浅谈氢能源有轨电车设计注意事项

摘要：氢能源有轨电车在国内的应用实例较少，相关标准、规范、经验仍在探索和积累中，在设计过程中难免出现与实际运营需求不相符的现象，本文基于运营需求，从工务、机电、车辆三大专业浅谈氢能源有轨电车设计注意事项，希望在设计阶段完善和优化设备设施的功能，以满足运营实际需求，提升线路的运营水平。

关键词：氢能源、有轨电车、设计、注意事项

引言：随着国家对氢能源的日益重视，氢能源的应用范围逐步扩大，氢能源与有轨电车的结合就是氢能源在轨道交通领域的尝试，但氢能源有轨电车在国内的应用实例较少，相关标准、规范、经验仍在探索和积累中，在设计过程中难免出现与实际运营需求不相符的现象，对运营运作有较大影响。本文结合全球首条商业化运营的氢能源有轨电车线路——高明氢能源有轨电车的运营经验，从工务、机电、车辆三大专业浅谈有轨电车使用氢能源作为动力后的设计注意事项，希望在设计阶段完善和优化设备设施的功能，以满足运营实际需求，提升线路的运营水平。

一．工务专业

（一）建议车辆基地采用整体道床，减少后续碎石道床的捣固作业，因碎石道床捣固作业易产生火花，且氢能源具有易燃易爆的特性，因此对此类动火作业管控较严，特别在加氢岛附近的作业，在作业前需要排空加氢岛内的氢气。若作业时间较长，为避免空气进入涉氢设施，还需要排空氢气后注入氮气，待作业完毕再重复充排氢气，尽可能地将氮气排出，确保氢气的纯度满足要求。由此可见，采用碎石道床将不便于后续的维保作业。

（二）建议运用库设置全封闭的物理隔离并采用门禁、人脸识别等手段进行管控。运用库是氢能源有轨电车检修、停放的场所，因存在涉氢设备设施，是消防重点防护区域，对库房管理要求更为严格，因此建议在房建设计时对运用库设

置物理隔离，在满足消防疏散的前提下通过隔墙或护栏将封闭起来，同时通过设置门禁、人脸识别等手段对进出人员进行识别管理，避免未通过氢能源安全培训的人员擅自进入，进一步提升运用库的安全管控力度。

（三）建议在停车列检库设置露天线路并配置检修平台。在日常运营中会出现车辆顶部涉氢管路阀门需要进行维修更换的情况，此时需要关闭储氢瓶的阀门并排空管路的氢气。若在带顶棚的库内进行氢气排排放，容易在顶棚部位引起氢气聚集，存在较大安全风险，即使在顶部安装防爆风机也无法彻底消灭危险源，因此建议设置露天线路并配置检修平台，便于人员检修同时有利于氢气及时释放。

二．机电专业

（一）建议在运用库等涉氢区域设置火焰探测装置。目前高明有轨电车示范线的运用库设置了消火栓灭火系统、早期烟雾探测系统、氢气探测系统等消防设施，因氢气燃烧时具有无烟和燃烧速度快的特点，采用早期烟雾探测系统和氢气探测系统存在无法及时反映氢气泄漏的情况，但氢气燃烧时会产生淡蓝色火焰，设置火焰探测装置能及时发现氢气燃烧情况，因此建议在运用库内设置火焰探测装置，进一步提升氢气异常情况的监控效率，确保库房安全。

（二）建议在运用库等涉氢区域设置能与OCC和消防控制中心直接联络的防爆电话。鉴于氢气易燃易爆的特性，涉氢库房一般按甲类厂房设计，按现有规范进入库房内的电子电气设备均须具有防爆特性，因此日常使用的手机无法带进库内，进入库内的人员与OCC及消防控制中心的通话只能使用防爆对讲机，但并非每个进入库内的人员均携带防爆对讲机，当其遇到库内紧急情况时无法及时与OCC及控制中心通话，不利于紧急信息的报送，因此建议在运用库等涉氢区域设置能与OCC和消防控制中心直接联络的防爆电话，满足库内人员及时与OCC及控制中心通话的需求。

（三）建议在运用库等涉氢区域外设置库内照明和风机的就地控制箱或远程控制功能。目前高明有轨电车示范线的库房照明和风机均在库内设置了就地控制箱，此方式一方面由于涉氢区域管理较严，人员进出库区要求较多，不便于人员操作，另一方面当库区发生氢气泄漏紧急情况时，人员进入库区操作照明和风机

存在较大安全风险，因此建议在运用库等涉氢区域外设置库内照明和风机的就地控制箱，或在设备监控系统上增设远程开关功能，提高库内照明和风机操作的便利性和安全性。

三．车辆专业

（一）建议通过增加储氢瓶数量和容量提高氢能源有轨电车的续航能力。高明氢能源有轨电车共有6个储氢瓶组，每个氢瓶充装体积为140L，额定工作压力为35MPa，列车满氢状态下理论续航能力约100km，但综合季节特点、预留回厂加氢的余量、系统低压报警保护等因素，列车满氢状态下冬季的运行能力约80km，夏季的运行能力约60km。目前随着氢能源产业的发展，储氢瓶充装压力可达70MPa，因此可通过增加储氢瓶数量和容量提高氢能源有轨电车的续航能力，减少列车回厂加氢频率，进一步提升氢能源有轨电车的运营水平。

（二）建议增加车辆动力电池的冗余功能。高明氢能源有轨电车是通过燃料电池和动力电池经DC-DC装置配合为车辆提供混合动力，动力电池系统受整车能量控制器控制，根据动力电池系统当前状态进行充放电，为整车提供电能或吸收部分制动电能。当燃料电池出现故障时由动力电池单独提供动力确保列车回厂检修，但在实际运营时发现动力电池故障时列车只能通过紧急牵引模式或救援回厂，且现场故障频率较高，严重影响了列车的正常运行。因此建议增加车辆动力电池的冗余功能，降低动力电池故障对车辆的影响。

结束语：氢能源有轨电车与传统的城市轨道交通和以电驱动的有轨电车均存在差异，它既有有轨电车的特性，也具有氢能源的特性，因此在设计中应综合考虑，确保线路的设计满足实际运营需求，提高线路运营的安全性，降低后续的运营成本。