yàn)時(shí)提出了動(dòng)車組能耗試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化操縱運(yùn)行圖。該過程包括起動(dòng)、途中運(yùn)行、停車等，運(yùn)行圖見圖3，途中運(yùn)行包括過分相、目標(biāo)速度運(yùn)行、限速區(qū)段運(yùn)行等過程[13]。

司機(jī)操縱參考既有運(yùn)營(yíng)線路操縱方式，以便能耗測(cè)試結(jié)果與線路開通運(yùn)營(yíng)時(shí)的實(shí)際能耗基本相似。為減少司機(jī)操縱差異對(duì)區(qū)間能耗的影響，每個(gè)速度級(jí)試驗(yàn)序列的出站、進(jìn)站方式相同，各速度級(jí)下動(dòng)車組均采用半自動(dòng)過分相方式通過區(qū)間，此外試驗(yàn)中還明確了不同速度級(jí)進(jìn)站減速位置和過分相按鈕操作位置。

圖2 定速300 km/h電機(jī)總功率曲線

圖3 動(dòng)車組區(qū)段運(yùn)行示意

(1) 發(fā)車運(yùn)行：動(dòng)車組從指定車站發(fā)車，按限速45 km/h的要求通過出站信號(hào)機(jī)后牽引滿級(jí)提速至指定速度，隨后采用定速模式運(yùn)行。

(2) 減速進(jìn)站停車：在指定位置速度為350 km/h時(shí)施加4級(jí)常用制動(dòng)，速度降到170 km/h后施加3級(jí)常用制動(dòng)，速度降到100 km/h時(shí)，施加2級(jí)常用制動(dòng)，速度降到50 km/h后，司機(jī)調(diào)速進(jìn)站停車，350 km/h速度級(jí)試驗(yàn)減速停車操作策略見圖4。

圖4 動(dòng)車組進(jìn)站減速操作策略

(3) 過分相操作位置確定：過分相采用半自動(dòng)過分相，在預(yù)斷標(biāo)和斷電標(biāo)之間根據(jù)速度級(jí)的相應(yīng)位置按下過分相按鈕。為盡可能避免斷電時(shí)間不同導(dǎo)致的測(cè)量誤差，在試驗(yàn)前對(duì)不同速度的斷電時(shí)機(jī)進(jìn)行距離折算：將斷電時(shí)機(jī)折算為距斷電標(biāo)的長(zhǎng)度，折算式為

D0=2.74v+10.3

( 1 )

式中：D0為按下過分相按鈕時(shí)距離斷電標(biāo)的長(zhǎng)度；v為動(dòng)車組運(yùn)行速度。

2.5 司機(jī)操縱全局相關(guān)性評(píng)價(jià)

為實(shí)現(xiàn)能耗試驗(yàn)中司機(jī)操縱的統(tǒng)一性控制，盡量規(guī)避司機(jī)操縱差異導(dǎo)致的測(cè)試誤差，從全局相關(guān)性的角度對(duì)司機(jī)操縱進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)前根據(jù)提出的操縱方式和線路條件，對(duì)動(dòng)車組整個(gè)運(yùn)行過程進(jìn)行牽引仿真，仿真結(jié)果用于規(guī)范司機(jī)操縱。仿真運(yùn)行曲線與司機(jī)操縱實(shí)測(cè)運(yùn)行曲線的相關(guān)系數(shù)ρms為

ρms=

( 2 )

3 能耗計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 能耗計(jì)算及評(píng)估方法

動(dòng)車組線路運(yùn)行區(qū)間總耗電量可表示如下

( 3 )

式中：Qu為用電時(shí)間段tu內(nèi)的用電量；Qr為發(fā)電時(shí)間段tr內(nèi)的發(fā)電量；PLp、PLm分別為用電時(shí)間段和發(fā)電時(shí)間段的網(wǎng)端功率。

平直道人均百公里能耗采用拼接的方式對(duì)平直道能耗進(jìn)行綜合處理，即對(duì)所有樣本數(shù)據(jù)的用電量進(jìn)行累加，同時(shí)對(duì)樣本區(qū)間的距離進(jìn)行累加，之后對(duì)總結(jié)果進(jìn)行單位公里能耗量的計(jì)算

( 4 )

式中：Eav為平直道人均百公里能耗平均值；En為不同平直道區(qū)段人均百公里樣本能耗；Sn為不同平直道區(qū)段樣本距離。

3.2 試驗(yàn)條件對(duì)能耗試驗(yàn)結(jié)果影響分析3.2.1 平直道長(zhǎng)度的影響

結(jié)合表1進(jìn)行平直道區(qū)間長(zhǎng)度對(duì)能耗偏離度的量化分析，按照2.3節(jié)規(guī)定的基準(zhǔn)能耗數(shù)據(jù)，各平直道長(zhǎng)度區(qū)間樣本分別取3個(gè)，求得動(dòng)車組各速度級(jí)下、不同區(qū)間長(zhǎng)度的能耗偏離度見圖5。

圖5 不同平直道區(qū)間長(zhǎng)度的能耗偏離度

由圖5可以看出4～6 km長(zhǎng)度平直道下能耗偏離度相比于2～4 km長(zhǎng)度平直道下能耗偏離度相對(duì)較小，4～6 km區(qū)間的不同速度級(jí)下能耗偏離度分布較集中，基本小于2%；顯然能耗試驗(yàn)中平直道區(qū)間長(zhǎng)度優(yōu)選4～6 km，為降低數(shù)據(jù)誤差，可適當(dāng)增加大長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)樣本。

3.2.1 司機(jī)操縱一致性的影響分析

結(jié)合2.4節(jié)司機(jī)操縱的要求，鄭徐客專的牽引仿真、司機(jī)實(shí)際操縱曲線見圖6。

圖6 鄭徐客專區(qū)間仿真、運(yùn)行曲線

由圖6可以看出，牽引仿真、司機(jī)實(shí)際操縱曲線基本吻合，發(fā)車、減速進(jìn)站停車、過分相操作、目標(biāo)速度恒速運(yùn)行區(qū)域牽引仿真與司機(jī)實(shí)際操縱曲線的相關(guān)系數(shù)分別為0.975、0.984、0.993、0.991，全程二者的相關(guān)系數(shù)大于0.98；顯然規(guī)范司機(jī)操縱控制，能夠消除司機(jī)操縱差異對(duì)不同車次動(dòng)車組區(qū)間能耗的影響。相比于EN 50591—2019對(duì)司機(jī)操縱的要求，本文提出的全局相關(guān)性評(píng)價(jià)方式準(zhǔn)確性、可操作性均更優(yōu)。

4 能耗試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 線路運(yùn)行能耗試驗(yàn)結(jié)果分析

由于CR400AF動(dòng)車組與CR400BF動(dòng)車組在動(dòng)力配置、牽引功率等參數(shù)基本相同，車重、阻力差別不大，在分析線路運(yùn)行能耗規(guī)律上并無本質(zhì)的區(qū)別，因此本文以CR400BF動(dòng)車組為例介紹線路運(yùn)行能耗試驗(yàn)結(jié)果。線路運(yùn)行能耗結(jié)果見圖7。

圖7 不同速度級(jí)區(qū)間能耗統(tǒng)計(jì)

由圖7可以看出，隨著速度的增加。能耗隨之增加。此外，各速度級(jí)的發(fā)電量相比用電量較小，但總體變化規(guī)律也是隨速度級(jí)增大而增加，可見對(duì)司機(jī)操縱進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范和要求后，即使短暫且操作復(fù)雜的停車過程也可基本規(guī)避司機(jī)操縱差異導(dǎo)致的測(cè)試誤差。

為更好驗(yàn)證能耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本文結(jié)合鄭徐線路(開封北—蕭縣北)、CR400動(dòng)車組的技術(shù)參數(shù)，及公式(1)定義，開發(fā)了動(dòng)車組運(yùn)行能耗仿真計(jì)算軟件[14-15]，并通過仿真計(jì)算對(duì)區(qū)間能耗試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了校核，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2結(jié)果可以看出，能耗仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果的區(qū)間線路運(yùn)行能耗最大誤差僅為2.9%，實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真基本吻合，此外能耗仿真軟件的開發(fā)也為新建高鐵線路運(yùn)行能耗評(píng)估提供了技術(shù)依據(jù)。

表2 開封北—蕭縣北仿真與實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

針對(duì)線路運(yùn)行能耗，研究團(tuán)隊(duì)在京滬高鐵還開展了北京至上海一站直達(dá)運(yùn)行圖下的能耗測(cè)試，測(cè)試過程遵循了本文提出的標(biāo)準(zhǔn)化能耗測(cè)試方案，取得了理想的測(cè)試結(jié)果。該CR400BF型車在鄭徐試驗(yàn)區(qū)間能耗與京滬區(qū)間能耗的對(duì)比見表3。

表3 不同線路運(yùn)行能耗統(tǒng)計(jì)

由表3可以看出，鄭徐試驗(yàn)區(qū)間的單位能耗較京滬試驗(yàn)區(qū)間單位能耗小，主要原因?yàn)榫囼?yàn)區(qū)間平均運(yùn)營(yíng)速度比鄭徐試驗(yàn)區(qū)間平均運(yùn)營(yíng)速度稍高，列車克服風(fēng)阻做功更多。

4.2 平直道人均百公里能耗

結(jié)合式( 2 )定義，本文對(duì)相同速度級(jí)不同區(qū)段平直道能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。定員載荷下中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組平直道人均百公里能耗曲線見圖8。參考動(dòng)車組運(yùn)行阻力2次函數(shù)的形式，對(duì)不同速度級(jí)下的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，考慮極端情況動(dòng)車組速度為零時(shí)，由于存在輔助功率，能耗接近無限大，因此動(dòng)車組理論的能耗公式中應(yīng)存在一個(gè)與速度相關(guān)的負(fù)一次項(xiàng)，該負(fù)一次項(xiàng)可通過低速段試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲取。在本次試驗(yàn)中，試驗(yàn)速度級(jí)為200 km/h以上，如對(duì)該負(fù)一次項(xiàng)進(jìn)行回歸處理，則會(huì)影響高速段數(shù)據(jù)樣本的趨勢(shì)性，因此本文中擬合趨勢(shì)線公式以實(shí)測(cè)200～350 km/h數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，未對(duì)該負(fù)一次項(xiàng)進(jìn)行考慮。

圖8 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組平直道人均百公里能耗曲線

從圖8可以看出，CR400AF、CR400BF動(dòng)車組平直道人均百公里能耗與速度的關(guān)系趨勢(shì)基本保持一致，造成能耗差異的因素主要為二者基本阻力的區(qū)別。動(dòng)車組平直道人均百公里能耗平均值擬合曲線與單位基本阻力曲線，見圖9。

圖9 CR400動(dòng)車組人均百公里能耗與基本阻力曲線

從圖9中看出，CR400AF、CR400BF動(dòng)車組350 km/h相比于300 km/h人均百公里能耗增量分別為30.1%、30.0%，單位阻力增量為33.5%、34.1%；顯然擬合的能耗曲線與阻力曲線總體趨勢(shì)基本吻合，但趨勢(shì)存在一定的不一致性，主要由牽引系統(tǒng)損耗、輔助能耗等因素導(dǎo)致[16]。動(dòng)車組人均百公里能耗與阻力的關(guān)系為

( 5 )

式中：A+Bv+Cv2為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的基本阻力；S為區(qū)間長(zhǎng)度；P0為牽引系統(tǒng)損失功率及輔助用電功率；t0為駐車時(shí)間；n為動(dòng)車組定員人數(shù)。由式(5)可以看出，動(dòng)車組人均百公里能耗、阻力隨著速度的增大，變化趨勢(shì)不會(huì)完全一致，速度越大，二者的差異性越?。凰俣仍叫r(shí)，二者的差異性越大。

結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，其原因分析可總結(jié)如下：

(1) 輔助能耗中占比最大的是牽引系統(tǒng)冷卻裝置(牽引電機(jī)風(fēng)機(jī)、牽引變壓器冷卻風(fēng)機(jī))及旅客空調(diào)用電，試驗(yàn)中整車輔助系統(tǒng)功率約為650 kW，與速度(阻力)無線性關(guān)系，且基本保持穩(wěn)定輸出。隨著試驗(yàn)速度的增加，通過固定長(zhǎng)度區(qū)段的時(shí)間縮短，該能耗在總能耗中占比也越來越小。

(2) 牽引系統(tǒng)損耗是牽引系統(tǒng)各部件工作效率的體現(xiàn)，牽引系統(tǒng)效率在速度接近額定工作點(diǎn)時(shí)最高，各速度級(jí)下的效率隨取用功率的不同有所差別，與阻力并非線性關(guān)系。

4 結(jié)論

針對(duì)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的能耗測(cè)試問題，輪軌關(guān)系研究本文充分考慮了速度級(jí)、動(dòng)車組載荷、輔助用電及司機(jī)操縱等因素的影響，提出了一套完整的試驗(yàn)方案、測(cè)試數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析方法，歸納形成了標(biāo)準(zhǔn)化的能耗試驗(yàn)方法；并結(jié)合鄭徐能耗數(shù)據(jù)，定量分析了能耗與阻力間的關(guān)系，形成以下結(jié)論：

(1) 本文提出的牽引仿真與司機(jī)實(shí)際操縱相結(jié)合的全局相關(guān)性評(píng)價(jià)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗試驗(yàn)的司機(jī)操縱的統(tǒng)一性控制，能夠規(guī)避司機(jī)操縱差異導(dǎo)致的測(cè)試誤差；

(2) 同車型不同線路的區(qū)間單位能耗與列車在該線路的平均運(yùn)營(yíng)速度相關(guān)，平均運(yùn)營(yíng)速度越大區(qū)間單位能耗越大；

(3) 動(dòng)車組人均百公里能耗、阻力隨著速度的增大，變化趨勢(shì)不會(huì)完全一致，速度越大，二者的差異性越??；速度越小時(shí)，二者的差異性越大。