压缩空气用于混合动力机车
| 行业： | 运输机车行业 |
| 客户/地点/年份： | 阿尔斯通公司（ALSTOM），德国施滕达尔（Stendal），2013年 |
| 压缩空气的用途： | 控制气、工艺气 |
| 已安装产品： | CLEARPOINT，DRYPOINT M，BEKOMAT，ÖWAMAT |
在汽车工程领域，混合动力是一个时髦的概念；而在铁路领域，混合动力技术已经得到广泛应用——在最先进的机车上，柴油发电机和蓄电池的组合可节省高达 50%的燃料。机车上始终装有一个复杂的“移动式 ”压缩空气处理系统，用于运行液压制动器。
对于铁路模型爱好者而言，如果他们的梦想之地存在，那么德国马格德堡（Magdeburg）附近的施滕达尔（Stendal）无疑是最佳选择。在这片充满传统气息的土地上，阿尔斯通公司几十年来一直在研发生产用于铁路交通的机车。其中，调车机车可能是目前同类机车中最智能、最经济的机车，它采用了柴油发电机和蓄电池的混合动力技术。
法国阿尔斯通集团（ALSTOM）是全球知名的发电、能源传输和铁路基础设施设备制造商。该集团不仅建造了世界上速度最快的列车和运量最大的自动地铁，还在德国施滕达尔建造了创新的混合动力机车，展现了其在轨道交通领域的深厚实力和创新能力。
早在2006年，阿尔斯通机车服务公司（ALSTOM Locomotive Service）与德国铁路股份公司（Deutsche Bahn AG）的合资企业就已将联合驱动的概念具体化。那一年，阿尔斯通的工程师们成功地将第一台可运行的混合动力调车机车原型推上了铁轨。这台机车是基于经过验证的V100型机车的底盘框架建造的，配备了两个转向架。除了典型的柴油电力发电机外，还安装了大型蓄电池作为储能装置，以及一个全新开发的系统，用于处理机车和联挂货车所需的压缩空气制动系统。
从原型设计，到准备量产
阿尔斯通公司对其所生产的混合动力调车机车感到自豪，这些机车以其出色的性能和经济效益而著称：配备有230 kW的柴油发电机和蓄电池，特别适用于重型调车作业。环保且经济的柴油发电机不仅能够为蓄电池充电，还能在高负荷时期直接驱动电动机。在负荷较轻的情况下，机车能够仅依靠电池运行，相比传统的700 kW 调车机车，这款机车可以节省了30~50%的柴油消耗。
这款混合动力机车拥有220 kN的启动牵引力，最高时速可达到 60 km/h，并且能够在四个轴上平稳运行。
在调车运行过程中，机车的制动系统需要能够应对频繁的负载变化和方向调整。因此，在混合动力机车的早期开发阶段，压缩空气系统的处理性能和稳定性就成为了该公司关注的重点。
“移动式”压缩空气处理
在每台机车上，都装备了一个内部的“移动”压缩空气站，负责制动系统和挂车的压缩空气生成和处理工作，该空气站位于驾驶室的正后方。除了其外壳，这个压缩空气站都是露天安装的，因此会不断地受到各种天气和气候条件的影响。比如，在调车操作期间，气温可能会降到零度以下，而在北欧地区或者南半球的炎热国家以及亚洲地区使用时，它也可能遭受极端的高温。这些条件对于压缩空气处理的技术设备构成了巨大的挑战，并且对设备的性能和稳定性要求极高，不允许有任何的出错。
阿尔斯通公司选择了贝克欧科技作为合作伙伴。我们的评估团队很快意识到，如果要解决阿尔斯通公司的问题，除了要整合现有的加工组件外，还必须开发全新的设备版本，特别是在油水分离方面。
压缩空气工程师的综合规范文件
贝克欧科技自项目初期便参与了阿尔斯通混合动力机车的系统开发。在调车作业中，机车可能会长时间停留在一个位置，当环境温度在零度以下时，可能会导致压缩空气处理系统中的冷凝水结冰。为解决这一挑战，贝克欧科技必须为所有相关部件和管路配备加热系统。同时，所有已安装的冷凝液排水管都必须与压缩机控制装置相连，确保在机车电气系统可能发生故障或停运时，系统中的残余冷凝水能在结冰前通过遥控方式自动排出。
BEKOMAT® 自动排水器将冷凝水直接引入了 ÖWAMAT® 中进行油水分离。这些设备在研发设计时就已经充分考虑了环保和节水的需求，并严格遵循了可持续发展的原则。
我们的过滤技术方便用户快速更换过滤器，有利于减少废物处理。不仅过滤器的使用寿命远超传统的活性炭过滤器，在维护间隔上也得到了延长——而这正符合阿尔斯通对“移动式”压缩空气处理系统的要求；尤其是在机车上艰苦的工作环境下。为此，贝克欧科技为 ÖWAMAT® 自动排水器设计了防腐蚀、坚固耐用的不锈钢外壳。
狭窄的空间内实现完整的系统
不过，油水分离器只是混合动力机车压缩空气处理系统的最后一道工序，其设计为外置式安装。
带有第一个冷凝液排放口的 CLEARPOINT® 直接安装在螺杆空压机的后面；在机车空间有限的情况下，每一寸空间都至关重要——而该设备所需的安装空间极小，正是一款最适合的产品。
即便如此，在压缩机和水分离器周围还是留有足够的空间，不仅可以安装带有冷凝水排放口的超细过滤器，还能容纳两台贝克欧科技的 DRYPOINT® M 渗膜式干燥器。其中一台是配备了纳米过滤器的“加强版”。DRYPOINT® M 渗膜式干燥器 运用了贝克欧科技研发的"Twist 60"技术：膜元件由围绕内部芯管排列的中空纤维交错层组成。这种结构可以高效地利用物理作用机制，以较低的能耗实现压缩空气的干燥。在干燥过程中，部分压缩空气会在膜元件的出口区域持续分流，并在大气膨胀时用作再生空气或净化空气。
一切都是如此顺利
DRYPOINT® M 渗膜式干燥器具备了一系列优点，这些优点对于混合动力机车的应用至关重要：绝对的功能安全性、最高的可靠性。即便在非连续运行模式下，该干燥器也能迅速提供干燥的压缩空气；而且由于没有活动部件，它几乎不需要维护，也不会出现磨损问题。毕竟，在每辆机车上都配备一名压缩空气系统维修技术人员是不现实的。
因此，这一系统必须能够稳定且无故障地运行。迄今为止，阿尔斯通公司的所有混合动力机车都是如此。