燃料电池大巴在芝加哥和温哥华市实际运行小结

1.      项目基本情况简介

1996年6月由加拿大巴拉德动力公司与两个公交公司---芝加哥公交署和温哥华海岸山地公共汽车公司,达成一项四年的合作计划,开发六辆燃料电池大巴,分别在两市(各三辆),进行为期两年的实际运行试验。这项计划得到加拿大大不列颠哥伦比亚省，美国伊利诺斯州东北地区交通局和美国联邦交通管理局的资助。

1-1  合作计划的目标

l      在实际的每天运行条件下,了解燃料电池技术,并把其试验结果,给下一阶段燃料电池发动机和部件研制时，提供改进意见。

l      了解燃料电池巴士的性能、故障、和运行成本。

l      更好地了解燃料电池巴士实际运行时，对基础设施的要求。

l      为燃料电池巴士进入市场作准备。

l      对公众进行燃料电池巴士安全性和可靠性的宣传、教育。

l      对进行燃料电池巴士潜在的用户进行培训。

1-2  主要参加单位

参加这项计划的几个单位，除巴拉德动力公司已为大家所熟悉外，其他几个主要参加单位简介如下：

l      芝加哥公交署(Chicago Transit Authority, CTA)，是全美第二大公交公司，其服务地区人口为370万，包括芝加哥市和38个郊区，它共有1875辆柴油巴士及1190辆有轨电车，134条公交线路，平均每天行驶30.6万公里，7条有轨电车线路，平均每天行驶29.1万公里，周一至周五，平均每天100万人乘公共汽车，50万人乘有轨电车。

l      海岸山地巴士公司（Coat Mountain Bu Company简称CMBC）,它是温哥华交通局下的一个分部，有750辆柴油巴士，50辆压缩天然气巴士，244辆无轨电车，是加拿大第三大公交车队。

l      斯脱雅特能源公司（Ctuart Energy），是全球用电解水方法制氢的技术领先公司，位于多伦多市，它给温哥华的CMBC提供电解水制氢和加氢设备。

l      气体产品和化学公司（Air Products and Chemicals，Inc.）是世界知名的工业气体生产设备制造企业，位于美国宾夕法尼亚州阿灵顿市，它给芝加哥公交署提供加氢设备，并对氢气生产、运输、储存和安全提供技术支持。

1-3   研制的燃料电池大巴

      研制的燃料电池大巴是美国New Flyer Industries 公司生产的H40FL型大巴基础上改装的，巴拉德动力公司提供的燃料电池功率为202Kw,电压650V，

燃料电池的能量转换效率在低负荷时为60%，满负荷时为40%，交流驱动电机经传动系统减速及差速器，由后轮驱动，有9个置于车顶上的高压氢气瓶给燃料电池供氢。高压氢气瓶是由铝胆外缠绕增强纤维制成，瓶内氢气的压力为250大气压力，携带氢的重量为52公斤，一次加氢可走约400公里，燃料电池，电驱动等都在车的后部，故后部的承载车架、后窗等都作了相应改动。

1-4            三阶段试验的进程

整个项目的进程可分为四个阶段。其中三个是运行试验阶段。

l      1996年6月~1997年6月  样车研制

l      1997年6月~1997年12月 样车调试和交货前的试运行

l      1998年1月~1998年3~6月 不收费的培训性的试运行

l      1998年3~6月至2000年6月 收费的实际运行

1-5            总体评价
   两年的实际运行试验获得很好的评价。芝加哥公交署的总裁Frank Krusei说：“这是一个十分成功的试验，……对芝加哥，对城市和我们地区，对我们的乘客和雇员，每一个人都十分喜欢它，乘坐这种巴士感到激动，这次试验清楚地表明燃料电池巴士用于公交车没有问题……，真正的问题是要多久，我们才能继续使用这种公交车，并让它加入全美及全球的公交车行列。”
  海岸山地巴士公司的总裁兼首席执行官Dave Stumpo说：“这个项目取得巨大的成功，它证实了燃料电池巴士可以在公交中实际应用，我们的乘客十分乐意接受它。”
  高度的评价还来自司机、乘客及参与合作的几个单位。这里不再一一列举。这次试验的许多成果已为下一代新开发的燃料电池巴士所采用。

2．实际运行试验结果

  与现有的柴油车、压缩天然气车进行相应的性能对比是巴拉德巴士实际试验项目的一个主要部分。性能对比的项目有：加速性、初始成本、工作成本、可靠性、噪音水平、添加燃料的基础设施以及载客能力等。被试验的公共汽车在固定的线路上运营，温哥华和芝加哥两地的乘务人员在噪音和舒适水平方面的体验都是很有实际经验的。有时，乘客们为了乘坐燃料电池汽车，故意让柴油公共汽车通过而不上车。有些人预先用电话了解好行车路线，以保证下一班车是零污染公共汽车。

2－1 噪音水平

燃料电池公共汽车噪音比柴油车和压缩天然气车要低，相当安静。见上图。

2－2 加速性

加速到20 mph (32 km/h)所需时间，与柴油车大致相等。

加速到30 mph (48 km/h)和加速到40 mph (64 km/h)所需时间，则大于柴油和压缩天然气公共汽车，主要是由于燃料电池公共汽车比较重。其内部空间、座位、外观与柴油车比变化不大，但比起柴油车和压缩天然气车来，对司机和乘客的考虑，则更周到。

2－3 重量

对于标准的NEW FLYER 公共汽车 外部和内部尺寸是一样的，由于燃料电池系统比较重，减少了30个乘客座位，装有40个乘客座位的燃料电池公共汽车与装有70个乘客座位的压缩天然气车重量相等。

2－4 爬坡能力

上图所示为在不同坡道下公共汽车可以行驶的速度计算值，燃料电池公共汽车实测的数据点也在图中给出（见图中三角黑点），它表明在车总重为17顿时，可以上12%的坡道，已超过温哥华公交公司提出的要求。

要求。

2－5 车辆运行性能（行驶里程）

  燃料电池巴士试验要求每辆车，每天工作四到六小时。上图是温哥华（Vancouver）和芝加哥(Chicago)两地车队每辆车行驶里程，从图可看出温哥华车队的车辆运行时间和可靠性明显好于芝加哥。这是由于芝加哥车队早于温哥华六个月开始试运行，反映了温哥华学习芝加哥经验和在试验过程中不断改进操作的重要性。

2－6 出勤率

  出勤率定义为：实际出车日数与与预定收费运行日数的百分比。图示为两地区出勤率图。芝加哥的平均出勤率为56%，而温哥华为55%。提高维护水平、系统升级、系统和车辆故障等，比予计的多，这是影响出勤率的主要因素。

2－7 可靠性

在试运行过程中，燃料电池巴士出了不少故障，这是可以理解的，试运行期间，一些新的更简单的部件更换旧的。故障的统计分析已提供给有关方面，作为下一代燃料电池巴士设计改进的参考。BALLARD 和 XCELLSE公司为了保证公共汽车能正常工作，建立了一个非常大胆的计划，监控燃料电池系统的所有元件，其总数约每辆车为1500个。表中非故障事件是指，燃料电池及其系统的故障，但这些故障并不引起路上抛锚。在温哥华由于系统改进较早，因此在试验的末期，路上抛锚里程间隔比较大，十分令人鼓午。

2－8 加添燃料的装置

在温哥华，氢是由电解水而得到的。早期的加氢系统，由于受生产率及地面储存设备的限制，要花约四小时才能加满一辆车，目前，大约不到十分钟就可加满一辆车。芝加哥使用液态氢，液氢是由加拿大安大略南部一个制氢厂供应的，并采用Air Product 公司的装置，使加氢的操作基本上与加压缩天然气相同，大约十五分钟就可加好一辆车。左图为芝加哥加氢站，右图为温哥华加氢站。

2－9 车辆成本

     客运公司在为它的车队，定购一辆巴士时，通常购车资金和运行成本这两方面都要考虑。燃料电池巴士项目，关注的焦点并不是要去定位一辆巴士的销售价格，而是要去模清燃料电池巴士工作成本的底线。但是，当燃料电池巴士的技术已进步到要从研究开发迈入商业化阶段时，我们还是要对它的销售价格和使用成本作一定位。

估计在2002年底2003年初，在北美和欧洲的街道上，将会有装有XCELLSIS发动机的燃料电池巴士在运营。随着燃料电池巴士技术上的进步和大量生产，估计大约生产了1500辆之后，装有XCELLSIS发动机和Ballard燃料电池堆的燃料电池巴士，其售价将降落到可与压缩天然气巴士相比的价位。

2－10 使用成本

目前，燃料电池巴士的使用成本比柴油的和压缩天然气巴士的为高。希望大约生产1500辆车以后，它可以与压缩天然气巴士的使用成本相当。

                                                    伦景光  朱家琏编