电气化高速公路的探索与发展

苏川翔　高君彬　连思兰　边智颖　胥光颖

摘 要 目前95%的新能源汽车均为电池供电，而电气化高速公路系统可解决电池续航能力差的问题，使新能源汽车能够获得源源不断的电动力，其在我国必然会受到政府的支持且有很大的发展空间。本文就此系统的发展背景与历程进行论述，并介绍了此系统与其未来发展前景。

关键词 电气化 高速公路 发展

1宏观背景分析

1.1我国对新能源汽车的政策分析

在国务院发布的《中国的能源政策》白皮书中提到我国目前石油对外依存度达到57%，且机动车氮氧化物排放量已经占到排放总量的40%以上。大气污染严重，石油资源极度匮乏，解决能源短缺、环境污染等问题刻不容缓。时下我国已成为世界第一大碳排放国、第二大能源消费国和第三大石油进口国。为了解决我国环境污染与能源消耗的不合理现状，2017年1-10月国家累计出台32项新能源汽车相关政策，其核心观念是能源结构调整与节能减排。

1.2我国存在电力过剩情况

中国电网电力备用容量分析报告显示，我国平均备用容量约为28%，而标准规划备用容量仅为15%。与全国平均电力备用容量相比，我国主要区域电网区域的电力备用容量存在显著差异：东北地区的电力备用容量高达60%，紧接着是西北地区的49%，南部电网区域是35%，北部是24%，东部是16%，中部是15%。并且我国的电力产能过剩还在加剧。因此，我们应该想方设法将电力能源投入汽车的能源消耗中，用其替换掉传统的石油，即能达到电力能源充分利用的目的，还能达到节能减排的效果。

2公路电气化的发展历程

汽车电气化主要分为四阶段：蒸汽机汽车-电动汽车阶段（1881年-1885年）、蒸汽机汽车-电动汽车-燃油汽车独霸阶段（1885年-1925年）、燃油汽车独霸阶段（1925年-1960年）、电动汽车再次复兴-其他新能源技术涌现-影响燃油汽车阶段（1960年-今）。

而以下是电车系统的发展历程。1879年，在柏林世博会上，西门子和哈尔斯合展长达550m的电气化铁路，这是人类史上第一次用电力来牵引列车的做法。1881年5月，德国在柏林近郊的利西特菲尔德修建的长达2.15km的电气化铁路正式投入运行。1908年，无轨电车首现维也纳，欧洲许多城市随后掀起无轨电车热潮。在我国，第一条无轨电车系统在1914年11月15日首次在上海现身，随后北京、广州、青岛等城市相继投入使用。1979年郑州首现无轨电车。2012年，西门子公司提出电气化公路的概念。2014年，西门子宣布在美国架设电力混合驱动卡车电气化接触网的系统，并开始进行相应实验。2015年，西门子与斯堪尼亚宣布，在斯德哥尔摩背部约两公里长的E16公路上架设起电气化接触网系统。2017年，西门子公司宣布与黑森林州合作，在德国A5的联邦公路架设总长约10公里的接触网系统。与此同时，我国的无轨电车也有一定的发展，在2017年保定市已经投资5.9亿元用于两条双源无轨电车的开发建设。

3电气化高速公路系统

电气化高速公路系统是一套集接触网、电力汽车、高速公路于一体的智能交通运输系统。其通过接触网为在供电高速区行驶的货运汽车提供电力，当货运汽车驶出供电区时则启动混合动力引擎，切换到蓄电池电力驱动。置身于该电气化高速公路系统下的新能源汽车较普通货运汽车而言，不仅具有低耗减排的优点，同时摆脱了电池续航能力差和充电不便的问题。而与无轨电车相比，则更具灵活性，可完成取电断电、变道超车等一系列操作。

为了实现智能识别、自动取电、安全超车等一体化操作，需在新能源汽车上方安装智能受电弓组件。当汽车驶入供电区时，受电弓可自动识别高速公路上架设的接触网，并把信号传输给数据处理模块，在获得用户授权后，数据处理模块即对受电弓下达指令并完成觸网操作。同时，该系统使用PID闭环控制技术实时调整受电弓的位置，以确保线弓在误差允许范围内的正确匹配。当汽车驶出供电段时，受电弓则会自动断开与接触网的连接，收回并安放于车顶上。

在设有接触网的高速公路路段，电力汽车可通过受电弓触网而获得电力驱动汽车行驶。当汽车驶离时，受电弓自动收回并安放于车顶上，同时切换为蓄电池电力续航。如若再次驶入供电路段，汽车将关闭蓄能电池动力源，电力通过接触网源源不断地输入蓄电池，开启电网集电行驶模式。该动力方式利用蓄电池的充放电原理克服了充电等待和充电桩设施不完善的缺陷，同时为低碳出行提供了技术支持。

4电气化高速公路系统发展前景预测

随着有关政策的相继出台，电气化高速公路系统作为新能源汽车发展的新型交通方式较大程度地得到国家政策扶持，将会带动我国高速公路基础建设、汽车行业、新能源、电力设施建设等一系列产业的发展与提升。与此同时，建设电气化高速公路系统不仅仅对促进我国节能减排、改善能源结构、优化资源配置贡献巨大，而且这是一项惠民工程。此外，建设发展电气化公路系统也会提供更多就业岗位，使我国就业率得到提升，降低对传统能源的对外依存度，同时带动我国新兴经济的发展。随着进一步实验测试及完善，相关技术趋于成熟，有理由相信，电气化高速公路系统将为我国带来深刻且具跨时代意义的影响。

参考文献

[1] 刘小明.我国“公交都市”建设发展现状与展望[J].交通工程，2017.

[2] 母传伟.高速公路电气化发展设想[J].中国科技信息，2014.