为什么没有出现电传动内燃机火车？（火车动力全面科普来了）

健康生活 2025年08月22日 17:59 1 admin

为什么没有出现电传动内燃机火车？内燃机火车由于是车头驱动，很难把时速提升到200km以上。如果改成车头发电供应后面的动车组，那么不就轻松可以实现高速了吗？

内燃机是直接通过油或者煤燃烧产生的热量驱动的，将热量转化为动力的热力发动机！但电力却能产生电能，有电机也能驱动汽车！但在现代的火车上却完全不同，怎么回事？我们来聊聊！

而现如今的电力驱动的电力机车和动车组均是通过车顶的受电弓从接触网（架空电线）获取单相交流电（国内标准为25kV/50Hz），经变压器、整流/逆变装置处理后，驱动牵引电动机旋转车轮。

常见的电动机有：早期直流电动机（如韶山SS系列），因维护复杂已逐步淘汰；现如今有交流异步或永磁同步电动机为主，具有效率高、调速性能好等优势。

但在一些地区，例如进西藏的铁路到了一定位置后会换内燃机的火车车头驱动。青藏铁路采用NJ2型内燃机车（电传动），主因高原电气化成本高及空气稀薄影响内燃机效率。而现如今的内燃机车内部也有电动机，但电能由车载柴油发电机提供，属“电传动”而非机械直驱。因此，现代火车无论能源形式如何，最终驱动车轮的均为电动机，差异仅在于电能来源是电网还是自备柴油发电机。

想象烧一壶开水，燃气灶的热量只有一半真正加热了水——内燃机也是如此。现代电传动火车（如青藏铁路的NJ2型）先用柴油烧锅炉（发电），再用电力驱动车轮，但经历了两次能量打折：

柴油机效率仅45%：烧油产生的能量超一半变成废热“飘走了”；

发电再驱动又损耗15%：好比用充电宝给手机充电，中间还会发热浪费。最终只有35%的能量推动车轮。而电力机车直接“插电”运行，能量利用率超90%，相当于省去中间商赚差价。

而过去最早烧煤的时候，烧煤的火车头属于蒸汽机车，其核心动力装置是蒸汽机，而非电机或内燃发动机。烧煤的火车头通过燃烧煤炭加热锅炉中的水，产生高温高压水蒸气。蒸汽推动气缸内的活塞往复运动，再通过机械传动机构（如连杆、曲轴）驱动车轮转动，整个过程属于典型的“外燃机”模式，燃料在气缸外部燃烧，能量通过蒸汽传递。

但蒸汽机车的热效率仅5%-7%，大部分能量以废热形式散失。需频繁维护锅炉、气缸、活塞等部件，启动耗时长达2-3小时，且需密集补充煤水（每300公里需加煤加水）。运行中排放大量煤烟、粉尘和高温废水，对环境和铁轨周边造成污染。曾尝试用蒸汽轮机替代活塞蒸汽机，但因低速效率低、车身过重（如美国"S2型"重达468吨）被淘汰

为何高速更难？车速超过200km/h时，空气阻力会像“一堵墙”挡住火车。此时需功率陡增——和谐号动车组跑350km/h需要1万千瓦功率，相当于同时点亮10万台家用空调！但最强内燃机车功率仅4660千瓦，还不到一半。

为什么高铁不用内燃机？

核心在于经济与环保的双重碾压：电力牵引与内燃电传动存在显著差异。从能源成本来看，电力牵引每公里的电费约为3元，而内燃电传动在同等里程下的油费约达8.4元。在污染排放方面，电力牵引实现了零直接排放，而内燃电传动的氮氧化物排放超标5倍。就维护复杂度而言，电力牵引无需携带燃料，而内燃电传动则需频繁检修发电机。