百年唐胥铁路再现传奇，唯一的排放只有水
全球首次商业运营：氢燃料电池有轨电车唐山开跑1（何经伟摄影）
唯一的排放只有水……还记得去年在唐山下线的世界首列商用型氢燃料混合动力有轨电车吗？10月26日，它在具有136年历史的唐胥铁路载客运营啦！人们乘坐这列有轨电车，体验“中国铁路源头游”，这是全球范围内，氢燃料电池有轨电车首次商业运营，标志着我国在新能源轨道交通领域实现重大突破。
中车唐山公司在国内最早掌握100%低地板、超级电容混合动力等技术，自2002年以来，先后推出三代谱系化产品。氢燃料电池技术是全球清洁能源开发利用的主流方向，通过氢与氧的直接电化学反应发电，是电解水的逆过程，能量密度高、噪音低、无污染，发电反应最高温度不超过100℃，不产生氮氧化合物，唯一的排放物质只有水，是真正的“零排放”。经过四年多攻关，中车唐山公司率先在全球首次突破了燃料电池/超级电容混合动力牵引和控制等一系列关键技术，研制的有轨电车完全取消受电弓和接触网，填补了该领域空白，实现污染物“零排放”和全程“无网”运行。
10月26日，中车唐山公司研制的世界首列商用型氢燃料混合动力100%低地板现代有轨电车，在唐山举办的中国工业旅游产业发展联合大会上首次投入商业载客运营。中国最古老的唐胥铁路，136年前发轫于此的中国最古老铁路工厂——中车唐山公司，用世界最先进的有轨电车载着游客体验唐山工业文明，“车”与“路”将同根同源的百年工业遗迹串联起来，这也是唐山造城轨车辆首次服务家乡。
全球首次商业运营：氢燃料电池有轨电车唐山开跑3（吴可超摄影）
为打造唐山工业特色旅游产业，充分利用“中国铁路零公里”及“老工业基地”等特色景区的吸引力，唐山市政府将唐山南站、开滦矿山公园、启新1889工业园及南湖风井组成的“中国铁路源头游”三条铁路打造成唐山工业旅游线路。线路起始站2016世园会站，途径唐山南站、1878开滦站、1889启新站，最终返回2016世园会站，运营全程13.84公里，有轨电车一次快速加氢只需15分钟，可持续行驶40公里，最高运行时速70公里。
唐山工业旅游线路采用氢燃料电池有轨电车，无需架设接触网，不用沿途安装第三轨和充电桩，完整保留了百年唐胥铁路的原貌，建设工期短、无污染、零排放。有轨电车采用2动1拖３辆编组，设乘客座位66个，最大载客量336人，可根据运营需求灵活增加编组和载客量。列车采用世界最先进的100%低地板技术，车厢地板距轨道面仅35厘米，无需站台；最小转弯半径仅19米，可沿现有城市道路直接铺设轨道，在地面行驶和停靠，乘客轻松搭乘。车内设置无线wifi网络系统，乘客可以自由接入网络了解出行信息或享受无线上网服务。
发挥高储能密度的燃料电池起动加速性能，利用超级电容的大功率充放电特性，氢燃料混合动力有轨电车，不仅可以最高速度持续运行，而且在制动、停站时，由燃料电池和制动能量回收系统为超级电容和蓄电池充电，能量回收率达30%以上。这种零排放、无污染、低噪声、能源可再生、转化效率高的新型轨道交通工具，体现了创新与环保在供给侧结构性改革中的重要作用，进一步推动唐山制造转型升级，将从中国铁路起点开往全国，开向世界。
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●关于唐山铁路工业
唐山是具有百年历史的工业名城，素有“华北工业重镇”和“中国近代工业摇篮”之称，在这里诞生了中国近代工业史上的数个第一，包括第一条标准轨距铁路、第一台蒸汽机车等。1881年11月8日，中国自主修建的第一条铁路——唐胥铁路建成通车。同年，唐山修车厂（中车唐山公司的前身)造出中国第一台蒸汽机车“龙号”机车，行驶在唐胥铁路上，发出中国铁路第一声轰鸣，奏响了中华工业文明之歌。
136年来，从中国民族工业的起点上延续至今，中车唐山公司已经成为中国铁路现代化的重要标志，“龙号”机车的子孙遍布神州。中车唐山公司研制的“和谐号”CRH380BL动车组运营试验时速达到了487.3公里，世界第一。最新推出的时速350公里“复兴号”中国标准动车组已经载客运营。唐山制造的高速动车组、铁路客车、城轨车、城际列车等产品已经出口到20多个国家。
●关于氢燃料电池技术
氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极，发电过程无污染、低噪音、高效率。
氢燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。氢燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。
氢燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们轻声交谈的水平，这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方，安装在在人们乘坐的有轨电车车厢时，其低噪声的性能表现的更为明显。
氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上，能量转换率可达60%～80%，这是由燃料电池的转换性质决定的，通过直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换，提高了发电过程的能量转换效率。
氢燃料电池并不是一般意义上的电池，严格地说像发电厂一样，是一种把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外，氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用。
20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。
大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用户。但由于各用电户的负荷不同，电网有时呈现为高峰，有时则呈现为低谷，这就会导致停电或电压不稳。另外，传统的火力发电站的燃烧能量大约有70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上，还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。而使用氢燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需燃烧，能量转换率可达60%～80%，而且污染少、噪音小，装置可大可小，非常灵活。
尽管与传统的铅酸电池、镍镉电池的生产相比，锂电池生产中造成的污染相对较低，但生产锂电池的过程依然是有毒的，而且不可避免的造成重金属、化学污染物、废水等环境污染。传统生产燃料氢的方法会产生大量二氧化碳，现在已经突破了该难题，采用新型催化剂的燃料氢生产过程中，二氧化碳的产生量降到几乎为零。在燃料价格上涨、环境污染与全球变暖的情况下，对更清洁、更安全、效率更高的交通工具的需求快速增长，推广使用氢燃料电池技术的新型交通工具，可减少石油、天然气、煤炭这三种可产生温室气体的能源消耗。现在，氢燃料电池已从实验室真正走向产业化，与锂电池相比，它更具有零污染优势，必将开启新能源技术的新天地。
●关于氢燃料电池技术的应用前景
国家发改委、国家能源局发布的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》同时，发布了《能源技术革命重点创新行动路线图》，列举了包括“先进储能技术创新”、“氢能与燃料电池技术创新”、“能源互联网技术创新”等15项重点任务，为氢燃料电池等新能源技术的应用推广指明了方向。燃料电池/超级电容混合动力有轨电车产品涉及城市轨道交通和新能源应用领域，属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中的交通运输业和能源两大重点方向，是国家“十二五”规划重点发展领域。
燃料电池混合动力有轨电车，是“中国制造2025”五大工程中，高端装备创新工程中智能绿色列车方向，也是十大领域中两个重要发展方向之一：先进轨道交通装备和节能与新能源汽车。
燃料电池具有清洁、环保、高效的特点，属国家节能减排重点支持的发展领域。燃料电池有轨电车还克服了传统有轨电车接触网影响城市发展和城市景观的问题，也无需现有无接触网有轨电车所需的地面供电系统，为现代城市提供了一种清洁、高效的新型公交工具，社会效益显著。这一新产品对我国倡导的节能减排、解决城市交通问题、建设环境友好型社会、实现可持续性发展等都具有十分重要的现实意义，将成为中国制造“走出去”的新名片。
●中车唐山公司有轨电车技术
随着我国城市化进程的加快，绿色低碳、节能环保、智能便捷将是未来城市功能定位的主要特色，低地板有轨电车是古老的有轨电车家族的新成员，车辆地板距轨道面低于40厘米，在解决中小城市的交通压力方面有其它交通工具无法比拟的优点。按照车辆低地板面积占客室乘客站立区域的百分比，低地板车辆分为多种类型，其中100%低地板车型技术难度最大，此前只有欧洲巨头掌握这项技术。为突破技术垄断，中车唐山公司很早就投入低地板车的研究开发工作，2005年至今，唐山公司低地板现代有轨电车已经开发了三代，形成了谱系化产品平台。
2005年，唐山公司成功研发了国内首列接触网受流的70%低地板有轨电车，至今已经在长春安全运营10年，至今运营状况良好，实践证明该车绿色、环保、安全、可靠。
2011-2012年，唐山公司不断加大研发投入，先后攻克了独立轮转向架、轻量化车体、牵引及制动控制系统、整车系统集成、无弓受流、超级电容等关键技术，自主研制了国内第一列100%低地板有轨电车，国内首列采用储能式混合动力系统。
2012年底，唐山公司获得了国内首个100%低地板有轨电车的欧洲出口合同，为土耳其萨姆松市提供一批100%低地板有轨电车。100%低地板现代有轨电车，是中车唐山公司引领城市轨道交通时尚潮流的新产品，车辆地板距轨面仅有35厘米，转向架区域地板比国外同类车辆低15毫米，无需站台。采取3辆或4辆编组，亦可按需增减为2至8辆编组，从容应对乘车高峰。
中车唐山公司开发了新型转向架，采用新型传动方式和悬挂装置，车体重心都位于车辆模块纵向中心，最小转弯半径19米，可通过70‰坡道，在国内同类产品中，首次运用EN 13452标准设计了微机控制电液制动系统，安全、可靠、先进。采用智能动力管理、直流变频空调和照度自动调节的LED照明，绿色环保。提供了全线无触网一体化解决方案，配有混合动力系统，其中动力电池和超级电容容量与线路参数匹配。车体、内装、设备件等，由不同模块拼接而成，接口统一，互换安装和改型升级便捷、经济。安全、舒适、环保的100%低地板现代有轨电车，是现代城市交通的最佳选择。
尽管发达国家在轨道交通新能源技术上发展较早，但在氢燃料电池有轨电车技术领域，我国与发达国家差距不大。中车唐山公司成功研制出燃料电池/超级电容混合动力100%低地板有轨电车，将有力推动有轨电车技术朝着无牵引供电系统方向发展，从而使我国在一系列关键技术上达到世界先进水平，部分技术达到国际领先。
燃料电池混合动力有轨电车全线无接触网运营，不影响城市景观，也无需沿途设置充电站，工期短、无污染、零排放，线路整体建设成本比第三轨和储能式有轨电车节省3000万元/公里以上。这种有轨电车交通系统，具有经济可靠、维护费用低等特点，优于现有的快速公交系统，尤其适合于城市观光，是旅游城市轨道交通的最佳选择。
（中国日报河北记者站）
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