能源、信息与轨道交通安全

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1、能源、信息与轨道交通安全目录一、历史悠久、与时俱进二、二十一世纪是能源危机和绿色能源革命的世纪三、绿色能源革命将深刻影响铁路和轨道交通的发展四、信息技术将促进铁路和轨道交通的现代化并确保其运输安全一、历史悠久、与时俱进铁路运输自1825年诞生以来，至今已有180多年的历史。至今仍然是许多国家运输的大动脉，仍然是生机勃勃，具有远大的发展前景。究其根源是铁路运输能够与时俱进，不断采用新的技术，改造自己，武装自己。从总体上来说，它经历了蒸汽机车时代、内燃机车、电力机车，到目前的高速列车时代，但铁路和轨道交通的经久不衰最根本

2、的原因是轮轨的摩擦系数小，能节省大量的能源，而且还能由多节车厢组成列车形成巨大的运输能力。节约能源是本世纪的头等大事。二、二十一世纪是能源危机和绿色能源革命的世纪在20世纪人类社会的科学技术得到了飞速的发展，从“爱因斯坦的相对论”到“宇宙飞船和空间站的建立”，从微电子技术的发明到每秒运行几十万亿次的计算机，由我国古代诗人李白所惊叹的“蜀道之难难于上青天”，到现代的“北京到成都，可以一天往返”，实际上这种现代文明是建筑在能源消耗提高的基础上。常规能源有尽时世界已探明石油储量只能供应41年。其中67％在中东，7～9％在里

3、海，27％分布在美国，俄罗斯，非洲，拉美和我国（我国只占3％）常规能源是指石油，天然气和煤炭，这是地球46亿年形成过程中太阳给予地球能源的储存。常规能源有尽时我国的能源状况现已探明，常规能源总量为一万亿吨标准煤，但目前可开采的总能源为1500亿吨标准煤。2003年我国常规能源消耗为16.78亿吨标准煤。2004年消耗常规能源已达19.6亿吨标准煤，进口原油1.6亿吨，成品油4000万吨常规能源有尽时我国电力供应以煤电为主，2002年我国SO2排放量高达1927万吨。2020年我国CO2排放量将居世界第一，环境污染，土

4、壤酸化，粮食减产，植被破坏，引发大量呼吸道疾病，威胁人民身体健康，而且温室效应将使世界环境产生剧烈变化，使人类生存受到威胁。隐藏的危机世界上为石油已经不宣而战。有的国家宣称，为“反恐”须驻兵马六甲海峡，甚至日本也宣称要派舰队到马六甲海峡保护日本的侨民。围绕里海的石油，许多国家发生了所谓的“颜色革命”我国进口石油90％通过海上运输，80％须经过马六甲海峡，形势十分严峻。2020年前，我国将新建27个百万级核电站，但只能节省1.2亿吨标准煤。我国天然铀短缺，进口铀的困难要更大一些。太阳给人类提供无尽的能源地球所接收的太阳

5、能功率平均每平方米为1353千瓦，这就是所谓的太阳常数。太阳每秒照射到地球上的能量约为500亿吨煤，比目前全人类的能耗量大3.5万倍。太阳内部的核聚变可以维持几百亿年，相对应人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭。太阳辐射在地球上的能量71％照在海洋上，所蒸发的水落在陆地上形成河流、湖泊为人类提供生存用水和带来所谓的水利发电。由于太阳照射产生各地区的温差，从而产生了风，甚至是飓风。它可给人类造成灾害，人们也可利用风能发电。太阳照在我们祖国的陆地上全年的辐射能相当于24000亿吨标准煤，为我国煤矿的储

6、存量的2.4倍。由于我国东部和西部地区地理情况不同，其接收太阳能的效率也不同。如下图所示。太阳给人类提供无尽的能源如何利用太阳的辐射能，目前比较成熟的就是光伏电池。一般是采用多晶硅制造的，它的转换效率也为10～15%，目前正在努力突破20％的关口。一种在单晶硅片上、下表面分别沉淀P型和N型非晶硅薄膜制成的HIT电池效率已达到21％；当今世界上光电转换效率最高的砷化镓多结太阳能电池在聚光265倍的阳光条件下，光电转换效率已高达35％，并正在向40％的新高峰攀登。其它多种多样的属于光电子领域的光伏电池正在研究之中。研究新

7、型光伏电池是绿色能源革命的主流目前的紧急任务就是降低制造光伏电池所消耗的能源，并降低其造价。如果能源消耗和造价能降低20倍，则光伏电池的发电造价可以优于目前火力发电的投资。随着这种光伏电池的推广应用和完善，它将成为绿色能源革命的主力军，最终能解决人类生存所面临的能源危机。北京交通大学将在这方面做出原创性的贡献。研究新型光伏电池是绿色能源革命的主流三、绿色能源革命将深刻影响铁路和轨道交通的发展由于本世纪能源的紧缺，中央制定了建立节约型社会的方针政策，轨道交通是有效节约能源的交通运输方式。所以在本世纪内，轨道交通将得到很

8、大的发展。同时，由于能源的匮乏，轨道交通客运的速度并不是越高越好。空气动力学家告诉我们，在空气稀薄的高空，导弹所消耗的能源与速度的立方成正比。如果在地面，则能源消耗与速度的几次方成正比有待于进一步研究。所以在不同的运输距离应有不同的最佳速度。三、绿色能源革命将深刻影响铁路和轨道交通的发展在本世纪的末叶，人类消耗的能源将主要依靠太阳能电池，这必将