省钱王油电混合动力车系统 ----车旁有“电尾巴”，路面有“供电栏”
“一种电动汽车及其供电栏” 专利项目建议书
南柳高速公路供电栏投资回收期约3.3年、年增利2520万元
广深高速公路供电栏投资回收期约1.9年、年增利6000万元
各种大客、货车（10吨）将年净省钱3万元/辆、排放近于零
南宁市公交道供电栏投资回收期约3年、年增利2300万元
公交车改装费回收期约1.9年、年净省2.1万元/辆、减排60%
（关键词） 节能减排  油电混合动力车  触线无电供电栏  低成本  建议
1  项目背景
目前因为燃油车污染排放严重和运行费用较高，各种节能减排的新车不断涌现，如燃气车和形式不同的电动车。但是，燃气车仍旧排放不少二氧化碳，尤其是“它排放出的大量特细颗粒，极易被人体吸收，令人呼吸困难，甚至引发肺癌或心脏病。”，并且气价也将不再低廉（国家“发改委计划每年燃气价格逐步上浮5%～8%”）；甲醇、二甲醚汽车用的也是不可再生能源，仍有一定的污染。各种现有的电池车成本高、竞争力差、不能大批量推广生产使用。例如，武汉“二汽”研制成功的“油电混合动力公交车”，虽然“减少温室气体排放30％，降低燃油消耗30％”，但成本增加30%；有汽车行业后起之秀之称的、被“股神“巴菲特相中了的深圳比亚迪股份公司，虽然能生产出号称世界最先进的磷酸铁锂动力电池轿车，但其价格增加5～8万元/辆。
用于城市的公共无轨电车，有零排放、噪音低、起动上坡快，用的是可再生价格较低的电能，但由于其架空供电触线电网建造和维护成本高、机动性差、不能通用于各种大小型车并严重影响街道上空景观和路边的大树，而使得其普及率远不如燃油车。虽然如此,近年因环保意识增强，“北京、上海、广州等城市开始重新评价和认识无轨电车，带头加大无轨电车的投资和建设力度。如武汉市2000年增加了33辆无轨电车，2001年又投入1500万元用于电车更新和改造，并增加了51辆新车。另外，该市还计划在“十五”期间，发展电车线路50公里，新增电车200辆。1999年，广州市政府投入7000万元，发展无轨电车。同年，北京市政府投放新型高档辅源电车50辆，在王府井大街开辟无轨电车专用道。1997年洛阳市投入1300万元，改造线路，新增45辆无轨电车，无轨电车已占公交车辆总数的20％。1996年拆除无轨电车的南京市，正计划复建。”南京市“政府相关部门非常重视，也将恢复电车列入五年工作计划，打算在一定时间内，将南京的电车发展到全市公交车总数的20％左右。”。
电动车直接用电网电应该是正确的努力方向。化学电池自重和充放电要使车子增耗20%～30%的电能，用高效油、气机发电的能量损耗更大，而一般无轨电车电网电的电损仅为10%。显而易见，直接用电网电应有大潜力可挖掘。地球上宝贵的石油和煤炭已经不多了, 要给子孙后代留一些了!交通各种新能源中，陆地交通电气化为主已势在必行。这样，对于上述无轨电车架空线网现存问题，若有重大突破，将是陆地交通电气化进程的一个里程碑！
2   发明的主要内容
为解决好上述的电动车电力供给问题，本发明（专利号200820006543.4，200820131997.4；专利申请号200710194642.X，200710188691.2， 200910113836.1，200920140459.6，200910113906.3，200920140564.X等）提供了从侧面受电的无轨电动车及其供电触线在路面的一个系统，其主要内容是：
2．1 用于驱车行驶的电机,是与车变速器中间轴传动连接的一种组合电机。
2．2 无轨电动车侧面装有受电杆，受电杆外端头有电滑块，受电时电滑块与配套使用的供电栏触线滑动接触，受电杆外端头还装有用于使电滑块能够完成碰接该触线过程的定位滚轮。
2．3  为了减小颠簸幅度使定位滚轮能容易到位，并使各种车都容易方便安装受电杆，受电杆内端头转杆不是安装在车底盘而是通过一套特殊的机构铰连并支撑在车后轮毂上，该转杆上套有使受电杆向车外摆开的扭转弹簧。
2．4  一种上述无轨电动车行驶中使用的供电栏(一般高度约800毫米,宽度为450～600毫米)，其中装有让给无轨电动车电滑块滑动接触的触线及其支座，支座安装在道路地面上；位于触线下方，有在该支座上的让定位滚轮定位的斜壁面和止位壁面。显然，上述车子与之配套使用，原先高度不确定的定位滚轮在斜壁面的作用下可向上滑到止位壁面，电滑块就能够与触线正常碰接。
2．5 供电栏的较高电压触线是分段断开绝缘连接的，并且每段各有一条与其相连的馈引线；触线上方，有装在该支座上的底面凹进去的触线盖，在触线盖和触线之间有装在支座上的挡板。较高电压触线躲藏在触线盖的凹底面中部与挡板之间，能避免“人体无意触电”，这种供电栏适于高速公路中间。
2．6  在上述供电栏的基础上改进为所谓“触线无电供电栏”（行驶中车前后触线无电，车停约2秒后触线无电）：其较高电压的每段触线与馈引线之间，是通过各自的电开关来连接的；在供电栏上，该每个电开关都有通电按键和断电器。行驶的车子电滑块下的定位滚轮从后到前逐个触按各通电按键，并且带动断电器使较高电压各段触线从后到前逐个通电延时约2秒断电。这种供电栏适于高速公路边和非高速公路上。
等等。
经广西科技情报所查新，本项目技术“在国内公开文献中未见有报道”。
本项目各个专利说明书，给出了实施例各个主要零部件装配图。现已完成电机以外的零件图,并已将一辆公交车成功改装为电池油电车,可实施性强。
3  本项目的先进性
本项目很好地解决了在道路地面上供电的全部难题。它有下列十大优点：
3．1 供电栏符合国家有关安全规范、安全可靠性好：有多重保险，以确保受电杆不碰到行人和其它车；道路上的“触线无电供电栏”，行驶中车前后触线无电，车停约2秒后触线无电，调皮小孩或低智人从路边跑到供电栏旁并准确地用手或金属杆伸进栏内窄缝去碰触电的可能性等于零；该供电栏在交通事故中被碰撞损坏时，有相应一小段供电栏馈线和馈引线自动断电，可避免触电增加损失；由于无架空线，不存在受电器与架空高压线碰触的可能性（重庆、西安等地曾因此多次有人伤亡），电驱动系统尽可能采用了成熟的现有技术。
3．2供电栏兼有道路隔离栏的作用，有效地减少占道行驶和违规掉头等交通违规现象。可合理布局，按道路实况将该供电栏分成长短不同的若干段，在影响各种车辆、行人的交通（例如拐弯、掉头等）之处不装供电栏；许多不宜装架空线处（如树多道路和大桥上）都可装上供电栏；除了路口等一些地方，高速公路和大多数较宽的公交道都可安装供电栏。
3．3由于平均约6米长供电栏中至少有一条将触、馈线连接的约半米长的馈引线,一辆车行驶用电时,其边上约12米长触线有电流通过,触线电损少到可以忽略不计而只用计算馈线电损，电网电损因此从普通无轨电车的10%降至4%。。
3．4车子可随意与电网快速合、离通断电，超车随意；当车子接近供电栏头端需要受电时，受电杆可自动摆开使其外端的电滑块准确地进入栏内预定位置，与触线碰触力只需几百克（现有无轨电车需5～8千克）；当车子离开供电栏时，受电杆可及时自动收拢回；触线水平晃动幅度是现有无轨电车的零头以下，车速度应可快至120千米/时以上,而现有无轨电车车速想要再快则较难。
3．5供电栏将使大货车电气化成为现实。目前尚未见有油电或纯电池大货车问世，应该主要是由于电池容量不够大所致。
3．6车子受电器和供电栏具有负面影响小、简单低成本、易于维护、使用寿命长、通用于各种大小型纯电池车和油（气）电混合动力车等性能。当车子需要断电，例如即要离开供电栏时，受电杆会快速自动收拢后进入车内（改装的车子宽度只增加0.07米，新车宽度可不增加）。由于复杂度、难度和技术要求均变小，例如触线对强度要求低，又不受日晒雨淋，供电栏电网比无轨电车架空电网建造维护成本低得多，需要移动供电栏在路上的位置时难度不大。
3．7不但不影响道路上空景观和路边的大树，约0.8米高的供电栏上还可摆放花盆或画画，美化了道路景观；供电栏上还可涂广告，以增加经济社会效益。
3．8将大客、货、公交车改装成油电车,只是将特制的电驱动系统与车变速器中间轴传动连接,受电器装上,对原车零部件改动少,总成本仅约增4万元/辆。
3．9按柴油5元/升、电0.7元/度估计，采用本人专利的油电混合动力车，与相应现有燃油车比，加上供电栏使用费用后，高速公路大客货车还能年净省钱3万元/辆,公交车还能年净省钱2.1万元/辆(具体见下面分析)；接近零排放、噪音低、起动上坡快，用的是可再生的电能；由于大多数路段可以安装供电栏，直接用的电网电可占总能耗的80%。对于高速公路，直接用的电网电可占总能耗的95%以上；采用本方案的主要在高速公路行驶的油电混合动力客、货车，与相应现有燃油车比，加上供电栏费用后总费用减少近四成；而且，发动机几乎不用大修。
3．10与现有油（气）电混合动力车、纯电池车比,由于可以主要直接用电网电,运行成本大幅度降低。各种现有油（气）电混合动力车、纯电池车，只要配套安装了本受电器（对于交流电供电栏，用直流电的车还要装有整流器），就可主要由供电栏供电，又可边行驶边充电,即供电栏是不用另花时间的充电站，电池无需频繁更新和维护，总费用将与燃油（气）车相当或更低。各种电动汽车，特别是各种电动大客货车，在高速公路和城市公交道路上的大批量推广有了快速实现的可能。尤其是对于高速公路，每公里增加30万元～80万元的供电栏的造价(见下面分析)，只是一般高速公路现造价2000～4000万元/公里的小零头，实施起来难度不是太大的。
预计不久，供电栏的铺设将在城际高速公路和城市道路上出现，并随着国家电网变强大而不断扩展，各种城内城际客货车、公交车、出租车等也将陆续以电气化为主。本项目将显示出十分巨大的社会经济效益和深远广阔的前景！
五个问题的说明
⑴车站处的安全  在车站人们上车处是不安装供电栏的，车要用油或非电网电慢速行驶到车站前路中间无人的供电栏边，车受电器才由供电栏边的设施控制自动伸出车外由“触线无电供电栏”供电，这样车站就完全不存在人们由供电栏触电的可能性。为少用油加速，车起步后低速至附近供电栏旁才用电加速行驶。
⑵供电栏的适应面   行驶路线较固定的商用重型车最应使用供电栏，因为这种车最希望取长补短降低成本。供电栏电源与机动性较好的油、气和电池等非供电栏能源相比，有着价格便宜的优点，最好的办法是在确保安全并没有其它不方便时由供电栏供电；其它时候，则用非供电栏能源。由于高速公路比公交路面状况较简单，所以，较适宜安装供电栏的道路依次为高速公路、快速公交道、普通公交道；与供电栏配用的是油电、或电网电池混合动力车。
⑶供电栏在道路上的位置   在高速公路上,供电栏在中间的是两面供电栏,一条路只需一条；供电栏在路边的是单面供电栏,一条路左右各一条，费用比单条两面供电栏增加近一倍,但为不影响时速100千米以上小客车的行驶,大客货车用的供电栏只能在路边封闭栏旁,或用供电栏代替路边封闭栏。这样，安装供电栏时对路上行车的影响也很小。油电车行驶中，对于前面的慢车或停车等障碍物，如同一般车那样超或绕过去就是了，届时，车右边的受电杆自动收拢后按司机操作恢复伸展与供电栏结合。
在公交道上，供电栏位置如何?是在路中间还是在快慢车道之间？这要比在高速公路上复杂许多,要现场调查研究根据实况确定。
⑷供电制式    现确定用380V四线制交流电，而不参照用一般无轨电车的600V直流电或电力机车的单相高压交流电。理由:
（4．1）美国的电动车用交流电,北京、广州也开始采用交流电无轨电车。 “美国的动力系统是交流系统，优点是重量轻、体积小、转速高；缺点是低速时输出转矩小，使得车的爬坡能力差，只有在中间这段速度效率比较好；” 广州新型电车选用了80kW 的交流电动机，电控系统采用由株洲南车集团与广州市电车公司联合开发的交流变频电控系统。预计我国电动汽车和无轨电车将来会以交流电为主。
（4．2）采用三相异步电动机较直流电机优点较多。 “交-直-交流电力机车采用交流无整流子牵引电动机（即三相异步电动机），这种电动机在制造、性能、功能，体积、重量、成本、维护及可靠性等方面远比整流子电机优越得多。它之所以迟迟不能在电力机车上应用，主要原因是调速比较困难。”若用无刷电机，不但需要整流，而且大功率驱动器贵又不够成熟。其实对于油电车来说, 异步电机调速问题可用简单办法解决:油电门合二为一，按油车操作不变，起步加速可以电与油共同驱车；均速时全用电，要减速时变成相应的慢档或踩刹车即可，充分利用了油车变速器等现有的资源，从经济上考虑可省去复杂贵重时髦的变频调速器，而且，司机的操作习惯基本不变，有利于行车安全。特别是对于常在高速公路上跑的油电车，调速次数很少,更应省去调速器。去年底，本文作者在南宁市试制初步成功的油电公交车,已证明这样的油电合一调速方法经济可行。另外，由于变压器比相应功率的整流变压器便宜，又没有整流损耗，用交流电的优势显然。
（4．3）若像铁路机车一样用单相高压交流电，需在车上装贵、大、重的“劈相机”，这对多数油电车来说是不可行的,而在供电栏内部安装8条触线和4条馈线，外观上较复杂，却是较经济可行的。在高速路沿途应有向供电栏供电的高压线及变压器。与相应600V电车架空线比较,供电栏每段前后绝缘馈线长度小得多，每段前后绝缘触线长度可小至12米,于是电流循环路径长度也相应小至一半以下，较低的电压增加的损耗已被冲销；安装的12条电线是躲藏在供电栏内不影响美观。这样的优异特性,使得实施四线制的负面影响不大。在高速公路，对于这四线制，更宜采用分散供电的办法，初步打算，路边变压器的供电半径为500米,即每1000米安装一台（可加一台备用）,馈线1000米长一段,触线12米长一段, 电流循环路径平均长约512米，与一般工厂内的路径长差不多。
（4．4）本油电车及其供电栏系统不但比一般无轨电车系统简单通用节能,而且绝大多数电器及其零部件，可采用技术十分成熟的380V交流电相应电器及其零部件。这样，与用600V直流电比较，不仅大大降低电动汽车生产、改装和维护成本，而且安全可靠系数显然较高，人们容易接受。这特别有利于本项目的大规模快速推广，效益回报快，降低了本项目的投资风险。
⑸ 对城市公交的预期   
至少在近期，城市公交供电栏＋油电车的模式是最省钱的。因为油电车如上所述可在近期低成本地批量生产或用旧车改装而来。由于供电栏是寿命几十年的通用基础设备，不管是近期还是将来，都可供油电车和纯电池车共用。这样，只要在最方便装上供电栏的公交道（平均约占总长的50%,一般市中心占20%、离市中心越远比例越高,至城环路则可占95%，）装上供电栏，就能使公交低成本还省钱地节油减排60%（具体见下面分析。由于经常可以在用电不用油时才加速，则省油率可增至60%）。
将来，若电池车成本大幅度下降,供电栏＋纯电池车｛特别是超级电容电池车（简称电容车）｝才可能是城市公交的主流。电容电池比化学电池有许多优点，电容车的主要缺点电池体积大、成本高、一次充电路程太短、在车站超快速充电造成电网难承受的用电峰值。若用上供电栏，它的后两个问题完全解决而可能优于其它电池车。与纯电池车相配的公交道供电栏的分布可以稀疏至只占道路总长的30%以下。这样在公交道上安装供电栏的可行性大大增强。虽然纯电车成本比油电车的高得多，又没有旧车可改装，但供电栏＋纯电池车的模式具有对供电栏总长度要求低、零排放等优点，所以在将来，供电栏＋低成本纯电池车成为城市公交主流是可能的。
4  项目的效益
下面的分析，按柴油5元/升、电0.7元/度估计，并按供电栏投资管理人和油电车主承担的风险大小合理分配项目效益。另外，由于现有高压输电线一般跟着公路和铁路边走，而不需专配，政策上又已取消增容费，所以供电栏及其变压器以外的电网投资不大而暂不计在内。
4．1项目用在南柳高速公路时的效益举例比较
供电栏的单位成本估计  单边供电栏重量为100KG/米，按水泥预制品价格30元/100KG计, 水泥预制品35元/米，4条触线约25元/米、4条馈线约80元/米，交流变压器2万元/公里=20元/米，其它10元/米，共170元/米，路左右各一条，即每米路供电栏的单位成本340元，即34万元/公里。
普通柴油10米大客车  70万公里（报废数）油费87.5万元/辆（按百公里耗油25升，5元/升计），发动机大修费1.5万元/辆，70万公里费用合计89万元/辆。
    可由供电栏供电的油电混合动力10米大客车  改装费（购车费差）4万元/辆，供电栏使用费25万元/ 70万千米辆，70万公里（报废数，约10年）油费4.5万元/辆(按5%路程用油计)，66．5万千米电费(按95%路程用电计) 28万元/辆，70万千米或10年费用合计61.5万元/辆。
比较结论: 可由供电栏供电的油电混合动力10米大客车70万千米净省费用89-61.5=27.5万元/辆，可计作年净省2.75万元/辆。
供电栏的投资效益  按上述数据,计得南柳高速公路上全程供电栏的投资效益如下：
从网上调查统计得知，南柳高速公路总长约245千米，日均车流量5000辆以上；在自治区内往返的南宁市各客货运站客货大车，从南柳高速公路进出约440车次/日（其中大客车290车次/日）。若这些车都已改装成本油电车,则南柳高速公路可向这些车收取供电栏使用费共为245千米×440/日×25元/ 70千米＝3.85万元/日＝1350万元/年。245千米供电栏总投资应为34万元/千米×245千米＝8330万元,设维护等费用180万元/年,则投资回收期为8330万元÷（1350-180）万元/年≈7.1年,之后年增利1170万元/年。
若其它城市改装成本油电车的客货大车，从南柳高速公路进出也达440车次/日，则共可收取供电栏使用费为2700万元/年，投资回收期为8330万元÷（2700-180万元/年）≈3.3年,之后年增利2520万元/年。
4．2 项目用在广东广深高速公路时的效益举例比较
供电栏的成本估计   由于广深高速公路上大客货车较多，电缆加粗、变压器加大，投资费用可加1.5倍取85万元/ 千米，由于车多供电栏效益好, 供电栏使用费可较南柳高速公路少20%,即取20元/ 70千米辆。于是用其供电栏的大客、货车（按10吨车计）相应比上述的年净省较多,可取3万元/辆。
这样,计得广深高速公路上全程装上供电栏的效益如下：
从网上调查统计得知，广深高速公路总长约120千米，日均车流量15万辆以上；设从广深高速公路进出的各客货运站客、货大车占15万辆的0.67%,即一万辆, 其中若有2500辆已改装为本油电车,则广深高速公路可向5000车次收取供电栏使用费共为120千米×5000/日×20元/ 70千米＝17.14万元/日＝6000万元/年。120千米供电栏总投资应为85万元/千米×120千米＝10200万元,设维护等费用500万元/年,则投资回收期为10200万元÷（6000-500）万元/年＝1.9年,之后,年增利6000万元/年。
4．3项目用在南宁市公交的效益分析
公交道供电栏效益(万元 )  按南宁市公交道总长400千米的50%装上供电栏(市中心和郊区分别为20%和80%)、供电栏投资34/千米计，供电栏总投资为200×34＝6800。供电栏业主向公交公司收取供电栏使用费1.2/辆年。若有2000辆公交车（占总数80%）改装成油电车，则供电栏使用费1.2×2000＝2400，维护费100/年,即利润2300万元/年、投资回收期3年。
每辆公交车的年效益分析(万元 )
不用供电栏的开支9,其中油费8.9、发动机大修费0.1。用供电栏的开支6.9,其中改装费0.4、油费8.9×40%＝3.6（由于尽可能在加速、上坡时主要用电，则省油率可增至60%）、电费按下节中电费的60%计为1.7、供电栏使用费1.2。这样，每辆公交车的年省钱9－6.9＝2.1万元、改装费回收期1.9年。
4．4  磷酸铁锂电池电动公交车可否由供电栏供电的10年经济性比较（以与安凯8米发动机后置公交车总重相当的车为例；行内多数认为磷酸铁锂电池综合性能最优,是当今最先进的电池）：
现有磷酸铁锂电池电动公交车  总费用229.5万元/辆,购车费（按电池费40万元/套计）80万元/辆,电池使用寿命(按300千米/辆天,2.5年(按充电3次/天， 2625次/2.5年,换3次计) 换电池费用120万元/辆,充电设施费0.5万元/辆,电费29万元/辆。
可由供电栏供电的磷酸铁锂电池电动公交车  总费用124万元/辆，其中，购车费81万元/辆（设其中受电器1万元），电池使用寿命(按300千米/辆天计) 10年， 供电栏使用费14万元/辆10年，电费29万元/辆。
结论：磷酸铁锂电池电动公交车可由供电栏供电的净省105.5万元/辆。
从上述可知，较好方案是采用本专利的“油电混合动力车及其供电栏”。此油电混合动力车可参照本人在2008年已改装成功的 “油电双动力公交车”（专利号2008200065434等），对各种新旧大客、货车进行改装（只加装驱车电机及其控制系统，不装电池）。
（备注： 据报道“目前公交车每百公里消耗汽油约30公升，按公交用油3．4元／公升计算，花费超过了100元，而新型电车每百公里耗电在65度左右，即使按南京工业用电最高每度0．689元计算，电车每百公里的花费仅需45元左右，不到汽油车的二分之一。” 上面表中的电费均是按此报道内容推算得的。）
4. 5  对于经营改装车的单位,一年只要改装1000辆，年利润1000万元。
4．6  对采用此项目的汽车制造公司,年新增产值为10亿元(按年产2万辆新油电大车，每辆新增产值5万元计) ，年新增利润3亿元（按1.5万元／辆）。
4. 7  一家高速公路运输公司若改装100台客、货车（10吨）为本油电车，一年就净省钱为300万元，十年净省钱3000元。
4. 8  减排：城际车排放减少95%以上，公交车排放减少80%。
4．9  发动机寿命大幅度延长，在报废前一般一次大修都不用。
4．10  电力需求将大幅度增加，有力地促进电力工业发展和电网的发达。
5   项目国内市场前景
5. 1  在高速公路运输方面   全国高速公路现有约5万千米，计划在2030年有8.5万千米。目前广西已建成通车高速公路1411公里，到2010年，高速公路通车里程将突破3000公里，至2020年，高速公路将达5590公里。
5. 2 在城市公交方面  近两年全国公交客车每年新增和更新总量仍然达到约５万辆，全国现有公交车约40万辆，“公交优先”已成为各地共识，各级政府都把提升公交客车的形象当作城市建设的主要内容来抓，舍得下大力气投资。
当前国家大规模增加投资、拉动内需，将节能减排作为考核政府的重要内容,并对电动汽车等新能源减排汽车给予财政补贴：“……最高补贴额分别为8万元/辆和42万元/辆；纯电动汽车补贴标准为50万元/辆；”，这样,本项目的推广很可能会得到各地政府的有力扶持而大规模展开!!
由上述分析可知，本项目显然是实现大货、客、公交车及其高速公路和公交道路电气化的一个多快好省方案，效益的远景广阔巨大。
6  建议
建议并欢迎各政府、投资公司、供电、汽车制造、高速公路和公交公司等有关单位，给予重视，早日采取一些相应的调查研究措施，指定相关领导专家与本人交流研讨（本人将展示样车和全套设计工程图纸并就各种技术细节和问题给予答辩），协商具体合作事宜，列入项目计划 ，给予资金等实质支持，从点到面、实施进一步开发，争取本项目能参加2010年上海世博会。
按8万元/辆的国家补助标准(见上述), 若南宁市2000辆公交车改装为油电车,国家应补助共1.6亿元,而上述南宁市供电栏和公交车改装投资总共仅1.48亿元!所以,先抓此项目的城市,主要风险由中央承担,何乐不为?
先入为主，机不可失，时不再来！率先合作投资者，是对交通运输电气化的重大贡献,并将抱回一个大金娃娃！！

南宁市赛先生科技开发有限公司
本项目专利权（申请）人：陆中源
（广西轻工节能技术服务总站退休高级工程师
原广西轻工业厅职工技协秘书长）            
                                             2009年5月21日
陆中源联系地址：邮编530023 广西南宁市建政路49号广西轻工业局
小灵通：0771—3098769， 13471157966  E: gglu066@126.com...

“一种电动汽车及其路面供电触点线”
重大节能减排项目建议书
摘要: “一种电动汽车及其路面供电触点线”是新型电动汽车系统,其车体上装有可从路边大电网取电的接电器，接电器位于车辆底盘下部,主要由高、低压接电滑块构成,滑块底面前端有过障斜面和排障斜面；触点线是由多个触点单元排列连接而成的，一个触点单元至少包括有：触头、弹性密封罩、密封室、触头座、弹簧；除了突出于路表面的仅约25毫米左右的触头外，触点线其它部分埋设在路表面下。触点线分段与路边电网相连。触头不怕车压人踩水泡，车可触之而用电网电,人却难触电而极安全！触点线不占道路空间，触头被压时缩进路面下，路上各种车照旧行驶;车和触点线极安全低成本地通用于各种大小型车和城乡的高等级道路;有希望进行基本自动化生产和安装;近于零排放；项目仅在中国的年纯效益将近千亿元；虽然在少数路段和极少出现的大积雨或大积雪路段上不宜用网电行驶，但仍然要估计到，这就是公路运输电气化最理想的基本方案！它将对全球的汽车、公路和电力行业产生难以估量的现实和深远影响！建议政府和其它有关单位尽快来联系，组织或联合投资实施。
关键词： 节能减排  电动汽车  供电触点线  安全高效益  建议
1  项目背景
目前燃油车污染排放严重和运行费用较高，而出现了燃气车和各种电动车等新能源车。但是，燃气车仍旧排放不少二氧化碳，尤其是“它排放出的大量特细颗粒，极易被人体吸收，令人呼吸困难，甚至引发肺癌或心脏病。”，并且气价也将不再低廉（国家“发改委计划每年燃气价格逐步上浮5%～8%”）；甲醇、二甲醚汽车用的也是不可再生能源，仍有一定的污染。各种现有的电池车成本高、竞争力差、不能大批量推广生产使用。例如，武汉“二汽”研制成功的“油电混合动力公交车”，虽然“减少温室气体排放30％，降低燃油消耗30％”，但成本增加30%；有汽车行业后起之秀之称的、被“股神“巴菲特相中了的深圳比亚迪股份公司，虽然能生产出号称世界最先进的磷酸铁锂动力电池轿车，但其价格增加5～8万元/辆,还需建立充电站网络。
用于城市的公共无轨电车，零排放、噪音低、起动上坡快，用的是可再生价格较低的电能，但由于其架空供电触线电网建造和维护成本高、机动性太差、不能通用于各种大小型车并严重影响街道上空景观和路边的大树，而使得其普及率远不如燃油车。虽然如此,近年因环保意识增强，“北京、上海、广州等城市开始重新评价和认识无轨电车，带头加大无轨电车的投资和建设力度。如武汉市2000年增加了33辆无轨电车，2001年又投入1500万元用于电车更新和改造，并增加了51辆新车。另外，该市还计划在“十五”期间，发展电车线路50公里，新增电车200辆。1999年，广州市政府投入7000万元，发展无轨电车。同年，北京市政府投放新型高档辅源电车50辆，在王府井大街开辟无轨电车专用道。1997年洛阳市投入1300万元，改造线路，新增45辆无轨电车，无轨电车已占公交车辆总数的20％。1996年拆除无轨电车的南京市，正计划复建。”南京市“政府相关部门非常重视，打算将南京的电车发展到全市公交车总数的20％左右。”。
业内许多专家认为，理想的陆地交通应是电气化的。而电气化交通工具的最基本问题是电网电的移动供给问题。火车已基本实现,汽车正在努力。无轨电动车直接用电网电比较用电池电或油气电，成本是低得多的，是更加节能减排的。化学电池自重和充放电要使车子增耗约20%以上的电能，用高效油、气机发电的能量损耗更大，而一般无轨电车电网电的电损仅为10%。显然，电动车直接用电网电应该是正确的努力方向。这样，对于无轨电动车直接用电网电的问题，对于上述的电动汽车现存问题，若有重大突破，将是陆地交通电气化进程的一个里程碑！本文作者的申请号为200910113836.1，200920140459.6，200910113906.3，200920140564.X的专利申请，就是无轨电动车直接用电网电的方案。这些方案主要是将无轨电车供电触线位置由道路上空改变为道路边。其接电器位置从车上方改为车侧面，供电装置改为路边的供电栏，虽然有节能减排和节省费用效益大增等优点，但存在占用部分道路空间、对其它车的行驶有一定的影响、适宜面窄等问题。
2  项目的核心技术
本项目是本文作者最近发明的一个接电位置在车底路表面的专利方案（专利申请号200910114531.2、200910114532.7、200920164795.4等等），它比较彻底解决了上述各种电动汽车电力供给问题，其核心内容是：
①  一种电动车，其车体上装有可从路边电网取电的接电器，接电器位于车辆底盘下部，主要由高压滑块、低压（低压一般指零电压）滑块构成，滑块下表面与路表面平行, 滑块底面前端有过障斜面和排障斜面。
②  与上述电动车配套使用的供电装置是路面供电触点线，该触点线是由多个触点单元排列连接而成的、分段与路边电网相连的供电线；一个触点单元至少包括有：触头、弹性密封罩、密封室、触头座、弹簧；除了突出于路表面的仅约25毫米左右的触头外，供电触点线其它部分埋设在路表面下。密封罩用于保护触头下面需活动的零件不受水浸和灰尘染，可用专用橡胶分层做成；触点单元分有高压触点单元和低压触点单元，一般每一对前后相邻高压触点单元组成一个电开关，后面相邻触头先被触压并保持到位时，其前面相邻触头后被触压也到位时才能通电。
3  本项目的先进性
本项目方案是电池车和油电车等混合动力车直接用电网供电驱车的最理想现实可行的基本方案：
3．1  符合国家有关安全规范、安全可靠性好：触头不怕车压人踩水泡，车可触之而用电网电,人却难触电而极安全！  
3．2  可以使在城乡高等级路上的各种汽车基本摆脱对石油的依赖！汽车将主要直接用电网电！排污近于零。
3．3  触点线简单低成本（可基本自动化生产, 在旧路面挖所需的深15～19厘米、宽4～8厘米的槽，将用专门的挖路槽机高速进行）、易于维护更换易损件、使用寿命长、不占道路空间，不影响路上其它车的行驶，可安全低成本地通用于城乡的各种高等级道路，特别是公交道路、城市快车道和高速公路。虽然在不宜装触点线处和大积雨或大积雪路段上不能用网电行驶，只好用其它能源驱车，但这是很少出现的情况，负面影响很小。
3．4  可安全低成本地将各种大小型新旧车改装成为一种集各种优良特性于一身的新混合动力车---下面称之为“触点电电池车”或“触点电油车”,统称“触点电车”。采用本人另外的专利将普通大客、货、公交车改装成触点电油车,只是将特制的电驱动系统与车变速器中间轴传动连接,接电器装上,对原车零部件改动少,总成本仅约增4万元/辆。
3．5  车子可随意与触点线快速合离，触点电油车可以油、电门合二为一，位于车辆底盘下部接电器高低压滑块可半自动升降离通断电，司机的原有驾驶习惯变化很小，方便安全性高。
3．6  车子接电器也具有不影响车的外观、简单低成本、易于维护、使用寿命长、通用性强等性能。
3．7  将使大货车电气化成为现实。由于电池容量不够大，目前尚未见有油电或纯电池大货车问世，而触点线供电则无此问题。
3．8  触点电油车（用触点线供电的油电混合动力车），与相应现有燃油车比，缴纳触点线使用费用后，公交车、高速公路大客货车年净省钱3.4万元/辆，小客车年净省钱0.4万元/辆，(具体见下面分析)；噪音低使乘坐舒适性大大改善、起动上坡快；直接用的电网电可占总能耗的95%以上。
3．9  对于触点电油车来说，由于发动机用得少而几乎不用大修，可以降低发动机相应技术性能指标要求，将来国家可规定延长该车报废期。
3．10  车的总费用大幅度降低。各种现有油（气）电混合动力车、纯电池车，只要配套安装了本接电器，就可主要由触点线供电，又可边行驶边充电,电池无需频繁更新和维护。中国电池在线网于今年5月22日发布信息说,美国能源部公开12款插电式混合动力车的燃效试验结果,“结果显示，与充电次数较少的行驶模式相比，在频繁反复充电的行驶模式下，燃效提高了22～55％。”显然，由触点线供电,用网电驱车的同时充电,是电池车燃效最高的行驶模式!
3．11  由下面的效益分析可知，每年大车新增总纯效益约为7万元/辆（其中约一半效益分给了触点线业主后，大车年净省线3.4万元/辆，小车年净省线0.4万元/辆）；全国触点电车和触点线总效益为1168亿元/年，其中： 全国高速公路的车和触点线新增效益为600亿元/年，全国公交车和触点线两项新增效益共284亿元/年，在公交以外全国其它车和路的新增效益共284亿元/年。
而本人估计,如果低温燃烧、均质压燃(HCCI)等新式燃油车将来成功并推广，大车年新增纯效益为2万元/辆就很不错了。
3．12  触点电车显然优于化学电池车。有学者详细分析指出，带来的环境污染问题是化学电池车大量推广的死结。
3．13  触点电车显然优于电容电池车,因为，电容车在车站充电时电网难承受的峰值和电容器过大等关键问题难以解决！在电容车加触点线的模式下,这些问题不存在了。这很有可能是将来城市公交的主要模式之一。
4  项目的效益分析
下面的分析，按柴油6元/升、电0.7元/度估计，并按触点线投资管理人和车主承担的风险大小合理分配项目效益，车和触点线暂按各占效益约50%。另外，由于现有高压输电线一般跟着公路和铁路边走，而不需专配，政策上又已取消增容费，所以触点线及其路边变压整流器以外的电网投资不大而暂不计在内。
触点线（包括馈引线和路边的馈线和变压整流器等）的平均单位价格估计: 触点线一对（高低压）触点单元约60元/对，设每米3对触点单元，约180元/米、馈引线和馈线约50元/米，变压整流器2万元/公里=20元/米，其它20元/米，共270元/米，来回2对触点线的单位成本540元，即54万元/千米。
4．1  触点电油车的效益分析    以普通柴油10米公交车为例,行驶70万千米（报废数）,油费105万元/辆（按百千米耗油25升，6元/升计），发动机大修费1.5万元/辆，70万公里费用合计106.5万元/辆。
    该公交车变成相应的触点线油车后, 改装费（购车费差）4万元/辆，若触点线使用费35万元/ 70万千米辆，70万千米（报废数，约10年）油费5.3万元/辆(按5%路程用油计)，电费(按95%路程用电计) 28万元/辆，70万千米或10年费用合计72.3万元/辆。
比较结论: 触点线油车比相应的普通柴油10米公交车,70万千米净省费用106.5-72.3=34.2万元/辆，占总费用的32%，可计作年净省3.4万元/辆。
由此可推而粗知，若普通小客车变成相应的触点线油车后, 一般净省费用占总费用的20%至30%，年净省约0.4万元/辆。
4．2  高速公路安装触点线后的效益分析
4．2．1  按上述数据,以南柳高速公路为例,触点线的投资效益如下：
从网上调查统计得知，南柳高速公路总长约245千米，日均车流量5000辆以上；在自治区内往返的南宁市各客货运站客货大车，从南柳高速公路进出约440车次/日（其中大客车290车次/日）。若这些大车都已改装成触点电油车,则南柳高速公路可向这些大车收取触点线使用费共为245千米×440/日×35元/ 70千米＝5.39万元/日＝1885万元/年。若有约40%即2000辆的小客车已改装成触点电油车, 则南柳高速公路可向这些小车收取触点线使用费共为245千米×2000/日×6元/ 70千米＝4.2万元/日＝1470万元/年。以上二项之收入和为3355万元/年。245千米触点线总投资应为54万元/千米×245千米＝13230万元,设维护等费用300万元/年,则投资回收期为13230万元÷（3355-300）万元/年≈4.3年,之后年增毛利3055万元/年。
若其它城市改装成触点电油车的客货大车，从南柳高速公路进出也达440车次/日，则可增收取触点线使用费为1885万元/年，投资回收期为13230万元÷（3355+1885-300万元/年）≈2.7年,之后年增毛利4940万元/年。
4.2.2  参考上述数据,以广东广深高速公路为例,触点线的投资效益如下：
触点线的成本估计   由于广深高速公路上大客货车较多，触点线对数增加、电缆加粗、变压器加大，投资费用可加2倍取162万元/ 千米，这样,计得广深高速公路上全程装上触点线的效益如下：
从网上调查统计得知，广深高速公路总长约120千米，日均车流量15万辆以上；设从广深高速公路进出的各客货运站客、货大车占15万辆的3.33%,即0.5万辆已改装为触点电油车,则广深高速公路可向1万大车次收取触点线使用费共为120千米×10000/日×35元/ 70千米＝60万元/日＝21000万元/年。若有约40%即6万辆的小客车已改装成触点电油车, 则可向这些小车收取触点线使用费共为120千米×60000/日×6元/ 70千米＝61.7万元/日＝21595万元/年。以上二项之收入和为42595万元/年。120千米触点线总投资应为162万元/千米×120千米＝19440万元,设维护等费用700万元/年,则投资回收期为19440万元÷（42595-700）万元/年＝0.5年,之后,年增毛利42595万元/年。
取上述两地触点线效益估算的平均值，作为全国高速公路触点线效益估算平均值为参考，即收入为：｛ (3355+1885)/245+42595/120｝÷2＝188(万元/千米年)，可取收入为50万元/千米年。若全国现有5万千米的60%即3万千米装上触点线,则总收入达150亿元/年。
由于车和触点线暂按各占效益约50%计,则全国高速公路的车和触点线新增总效益为150×2=300（亿元/年）
4．3  项目用在城市公交的效益分析
以南宁市为例，公交道触点线效益:  按南宁市公交道总长400千米的80%装上触点线、触点线投资36/千米计，触点线总投资为320×54＝17280(万元)。触点线业主向公交公司收取触点线使用费3.5万元/辆年。若有2000辆公交车（占总数80%）改装成触点电油车，则触点线收入3.5×2000＝7000(万元)，维护费200万元/年,投资回收期为17280万元÷（7000-200）万元/年＝2.54年,2.54年,之后,年增毛利7000万元/年。
每辆公交车的效益分析：不用触点线的开支10.8万元/年,其中油费10.7万元/年、发动机大修费0.1万元/年。用触点线的开支7.2万元/年,其中改装费0.4万元/年、油费10.7×5%＝0.54万元/年、电费2.9万元(见下面备注)的95%计为2.76万元/年、触点线使用费3.5万元/年。这样，每辆公交车的年净省钱10.8－7.2＝3.6万元、改装费回收期为1.1年，南宁公交车共净省钱7200万元/年。
从上述可知，较好方案是 “触点电油车加触点线”的模式。可参照本人在2008年已改装成功的 “油电双动力公交车”（专利号2008200065434等），对各种新旧大客、货车进行改装（只加装驱车电机系统和接电器，不装电池）。这样，可以据此推测，全国范围内，公交触点线共收入约7000万元/年×200=140亿元/年，公交车净省钱共约7200万元/年×200=144亿元/年。两项共计284亿元/年。
（备注说明： 据南京方面的报道“目前公交车每百公里消耗汽油约30公升，按公交用油3．4元／公升计算，花费超过了100元，而新型电车每百公里耗电在65度左右，即使按南京工业用电最高每度0．689元计算，电车每百公里的花费仅需45元左右，不到汽油车的二分之一。” 上面估算中的电费均是按此报道内容推算得的。）
4. 5  在城市，项目用在公交以外其它车和路的效益分析  可按与项目用在城市公交的新增效益相等计，即也是284亿元/年。
综上所述，全国触点电车和触点线新增总效益为300+284+284=868亿元/年。
4. 5  对于经营改装车的单位,一年只要改装1000辆，年利润1000万元。
4．6  对采用此项目的大客、货车制造公司, 若年产2万辆触点电油大车，年新增产值为10亿元(按每辆比普通车新增产值5万元计) ，年新增利润3亿元（按1.5万元／辆）。
4. 7  对采用此项目的小客车制造公司, 若年产50万辆触点电油小车，年新增产值为75亿元(按每辆比普通车新增产值1.5万元计) ，年新增利润25亿元（按0.5万元／辆计）。
4. 8  减排：触点电车排放近于零。
4．9   发动机寿命大幅度延长，在报废前一般一次大修都不用。
4．10  电力需求将大幅度增加，有力地促进电力工业发展和电网的发达。
5  项目国内市场前景
5. 1  在高速公路运输方面   全国高速公路现有约5万千米，计划在2030年有8.5万千米。目前广西已建成通车高速公路1411公里，到2010年，高速公路通车里程将突破3000公里，至2020年，高速公路将达5590公里。
5. 2  在城市公交方面  近两年全国公交客车每年新增和更新总量仍然达到约５万辆，全国现有公交车约40万辆，“公交优先”已成为各地共识，各级政府都把提升公交客车的形象当作城市建设的主要内容来抓，舍得下大力气投资。
当前国家大规模增加投资、拉动内需，将节能减排作为考核政府的重要内容,并对电动汽车等新能源减排汽车给予财政补贴：“……最高补贴额分别为8万元/辆和42万元/辆；纯电动汽车补贴标准为50万元/辆；”，这样,本项目的推广很可能会得到各地政府的有力扶持而大规模展开!!
由上述分析可知，触点电车＋触点线，比较电动汽车＋充电站网络、电动汽车＋架空电网的模式和燃油（气）车等其它新能源车，技术经济优势是十分突出的，是最可靠可行、竞争力最强的节能减排系统。本项目显然是实现公路运输电气化的一个最理想的基本方案，它将对全球的汽车、公路和电力行业产生难以估量的现实和深远影响！
6  建议
建议并欢迎政府和其它有关单位给予重视，早日采取一些相应的调查研究措施，指定相关领导专家与本人交流研讨,本人将展示工程图纸并就各种技术经济细节和问题给予答辩，协商具体合作事宜，列入项目计划 ，组织或联合有关企业，从点到面、实施开发，争取本项目能在2010年上海世博会亮相。
先入为主，机不可失，时不再来！率先合作投资者，是对节能减排事业的重大贡献,并将抱回一个大金娃娃！！

项目专利权（申请）人：
南宁市赛先生科技开发有限公司 陆中源
（广西轻工节能技术服务总站退休高级工程师
原广西轻工业厅职工技协秘书长）            
                                            
2009年11月18日

陆中源联系地址：邮编530023 广西南宁市建政路49号广西轻工业局
小灵通：0771—3098769,13471157966,gglu066@126.com...