一位ID为“硬核科技迷”微博大神被多个大佬挂到了博文上,原因是他在3月8日发布的一条博文实在有辱智商,各位来围观一下,他到底是怎么写的:
高铁巨亏的主要原因是耗电太多?日本新干线听说后大为不解:你们跑一公里要一万度电,我们怎么只要43度电?
随博文的配图是一位“步论天下事”的网易号历史内容作者文章,标题为一公里耗一度电,14亿人都养不起中国高铁,现负债60000亿!要说历史号作者搞错了数据还情有可原,但科技类作者胡编乱造,实在有些说不过去了。
“硬核科技迷”的博文到底错在了哪里?把“硬核科技迷”挂到博文上的大佬随文贴了个百度百科的数据,笔者根据这个内容把全文搜索了出来,关于高铁电能消耗的大致数据如下:
有关资料表明,时速350千米的高铁每小时耗电9600度、时速250千米的高铁每小时耗电4800度,也就是时速350千米的高铁每公里耗电是27.4度左右,时速250千米的高铁耗电是19.3度左右,按照当前工业用电1度1元计算,时速350千米的高铁一小时要花费近1万元左右,而时速250千米的动车每小时差不多要花费5000元左右。
按这个耗电量计算,这日本新干线的耗电一公里达到43度电,比中国的高铁要高出1.5甚至2倍,而且日本新干线普通营业最高速度只有260Km/小时,平均营业速度更是低至220公里/小时,这俩一对比,我国的高铁不仅比新干线速度高,而且还比新干线能耗低,这“硬核科技迷”洗地不成反而暴露了新干线的能耗高速度反而慢的问题。
不过这篇文章是一个“幼儿小课堂”的公众号发布的,已经被百度百科列为了“高铁每公里耗电”的关键词对应搜索,尽管一个不是专业相关的公众号也可能发出非常专业的文章,但就常规分析来看,可能涉及搬运,也可能是以讹传讹,可信度还是比较低的。因此需要一个更靠谱的信源佐证才能满足需求。
“南宁铁路”微信公众号在2021年8月份曾发表过一篇高铁耗电量的数据:
以南广高铁“蓝暖男”复兴号动车组时速250公里运行为例,在满载的情况下列车从南宁直达广州全程约562公里,根据车辆人机接口显示屏数据显示,大概需要消耗7200度电,人均百公里能耗仅为2度电。
平均一下,耗电大约为12.8度/千米,这个数据比百度百科中搜索到的数据更低,只有大约三分之二左右,并且数据中也贴心的给出了人均百公里耗电为2度。
光明网在2021年8月29日也发布过一篇报道,标题为“时速350公里的复兴号高铁,往返京沪耗电多少”,文中表示,复兴号动车组低阻力流线型、平顺化设计,头型创新设计,不但造型靓丽,而且能耗大大降低。
CR400AF型复兴号动车组,时速350公里运行时,人均百公里能耗仅3.8度电,另一个上新的CR400AF-Z型复兴号智能动车组,在节能环保上优势更加明显,以时速350公里运行时 人均百公里能耗还略低于3.5度。
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。
虽然看着高铁动车功率很大,但相对于其他交通工具而言,能耗还是非常低的,据国铁集团发布的数据,高铁每人百公里能耗仅为飞机的18%和大客车的50%左右。甚至与电动汽车相比也略有优势。
中国高铁为何亏损那么高?截止到2022年12月,全国铁路营业里程由9.8万公里增加到15.5万公里,从2012年到2022年,国家铁路完成旅客发送量259.1亿人次,2017年开始,中国铁路营收就突破万亿,但年收入过万亿负债却超过了6万亿,2022年上半年中国铁路更是亏损了800亿元人民币,为什么会这样?
其实这不是我们经营不善,而是大规模的铁路与高铁基建。美国私营化铁路多年未新增铁路里程反而在减少,比如2019年美国铁路营业里程为18.30万公里,同比减少0.5%,仅为1960年的54.8%。而我国则在大规模建设铁路、公路后又开始投入高铁建设。
按我国300千米时速以上才被称为高速铁路(国际标准是时速200千米)标准算,我国第一条高速铁路是2008年8月1日开通运营的。到2015年底时我国高铁里程达到1.98万千米,2020年底时达到了3.79万千米,2022年底还没有数据,但估计应该会达到4.5万千米。
基建狂魔的目标是县县通高铁,如此大规模的投资铁路建设,对应的自然是高负债,以2022年为例,全国铁路完成固定资产投资7109亿元,铁路里程新增4100千米,其中高铁占了一半左右,建设需要资金,维护也需要资金,居高不下是必然的。
就像之前的村村通电、通电话、通公路、通宽带,再到大建铁路和高速公路,目前则是在高铁上加大投入,这都是让老百姓的出行更舒适,更安全,更便捷。可能有人会说美国人的私营化铁路更优秀,利润率很高,但各位知道美国每年因为缺少维护出轨多少次吗?
据美国运输统计局数据显示,1990年至2021年,美国累计发生54539次列车出轨事故,平均每年1704次123。另据中国交通运输部的数据显示,从1980年至2022年,中国铁路发生的重大、大脱轨事故有十几起,2022年全年,全国铁路发生行车事故共计5起,其中脱轨事故2起,死亡人数0人。
这个对比应该很直观了吧,美国人私有化铁路就是不想投入,压榨最大利润,是造成事故频繁的主要原因,最近一次特大事故就是东巴勒斯坦的化学品列车事故脱轨,这事儿到现在还在发酵呢。
延伸阅读:吃个瓜这位硬核科技迷这种调调讽刺高铁,实在让人看不惯,不过令人舒心的是这大神刚刚在3月10日被微博禁言了,至于是因为什么原因被禁言笔者就不知道了,翻了下他的博文,基本都是这种阴阳怪气的调调,看了让人很不舒服。
其中就有一个微博用户就表示“今天的第一件喜事,硬核科技迷被禁言了,希望这次是半年或者一年,真的不想看到这个蛆了 ”,看来不止是种花家看他不顺眼。
标题:高铁巨亏主要原因是耗电太多?1公里1万度?日本新干线只要43度
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