电气化公路是立足当下着眼于未来的研究项目，它对解决能源问题和环境污染问题都有着积极地促进作用，并且它也关系到未来我国交通运输行业战略不屈居人后。因此，本研究具有较好的经济效益、生态效益和社会效益，并具有广阔的推广应用前景。

电气化公路应用前景分析

潘露扬  高瑞麒  于得淼

据有关资料显示：我国目前年消耗石油约5.56亿吨，到2030年将超过美国，成为全球最大石油消耗国；并且中国早已是全球第一大石油进口国。因此未来中国的发展，能源的问题将是首要的问题。我们还需要清醒的认识到，我国所面临的问题中不仅仅只有能源问题需要我们特别的注意，环境污染问题也同样严峻。环境污染问题关系到国计民生，是阻碍我国经济健康发展的拦路虎。交通运输行业是能源消耗大户，同时也是污染物排放大户，可以说若想解决能源和环境两大问题，对交通运输行业的改造将不可回避。参考电气化铁路的运营模式，由于它能源不需自带，能源利用率高，以电力为能源，实现零排放。那么我们可以设想，公路电气化改造后也会带来同样的效果，从而解决能源和环境两大困局。

一、国内外发展现状

近年来，欧美等发达国家正紧锣密鼓地进行电气化公路的各项基础理论研究与实际测试，促进研究成果向实际生产转化。例如，英国政府就将电气化公路纳入到“战略公路网络（strategic road network)”项目中，作为未来国家交通运输战略的发展方向之一。有关项目已经在英格兰公路局地推动下逐步落地，并且未来五年将有7．8亿美元经费用于开展这些项目。西门子公司在瑞士斯德哥尔摩北部全长两公里的E16公路上实现电气化，该项目旨在形成可复制、可推广的经验。在美国最大海运枢纽洛杉矶港的运输线上，西门子公司与汽车制造商沃尔沃进行了以电气化公路为全电力货运卡车提供电能的试验项目，并从商业角度验证了其可行性。在电气化公路的发展过程中，欧美等国家无疑又一次走在了前列，目前来看电气化公路还处在先期探和理论验证阶段，距离大规模推广还有很长一段路要走。我国在电气化公路方面的研究还只停留在理论层面，相关项目还只是凤毛麟角。这种情况的成因与我国较重时铁路运输有一定关系，但是可以预见到在不久的将来，电气化公路将成为交通运输领域新的“核心技术”，那么在参与国际相关标准制定的时候，我们又将受制于人。

二、电气化公路相较传统公路的优势

充分满足电动汽车的行驶要求。随着电动汽车保有率的不断增长，采用静态供电方式提供能源的方式大大制约了电动汽车的实用性，汽车必须停靠一段时间才能完成充电过程，并且续航里程较短的弊端也被进一步放大。电气化公路从根本上解决了汽车连续行驶的问题，从理论上来讲，在电气化公路上行驶的汽车拥有着无限的行驶里程。伴随着电动汽车的进一步推广和对续航充电要求的进一步提升，电气化公路极有可能成为未来城市建设的关键环节。

实现道路运输“零排放”。一直以来，交通运输行业都是节能减排呼声最高的领域，如今政府致力于提升技术水平，加强基础设施建设，寻求减少交通运输对化石燃料的依赖。由于采用电力为道路运输提供动力，能够显著降低化石燃料的使用量，从而减少排放甚至实现“零排放”。在国外学术界形成了这样的共识：电气化公路可以从根本上使道路运输摆脱对石油的依赖，是降低碳排放的有力方式。我国交通运输体量庞大，每年消耗的化石燃料和产生碳排放量都相当可观。并且我国交通运输行业发展潜力巨大，作为“世界工厂”对效率的要求永远无止境，现今的道路运输模式想要大幅度的提高效率在技术上已经触及天花板，想要进一步进步电气化公路将是最优选择。

三、电气化公路无线供电系统的施工

1.沟槽施工(Trench—based construction)

沟槽施工方式是面向在公路上架设供电架线杆的电气化改造方式，类似于电气化铁路或有轨电车的形式。这种改造方式对原有路面几乎没有破坏，而且适应性强对路面条件和地质条件要求较低。沟槽施工是目前已有的改造方案中最为经济快捷的，只需要开挖沟槽、埋设供电架线杆。我国是高铁大国，这种电气化公路改造方式和电气化铁路有技术共通性，很多电气化铁路上的技术都可以做技术转移，这样就大大节省了科研时间与成本。在建设施工和装备制造方面也可以顺利过渡，人才培养也是一样。可以说，在目前的技术资源条件下，以架设供电架线杆的电气化公路改造方式辅以沟槽施工的建设方式是最为合理的。

2.全车道施工(Full lane construction)

相比于沟槽施工方式，全车道施工维护需求较少；但是成本和时间消耗均高于沟槽施工方式。全车道施工主要面向新建公路，在新建公路路基施工过程中直接将输电设备埋设其中，在公路面层下铺设无线输电线圈。该方案面临两个技术上的刚性制约：第一，无线输电的距离问题。在满足能量转化率的前提下，电能发射装置和接收装置需要在一定的距离内才能工作。目前，在一米的距离内可以达到90%的转化率，将来的技术突破也是可预期的。第二，移动中无线输电问题。目前所见的无线输电设备都固定接发，要满足在公路上为汽车提供能源移动性必须要解决。斯坦福大学的研究小组利用量子力学中的宇称-时间对称性（PT-对称）原理已经解决了无线输电移动性的问题，技术的从实验室向工厂的转化也一样可预期。

四、结语

电气化公路无疑是一种面向未来的交通运输方式，在缓解环境压力，节约能源等方面都十分优于现有方式。我国正处在由交通大国向交通强国迈进的路上，将来我们将引领新的发展潮流，贮备新技术是必须做的准备。随着更多新技术的出现，电气化公路离我们也将越来越近，如今的未雨绸缪将是未来的先发主动权。

基金项目：国家大学生创新训练计划项目（2017S11048）

（作者单位：吉林建筑大学交通科学与工程学院）