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中图分类号:TD353.5 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2015)32-0297-01
1 高铁在当代社会的快速发展
铁路是人类发明的首项公共交通工具,在十九世纪初期便在英国出现。在20世纪初前期,当时火车“最高速率”超过时速200公里者寥寥无几。直到1964年日本的东京-名古屋-京都-大阪的东海道新干线,营运速度每小时271公里,营运最高时速300公里。
从90年代开始,亚洲(韩国、中国台湾、中国)、北美洲(美国)、澳洲(澳大利亚)世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在:一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持,一般都有了全国性的整体修建规划,并按照规划逐步实施;二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益,得到了更广层面的共识,特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著,以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等等。
而中国作为发展中国家,重点发展高铁建设已经成为既定的事实,可以直接拉动内需,促进就业,同城效应促進产业转移和服务业发展,缓解铁路压力,便利人民出行,以电力机车取代汽车和飞机,降低交通能耗,减少中国对石油的需求,缓解能源危机。中国投入运营的高速铁路营运里程达到8358千米,居世界第一位。到2012年低,高铁建成通车合计13000千米以上。
中国《“十二五”综合交通运输体系发展规划》提出,到2015年中国快速铁路营业里程达4.5万公里,五年增长率达438.4%。由此可见未来五年铁路建设仍将是中国交通运输体系建设的重头戏。根据《规划》,“十二五”中国铁道建设要完成贯通北京至哈尔滨(大连)、北京至上海、上海至深圳、北京至深圳、青岛至太原、徐州至兰州、上海至成都、上海至昆明等“四纵四横”客运专线。在未来30年,将形成五纵六横七连线格局,同时,随着高铁建设的全面启动,高铁土建工程及高铁设备需求将大规模增长,高铁行业整个产业链将受益。
2 高铁能源资源,尚待利用开发。
高铁高悬于地面,再加上高速运行,产生巨大的风力,蕴藏庞大的风能。我国高铁运营时速350公里,已经跑了2亿多公里,浪费了巨大的风能资源。我国已经开始试验时速520公里的高铁,下一目标是时速600公里,高铁线路能源资源的开发利用、整合,亟需加强,跟上时代步伐。
高铁轨道处于空旷地带,宽阔广袤,沿途有足够的空间安装风力发电装置,且东部城市居多,受温带海洋性气候的影响,有天然的风力资源,。建设高铁大量采用高架桥梁,以保证其平顺性,优越的地理位置有利于大型风力发电机的安放。又因其发车密度大,车速快,工作连续,日复一日,不受时节的限制,提高了风能利用的周期性。利用列车与自然风的共同作用进行风力发电,起到了一定的风能叠加作用,可大大提高风能的可利用率。
3 高铁风力发电可行性论证
3.1 流体外掠平板边界层的计算
将列车以速度v行驶时列车两侧列车风的分布做如下等效:即将列车看作一个平板.当平板静止不动时.风以v的速度外掠过平板时,平板两侧风速的分布,如图1所示。
3.2 列车通过时,列车两侧风机受力方向变化分析
列车车头通过时.距列车1.5m处风机所受作用力的方向变化趋势如图2所示。
列车车尾通过时,距列车1.5m处风机所受作用力的方向变化趋势如图3所示。
3.3 列车两侧1.5m处风机的受力大小
列车车头和车尾通过时.距列车两侧1.5m处风机所受列车风大小的变化如图4和图5所示。
车速不变时,列车风对风机的最大作用力与列车移动距离大致呈二次方函数关系变化 如果用完全二次多项式近似表示车速v、列车移动距离d和作用力F,三者之间关系,由计算结果可得:F=6.89d2—0.4022dv+0.002v2+26.972d+0.22867v—l 1.598
经实验数据及线性分析得出,当风机距车1.5m时,车头与车尾经过风机,风机受到巨大的作用力,使风机附近的风速达到每秒近百米,远超风轮的启动风速每秒3—5米,因而风能可得到有效利用。
4 结论
高铁在中国及世界的快速发展,庞大的能源资源尚待利用开发。利用高铁行进风发电,在理论上是完全可行的,在现实蕴育巨大市场,前景广阔。高铁风电有利于实现高铁动力供应的多元化,必定推动中国高铁事业的进一步飞速发展。
1 高铁在当代社会的快速发展
铁路是人类发明的首项公共交通工具,在十九世纪初期便在英国出现。在20世纪初前期,当时火车“最高速率”超过时速200公里者寥寥无几。直到1964年日本的东京-名古屋-京都-大阪的东海道新干线,营运速度每小时271公里,营运最高时速300公里。
从90年代开始,亚洲(韩国、中国台湾、中国)、北美洲(美国)、澳洲(澳大利亚)世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在:一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持,一般都有了全国性的整体修建规划,并按照规划逐步实施;二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益,得到了更广层面的共识,特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著,以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等等。
而中国作为发展中国家,重点发展高铁建设已经成为既定的事实,可以直接拉动内需,促进就业,同城效应促進产业转移和服务业发展,缓解铁路压力,便利人民出行,以电力机车取代汽车和飞机,降低交通能耗,减少中国对石油的需求,缓解能源危机。中国投入运营的高速铁路营运里程达到8358千米,居世界第一位。到2012年低,高铁建成通车合计13000千米以上。
中国《“十二五”综合交通运输体系发展规划》提出,到2015年中国快速铁路营业里程达4.5万公里,五年增长率达438.4%。由此可见未来五年铁路建设仍将是中国交通运输体系建设的重头戏。根据《规划》,“十二五”中国铁道建设要完成贯通北京至哈尔滨(大连)、北京至上海、上海至深圳、北京至深圳、青岛至太原、徐州至兰州、上海至成都、上海至昆明等“四纵四横”客运专线。在未来30年,将形成五纵六横七连线格局,同时,随着高铁建设的全面启动,高铁土建工程及高铁设备需求将大规模增长,高铁行业整个产业链将受益。
2 高铁能源资源,尚待利用开发。
高铁高悬于地面,再加上高速运行,产生巨大的风力,蕴藏庞大的风能。我国高铁运营时速350公里,已经跑了2亿多公里,浪费了巨大的风能资源。我国已经开始试验时速520公里的高铁,下一目标是时速600公里,高铁线路能源资源的开发利用、整合,亟需加强,跟上时代步伐。
高铁轨道处于空旷地带,宽阔广袤,沿途有足够的空间安装风力发电装置,且东部城市居多,受温带海洋性气候的影响,有天然的风力资源,。建设高铁大量采用高架桥梁,以保证其平顺性,优越的地理位置有利于大型风力发电机的安放。又因其发车密度大,车速快,工作连续,日复一日,不受时节的限制,提高了风能利用的周期性。利用列车与自然风的共同作用进行风力发电,起到了一定的风能叠加作用,可大大提高风能的可利用率。
3 高铁风力发电可行性论证
3.1 流体外掠平板边界层的计算
将列车以速度v行驶时列车两侧列车风的分布做如下等效:即将列车看作一个平板.当平板静止不动时.风以v的速度外掠过平板时,平板两侧风速的分布,如图1所示。
3.2 列车通过时,列车两侧风机受力方向变化分析
列车车头通过时.距列车1.5m处风机所受作用力的方向变化趋势如图2所示。
列车车尾通过时,距列车1.5m处风机所受作用力的方向变化趋势如图3所示。
3.3 列车两侧1.5m处风机的受力大小
列车车头和车尾通过时.距列车两侧1.5m处风机所受列车风大小的变化如图4和图5所示。
车速不变时,列车风对风机的最大作用力与列车移动距离大致呈二次方函数关系变化 如果用完全二次多项式近似表示车速v、列车移动距离d和作用力F,三者之间关系,由计算结果可得:F=6.89d2—0.4022dv+0.002v2+26.972d+0.22867v—l 1.598
经实验数据及线性分析得出,当风机距车1.5m时,车头与车尾经过风机,风机受到巨大的作用力,使风机附近的风速达到每秒近百米,远超风轮的启动风速每秒3—5米,因而风能可得到有效利用。
4 结论
高铁在中国及世界的快速发展,庞大的能源资源尚待利用开发。利用高铁行进风发电,在理论上是完全可行的,在现实蕴育巨大市场,前景广阔。高铁风电有利于实现高铁动力供应的多元化,必定推动中国高铁事业的进一步飞速发展。