附件2

《鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物

H防攵限值及測量方法（中國第一、二階段）

（征求意哪）》編制說明

《鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物排放限值及

測量方法》標準編制組

二O二三年十二月

目錄

1項目背景.............................................................1

1.1任務來源........................................................1

1.2工作過程........................................................1

2鐵路內燃機車及其發(fā)動機概況.........................................3

2.1我國鐵路內燃機車及其發(fā)動機發(fā)展概況.............................3

2.2全球其他國家和地區(qū)內燃機車及其發(fā)動機發(fā)展概況..................5

3標準制訂的必要性分析................................................6

3.1國家及環(huán)保主管部門的相關要求.................................6

3.2國家相關產(chǎn)業(yè)政策及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的環(huán)保要求.....................7

3.3現(xiàn)行環(huán)保標準存在的主要問題.....................................8

4鐵路內燃機車排放情況及污染控制技術分析.............................8

4.1鐵路內燃機車大氣污染物排放現(xiàn)狀.................................8

4.2鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物防控技術......................9

5標準主要技術內容...................................................1()

5.1標準適用范圍..................................................10

5.2標準結構框架...................................................1()

5.3術語和定義.....................................................10

5.4污染物項目的選擇...............................................II

5.5污染物排放限值的確定...........................................11

5.6耐久性要求.....................................................13

5.7在用符合性.....................................................13

5.8監(jiān)測要求.......................................................13

6主要國家、地區(qū)及國際組織相關標準研究..............................14

6.1標準限值對比...................................................14

6.2測試方法對比...................................................15

6.3耐久及劣化系數(shù).................................................16

6.4在用符合性.....................................................17

7實施本標準的環(huán)境效益及經(jīng)濟技術分析.................................17

7.1實施本標準的環(huán)境(減排)效益...................................17

7.2實施本標準的經(jīng)濟技術分析.......................................18

7.3實施本標準的技術可行性分析....................................20

1項目背景

1.1任務來源

2020年，生態(tài)環(huán)境部法規(guī)與標準司和大氣環(huán)境司下達了《鐵路內燃機車及

其發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》標準制訂任務，項目編號為202()-10。

項目承擔單位為北京交通大學，中國環(huán)境科學研究院、大連中車柴油機有限公司

和天津內燃機研究所(天津摩托車技術中心)參加。

1.2工作過程

202()年4月，項目承擔單位接到任務后，與中國環(huán)境科學研究院、大連中

車柴油機有限公司、天津內燃機研究所(天津摩托車技術中心)成立標準編制組，

并依據(jù)《國家大氣污染物排放標準制訂技術導則》(HJ945.1-2018).《國家移

動源大氣污染物排放標準制訂技術導則》(HJ122X-2O2I)等文件.制定了標準

修訂工作計劃。同月，標準編制組對鐵路內燃機車及其發(fā)動機國內外標準及相關

支撐文件進行了檢索、整理、分析和歸納，并研究了國家相關產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保法

律法規(guī)與標準。

2020年4月15日，生態(tài)環(huán)境部大氣司召開標準編制組研討會，初步形成本

次標準編制目的和范圍，明確本標準主要針對新制造鐵路內燃機車，實現(xiàn)源頭控

制削減污染物排放，促進鐵路內燃機車及其發(fā)動機技術進步。

2020年4月.2020年11月，標準編制組人員根據(jù)各自負責內容，完成了標

準編制開題報告初稿和標準草案。

2020年11月4日，標準編制組組織召開專題研討會，圍繞開題報告初稿進

行充分討論，包括標準制定的必要性、國內外及組織相關標準研究、標準制定的

基本原則、技術路線以及標準主要技術內容。提出了開題報告初稿和標準草案存

在問題和下一步需完善的工作。

202()年11月11日，標準編制組與鐵道行業(yè)內燃機車標準化委員會(簡稱

“鐵路內標委”)，以及中車戚墅堰機車有限公司、中車資陽機車有限公司和大

連內燃機車研究所等國內主要內燃機車生產(chǎn)企業(yè)進行研討。針對內燃機車技術發(fā)

展，大氣污染物排放控制、大氣污染物后處理技術的研發(fā)狀況及技術經(jīng)濟成本等

關鍵問題進行了充分討論，為標準編制開題報告和標準草案完善奠定基礎。

202()年12月-2021年3月，標準編制組進一步完善了開題報告，完成了《鐵

路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》標準草案。

2021年3月2日，生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司紐織標準開題論證會，論證委員

會通過標準的審議，確定本標準編制范圍為新制造鐵路內燃機車及其發(fā)動機，建

議進一步研究耐久性和在用符合性測試方法，進一步論證內燃機車排放檢測方法。

2021年3月-2021年12月，標準編制組進一步開展廣泛調研、討論和論證，

編制《鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》標準草案文本。

2021年12月15日，標準編制組與中車戚墅堰機車7T限公司進行線下研討，

深入分析我國內燃機車排放現(xiàn)狀、技術升級、內燃機車系族劃分、測試循環(huán)、排

放試驗方法等技術細節(jié)，為標準關鍵技術環(huán)節(jié)的制定提供支撐。

2021年12月26日?28日，標準編制組前往江蘇常州中車戚墅堰機車有限公

司進行現(xiàn)場調研，實地考察機車測試循環(huán)、排放測定等具體試驗規(guī)程，聽取專家

對臺架試驗和機車試驗的過程分析，進一步完善標準具體測試規(guī)程與方法相關內

容。

2022年1月12口，鐵路內標委組織鐵路行業(yè)研討會，邀請國家鐵路局科技

與法制司、中國國家鐵路集團有限公司、中國鐵路交通協(xié)會、中國鐵道科學研究

院、北京交通大學、中國中車股份有限公司等主管部門、生產(chǎn)企業(yè)、用戶、科研

院所、檢測機構、行業(yè)協(xié)會等22家單位30位專家和領導，就標準草案進行了深

入研討交流。會議圍繞著標準草案中存在的問題進行了逐條討論，會后編制組對

專家提出的意見進行了逐條修改和答復，補充了附錄B、C、D與現(xiàn)有國標對比

報告，并向鐵路內標委提供了美國與歐盟標準對標報告。

2022年2月14日，標準編制成員單位中國環(huán)境科學研究院邀請卡特彼勒公

司專家，開展美國和歐盟鐵路內燃機車及其發(fā)動機排放標準研討，標準編制組、

國家鐵路局、中國國家鐵路集團有限公司及鐵路內標委成員單位相關人員參會。

會上國外專家就美國和歐盟法規(guī)中關鍵技術條款、具體測試方法和標準實施情況

進行了詳細介紹。

2022年3月31日，標準編制組邀請中車戚型堰機車有限公司、中車資陽機

車有限公司、大連內燃機車研究所、中鐵檢驗認證(大連)機車檢驗站有限公司

和中國鐵道科學研究院集團有限公司進行國標專題討論會，生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境

2

司派員指導，國家鐵路局科技與法制司派員參會。會議總結了“采用靈活測試方

案”、“綜合考慮行業(yè)技術水平與環(huán)境管理需求”以及“在用符合性積累數(shù)據(jù)方

案”三條意見，為標準可行性提供了保證。

2022年4月-2022年10月，標準編制組與各方充分研討，完成《鐵路內燃

機車及其發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》標準征求意見稿和編制說明。

2022年10月17日，生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司組織標準征求意見稿審杳會，

審查委員會通過標準征求意見稿審查，同意征求意見。建議進一步優(yōu)化有效壽命、

生產(chǎn)一致性、在用符合性等技術要求。

2022年10月.2023年11月，根據(jù)標準征求意見稿審查會意見，標準編制組

進一步完善標準征求意見稿和編制說明。

2鐵路內燃機車及其發(fā)動機概況

2.1我國鐵路內燃機車及其發(fā)動機發(fā)展概況

2.1.1我國鐵路內燃機車及其發(fā)動機發(fā)展歷史

我國內燃機車的發(fā)展大致可以分為起步、發(fā)展和轉型三個階段。起步階段始

于上世紀6()年代，國產(chǎn)內燃機車開始發(fā)展，實現(xiàn)了“從無到有”的歷史跨越。

1966年-1979年，我國先后開發(fā)出多種新型機車柴油機，內燃機車進入快速發(fā)展

階段。這一時期的內燃機車柴油機大多采用自主設計的交直流電傳動裝置或改進

的液力傳動裝置，并通過不斷技術更新，逐步開始采用電子噴射技術、交流電傳

動裝置和微機控制系統(tǒng)，產(chǎn)品性能不斷接近國外同類產(chǎn)品的先進水平。鐵路內燃

機車年產(chǎn)量和保有量占比均達到峰值，并開始走向國際市場。進入新世紀，隨著

我國電力機車的快速發(fā)展以及國家對環(huán)境質量的日益關注，我國鐵路內燃機車保

有量逐年下降。自2004年起，在鐵道部的支持下，我國內燃機車制造企'也生產(chǎn)

了近千臺在排放模式下滿足USEPATier2排放要求的內燃機車。近年來，在國

鐵集團提出研發(fā)具備智能化、節(jié)能環(huán)保的新一代產(chǎn)品的要求下，各內燃機車制造

廠通過不斷努力，開始研發(fā)滿足EUHIB排放要求的新型柴油機，我國鐵路內燃

機車行業(yè)正向“智能化、低排放”不斷邁進。

3

2.1.2我國鐵路內燃機車及其發(fā)動機發(fā)展趨勢

近年來，隨著我國電氣化鐵路發(fā)展，電力機車保有量逐年升高，內燃機車保

有量不斷下降。截止到2020年，我國電力機車占比64%,內燃機車占比下降到

36%o2014-2019年，平均每年生產(chǎn)鐵路內燃機車100-200臺，整體呈下降趨勢。

目前中國鐵路內燃機車行業(yè)是根據(jù)訂單生產(chǎn)，主要供應國鐵市場。近年來，

受電力機車沖擊，國內鐵路內燃機車市場需求逐年減少.但隨著“一帶一路”的

推進，新型經(jīng)濟體和經(jīng)濟欠發(fā)達國家對鐵路內燃機車的需求逐漸增加，中國牛車

在國際內燃機車市場上具有較強競爭力，出口鐵路內燃機車數(shù)量逐年增加。

2.1.3我國鐵路內燃機車及其發(fā)動機管理體系

根據(jù)《鐵路機車車輛設計制造維修進口許可實施細則》（國鐵設備監(jiān)（2014）

19號）（以下簡稱《細則》），將鐵路機車行政許可工作分為設計、制造、維

修、進口四大類進行分別管理。《細則》規(guī)定，設計新型鐵路機車車輛，設計企

業(yè)應當取得型號合格證；已取得型號合格證的產(chǎn)品，制造企業(yè)在投入批量制造之

前，應當取得制造許可證；承擔鐵路機車車輛整機性能恢復性修理（即“大修”）

的維修企業(yè)在維修樣車投入運營前，應取得維修許可證；進口新型鐵路機車車輛，

在該產(chǎn)品投入運營前，國內進口企業(yè)應當取得進口許可證。

《細則》還規(guī)定，設計、制造、進口樣車的型式試驗報告、運用考核報告、

解體檢查報告由專業(yè)技術機構出具，專業(yè)技術機構應當通過國家計量認證，取得

相關資質。專業(yè)技術機構應當對型式試驗報告、運用考核報告和解體檢查報告的

真實性負責并承擔法律責任。維修樣車的例行試驗報告由申請企業(yè)出具，申請企

業(yè)應按照規(guī)定填寫申請材料，對申請材料內容的真實性、有效性負責。國家鐵路

局科技與法制司負責受理行政許可申請和送達行政許可決議書、行政許可證書，

設備監(jiān)督管理司負責行政許可審查。

型式試驗是指按照標準和技術條件對整車及關鍵零部件所做的基本參數(shù)、結

構和性能等檢驗，由專業(yè)技術機構組織實施。例行試驗指按照規(guī)定的標準和程序

進行的常規(guī)檢測試驗。運用考核包括運行考核、作業(yè)考核，指樣車按照實際運行

和作業(yè)要求通過里程或者時間、負荷率所進行的考核。解體檢查指樣車達到運用

考核規(guī)定里程或者時間、負荷率后，對樣車進行分解檢查，并進行測試評定。技

4

術評價指按照規(guī)定的程序和標準，對產(chǎn)品的技術、質量水平和實用價值所進行的

技術評審或者成果鑒定。

針對鐵路內燃機污染物排放控制方面，國家鐵路局發(fā)布了中華人民共和國鐵

道行業(yè)標準TB"2783-2017,我國鐵道行業(yè)標準一直與國際鐵路聯(lián)盟UIC標準

保持一致。TB/T2783-2017與UICIIIA限值一致,國際鐵路聯(lián)盟UICIIIA開始

采用歐盟EUHIA限值。我國鐵道行業(yè)TB/T2783作為推薦性標準，對鐵路內燃

機行業(yè)技術發(fā)展具有很強的指導作用，但非強制性標準。

2.2全球其他國家和地區(qū)內燃機車及其發(fā)動機發(fā)展概況

美國鐵路以貨運為主，營業(yè)里程22.1萬公里，經(jīng)過百余年發(fā)展，擁有世界

營業(yè)里程最大的鐵路區(qū)和規(guī)模最大的內燃機車數(shù)量。美國鐵路協(xié)會根據(jù)年收益和

營業(yè)里程將鐵路分為一級、二級和三級。美國內燃機車主要制造商為GE公司和

EMD公司，如表1所示。

表1美國一級鐵路主要內燃機車技術參數(shù)

Siemens

SD70A

機車型號ES44C4ES44DCET44ACET44C4SD7O-M2Fl25Charger

CE-T4

SC(44)

制造商GEGEGEGEEMDEMDEMD西門子

生產(chǎn)年份20092005201520152005201620152016

柴油機710G3C-E

GEVO12GEVO12GEVOI2GEVO121010Cl75-20QSK95

型號

S16

傳動方式交流交-直交流交-直交流

柴油機功

32553255325532553200328035003280

率kW

排放等級Tier2Tier2Tier4Tier4Tier2Tier4Tier4Tier4

歐洲的鐵路機車處于全球領先水平，鐵路密度大，內燃機車保有量也較高。

西歐干線鐵路里程172680公里；東歐干線鐵路里程88204公里。歐洲鐵路市場

具有很高的鐵路密度和高度發(fā)展的基礎設施，并且擁有世界領先的內燃機車制造

商，主要包括阿爾斯通(Alstom)>龐巴迪(Bombardier)、西門子(Siemens)>

沃斯洛赫(Vossloh)和福依特(Voith)五大公司。它們在高端內燃機車產(chǎn)品上

5

一直具有優(yōu)勢，重視研發(fā)和創(chuàng)新，不僅引領了歐洲鐵路市場，對世界其他地區(qū)也

有很大影響。

歐洲鐵路內燃機車柴油機本土制造商主要是MTU和MANoMTU公司的主

力鐵路機車柴油機包括1800、1600、2000和4000系列。幾十年來，MTU持續(xù)

對旗下的柴油機機型技術提升，目前1600、2000和4000系列柴油機均有配備兩

級增壓和EGR等前沿污染物減排技術，可達到EUIIIB排放水平。

俄羅斯鐵路運營里程約8.6萬公里，電氣化線路4.33萬公里，電氣化率50.8%。

2011年，俄羅斯聯(lián)邦開始將“柴油機制造技術提到一個新水平”作為聯(lián)邦目標

計劃?？坡迥芳{廠及烏拉爾柴油機公司（UDMZ）相繼開發(fā)了12缸26.5/31D500

型中速機及DM-185型系列高速機，用于船舶、機車、電站及工程機械，燃油消

耗分別低于200g/kWh及196g/kWh,排放達到UICII/EUIIIA水平。

3標準制訂的必要性分析

3.1國家及環(huán)保主管部門的相關要求

（1）《中華人民共和國大氣污染防治法》（中華人民共和國主席令第31號）

第五十一條機動車船、非道路移動機械不得超過標準排放大氣污染物。

禁止生產(chǎn)、進口或者銷售大氣污染物排放超過標準的機動車船、非道路移動

機械。

第五十二條機動車、非道路移動機械生產(chǎn)企業(yè)應當對新生產(chǎn)的機動車和非

道路移動機械進行排放檢驗。經(jīng)檢驗合格的，方可出廠銷售。檢驗信息應當向社

會公開。

第五十六條生態(tài)環(huán)境主管部門應當會同交通運輸、住房城鄉(xiāng)建設、農業(yè)行

政、水行政等有關部門對非道路移動機械的大氣污染物排放狀況進行監(jiān)督檢查，

排放不合格的，不得使用。

（2）《國家環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃》

嚴格環(huán)保能耗要求，加快交通運輸工具升級改造，完善環(huán)境標準和技術攻策

體系，強化環(huán)保達標監(jiān)管。

鐵路內燃機車是高能耗的交通運輸方式，要加快相關技術升級。實施能耗總

量和強度“雙控''行動，全面推進交通運輸重點領域節(jié)能。同時加快機動車和非道

路移動源污染物排放標準、燃油產(chǎn)品質量標準的制修訂和實施°

6

（3）《國家環(huán)境保護“十四五”規(guī)劃》

第五章加強協(xié)同控制，改善大氣環(huán)境

以改善大氣環(huán)境質量為核心，堅持源頭防治、綜合施策，持續(xù)推進大氣污染

防治攻堅行動，進一步降低PM2.5濃度，提升優(yōu)良天數(shù)比例，減少重污染天氣。

（4）國務院《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》

該方案中指出，提升鐵路電氣化水平，推廣低能耗運輸裝備，推動實施鐵路

內燃機車國一排放標準。

（5）國務院《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》

規(guī)劃中提出，鼓勵鐵路推廣使用交一直■交電力機車，逐步淘汰柴油發(fā)電車。

（6）國務院《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》

規(guī)劃中提出，堅持綠水青山就是金山銀山理念，堅持生態(tài)優(yōu)先，全面推動交

通運輸規(guī)劃、設計、建設、運營、養(yǎng)護全生命周期綠色低碳轉型，協(xié)同推進咸污

降碳，形成綠色低碳發(fā)展長效機制，讓交通更加環(huán)保、出行更加低碳。

（7）國務院《中國制造2025》

指出加強綠色產(chǎn)品研發(fā)應用，推廣輕量化、低功耗、易回收等技術工藝，持

續(xù)提升電機、鍋爐、內燃機及電器等終端用能產(chǎn)品能效水平，加快淘汰落后機電

產(chǎn)品和技術。

3.2國家相關產(chǎn)業(yè)政策及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的環(huán)保要求

（1）中國內燃機工業(yè)辦會《內燃機產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》

規(guī)劃提出，以節(jié)能、減碳、“近零排放”、內燃機熱效率的持續(xù)提升為牽引，

圍繞“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標，通過組織行業(yè)企業(yè)、高校與科研機構協(xié)同創(chuàng)

新研究和攻關，補齊產(chǎn)業(yè)短板，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈安全可控。

（2）中國內燃機工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃

提出發(fā)展理念為“協(xié)調、創(chuàng)新、綠色、開放、共享”，發(fā)展目標為節(jié)能減排

和提質增效。堅持把高效環(huán)保內燃機推廣可持續(xù)發(fā)展作為重要著力點，加強節(jié)能

環(huán)保技術、工藝、裝備推廣應用，全面推行清潔生產(chǎn)。以內燃機節(jié)能減排為突破

口和創(chuàng)新重點，做好內燃機產(chǎn)品的升級換代，滿足綠色增長和生態(tài)保護協(xié)調發(fā)展

的社會需求。

（3）國家鐵路局《“十四五”鐵路科技創(chuàng)新規(guī)劃》

7

指出把綠色科技貫穿鐵路技術裝備、工程建造、生產(chǎn)運營全過程，著力降低

鐵路綜合能耗，強化生態(tài)保護修復、降低污染物排放等各方面關鍵技術的研發(fā)與

應用，提高監(jiān)管水平，打造更高水平綠色生態(tài)鐵路。

(4)國家鐵路局《關于鐵路行業(yè)全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅

戰(zhàn)的意見》

提出逐步建立完善內燃機車等動力設備排放標準,積極推動在行業(yè)內推廣

實施。

3.3現(xiàn)行環(huán)保標準存在的主要問題

十三五期間，我國完善了移動源排放標準體系建設，現(xiàn)已基本形成道路機動

車和非道路移動源的污染物排放標準體系，涵蓋汽車、摩托車、非道路移動機械、

船舶等多個領域。

但目前，我國鐵路內燃機車沒有國家排放標準，僅有國家鐵路局發(fā)玲的中國

鐵道行業(yè)標準，最新版本為2017年修訂的《牽引動力裝置用柴油機排放試驗》

(TB/T2783-2017),等同采用國際鐵路聯(lián)盟UICIIIA排放標準,其限值與歐盟

EUIHA一致。該標準對行業(yè)發(fā)展起到很強的指導作用，但由于其為推薦標準并

非強制國標，實際作用有限。

為完善我國移動源排放標準體系，落實國務院“十四五”節(jié)能減排方案中推

動實施鐵路內燃機車國一排放標準的要求，推動鐵路內燃機車行業(yè)技術進步和發(fā)

展，有必要制定鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物國家排放標準。

4鐵路內燃機車排放情況及污染控制技術分析

4.1鐵路內燃機車大氣污染物排放現(xiàn)狀

目前，國鐵集團保有鐵路內燃機車中，2004年以后技術引進和消化吸收再

創(chuàng)新生產(chǎn)的和諧系列內燃機車占比約20%,這些機車在排放模式下基本滿足

USEPATier2排放標準要求。其余“既有內燃機車”占比約80%,排放水平較

差，基本在UICI以下。

根據(jù)中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部2022年《中國移動源環(huán)境管理年報》，2021

年非道路移動源排放NO、、HC和PM分別為478.9萬噸、42.9萬噸和23.4萬

噸，其中鐵路內燃機車NQx、HC和PM排放量分別為13.41萬噸、0.82萬噸和

0.49萬噸,分別占非道路移動機械年排放總量的2.8%、1.9%和2.1%。

8

盡管我國鐵路內燃機車排氣污染物整體排放水平在非道路移動源排放中占

比較低，但就單車排放水平來看，大部分鐵路內燃機車排放水平較差，也受到了

人民群眾高度關注，排放現(xiàn)狀亟需改善。

4.2鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物防控技術

鐵路內燃機車及其發(fā)動機排氣污染物控制技術主要有延遲噴油定時、米勒氣

門正時、兩級增壓、高壓共軌技術、廢氣再循環(huán)（EGR）、選擇性催化還原（SCR）

和顆粒捕集器（DPF）等?，F(xiàn)代柴油機設計，采用綜合多項減排技術為一體的技

術路線，滿足排放性、可靠性的同時提升經(jīng)濟性。

通過采用延遲噴油、高壓共軌、米勒循環(huán)、高效增壓等機內凈化技術，可實

現(xiàn)鐵路內燃機車及其發(fā)動機大氣污染物排放達到EUIIIA/EPATier3水平，如

表2所示。若未來進一步達到EUIIIB/EPATier4排放水平，需增加后處理技術

EGR+DPF或SCR技術路線，如表3所示。

表2鐵路內燃機車及其發(fā)動機達到EUIIIA/EPATier3排放水平采用的技術路線

柴汕機型號240H265D180260

排放標準EUIHAEUIIIAEUIIIAEUIIIA

延遲噴油定時47

高壓共軌燃油系統(tǒng)7Q

米勒循環(huán)7

EGR

高效增壓系統(tǒng)7弋

表3鐵路內燃機車及其發(fā)動機達到EUIIIB/EPATier4排放水平采用的技術路線

柴油機型號CATC175MTU4000CumminsQSK95EMD10I0J

排放標準EUIIIBEUIIIBTier4,4

高壓共軌燃油系統(tǒng)7QV

米勒循環(huán)

EGRV

搭配兩級中冷單級搭配中冷二級增搭配中冷二級增

高效增壓系統(tǒng)單級四個增壓器

高壓比增壓器壓壓

9

柴油機型號CATC175MTU4000CumminsQSK95EMD10I0J

DPF7Q

SCRQ

5標準主要技術內容

5.1標準適用范圍

本標準規(guī)定了鐵路內燃機車及其牽引用柴油發(fā)動機所排放的氣體和顆粒污

染物的排放限值及測試方法。

本標準適用于新制造鐵路內燃機車（含動力集中動車組的動力車）及其牽引

用柴油發(fā)動機型式檢驗、生產(chǎn)一致性檢查和在用符合性檢查。不適用于標準執(zhí)行

日期之前已制造的鐵路內燃機車及其牽引用柴油發(fā)動機。

5.2標準結構框架

本標準結構框架包括適用范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、污染控制要

求、鐵路內燃發(fā)動機標牌、技術要求和試驗、鐵路內燃發(fā)動機在機車上的安裝要

求、系族和源機和標準實施等9部分內容，同時還包括型式檢驗相關信息、鐵路

內燃發(fā)動機試驗規(guī)程、鐵路內燃機車試驗規(guī)程、氣體和顆粒物分析和取樣系統(tǒng)、

鐵路內燃機車及其發(fā)動機有效功率試驗所需安裝的裝備和輔件、型式檢驗結果、

生產(chǎn)致性保證要求及檢查、在用符合性技術要求、劣化系數(shù)的確定和縮寫、符

號及單位等1（）個附件.

5.3術語和定義

本標準術語和定義共有21個，包括鐵路內燃機車、鐵路內燃發(fā)動機、鐵路

內燃機車及其發(fā)動機型式檢驗、鐵路內燃發(fā)動機機型、鐵路內燃發(fā)動機系族、鐵

路內燃機車車型、鐵路內燃機車系族、源機、排氣污染物、氣體污染物、顆粒物、

有效功率、標定功率、標定轉速、負荷百分比、中旬轉速、有效壽命、試驗循環(huán)、

基本排放策略、輔助排放策略和失效政策。

其中，鐵路內燃機車利鐵路內燃發(fā)動機主要參考GB/T3367.1-2008《內燃機

車詞匯》、美國環(huán)保署（USEPA）法規(guī)40CFRPART1033《鐵路內燃機車排放

控制》和歐盟（EU）指令2016/1628（截止到修訂版2020/1040）《關于非道路

移動機械用內燃機氣體和顆粒污染物排放限值及型式批準的要求》。

10

其余19個標準術語主要參考《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限

值及測量方法(中國第三、四階段)》(GB20891-2014).《內燃機車詞匯》

(GB/T3367.1-2008)、《往復式內燃機排放測量第7部分：發(fā)動機系族的確

定》(GB/T8190.7-2018)、《內燃機發(fā)動機功率的確定和測量方法一般要求》

(GB/T21404-2008).《往復式內燃機排放測量第4部分：不同用途發(fā)動機

的穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)》(GB“8190.4-2010)、^Reciprocatinginternalcombustionengines

一Exhaustemissionmeasurement一Part4:Steady-stateandtransienttestcyclesfor

differentengineapplications^(ISO8178-4:2020)和《重型柴油車污染物排放限

值及測量方法(中國第六階段)》(GB17691-2018)并根據(jù)本標準具體內容進

行了修改和補充。

5.4污染物項目的選擇

本標準在深入調研鐵路內燃機行業(yè)排污現(xiàn)狀的基礎上，參考國內外相關標準

及其他指導性文件，依據(jù)如下原則選擇污染物項目：

(1)選擇排放量較大，且廣泛存在的污染物；

(2)選擇可對人體造成直接傷害的污染物；

(3)國內外相關標準中列為管控項目的污染物。

綜上，本標準將NO》、HC、CO和PM作為排氣污染物控制項目，與美國、

歐盟、國際鐵路聯(lián)盟以及我國鐵道行業(yè)標海相一致，也與我國移動源《船舶發(fā)動

機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第一、第二階段)》(GB15097-2016)

和《重型柴油車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》(GB17691-2018)

排氣污染物控制項目一致。

5.5污染物排放限值的確定

本標準根據(jù)我國行業(yè)現(xiàn)狀，以當前我國鐵路內燃機行業(yè)所能達到的較高水平

作為確定限值的基本依據(jù)，充分考慮鐵路內燃機車及其發(fā)動機技術水平和污染控

制技術的經(jīng)濟可行性，參考國內外相關標準，綜合考慮確定標準限值。

5.5.1第一階段排放限值

根據(jù)目前柴油機排放相關技術發(fā)展，不考慮劣化系數(shù)條件下滿足EUIIIA排

放的大功率柴油機產(chǎn)品已經(jīng)具備，部件、系統(tǒng)及技術成熟度較高。我國已有幾款

滿足EUIIIA排放水平的鐵路內燃機車取得了生產(chǎn)許可，所采用的240H、265

11

及R280系列柴油機，采用可變幾何渦輪增壓、排放優(yōu)化型噴油器以及智能化缸

內燃燒等機內凈化技術，可達到EUIIIA排放水平。

國內外標準實施方面，美國Tier3階段排放標準實施于2012年，歐盟EUIIIA

標準實施于2009年。相比而言，我國鐵路內燃機車及其發(fā)動機排放標準晚于美

國和歐盟。我國鐵道行業(yè)推薦標準《牽引動力裝置用柴油機排放試驗》(TB/T

2783-2017),采用等同EUIIIA排放限值，于2018年1月1日開始實施。

綜上，本標準第一階段擬采用歐盟EUIHA限值，如表4所示，總體技術可

行，成本可控，時機成熟。考慮技術升級以及劣化系數(shù)積累時間的需求，擬定本

標準第一階段實施時間為2025年。

表4鐵路內燃機車(或發(fā)動機)排氣污染物第一階段排放限值

2025年1月1口起適用的限值g/kW,h

污染物560kW<P<2000kW,且單氣缸排

IOOkW<P<56OkWP>2()00kW,或單氣缸排量之5L

量<5L

co3.53.53.5

NOx6.07.4

NOX+HC<4.0

HC0.50.4

PM0.20.20.2

5.5.2第二階段排放限值

第二階段排放限值將進一步加嚴，擬采用歐盟EUHIB限值，如表5所示。

中車大連公司新開發(fā)的D180-16型高速柴油機，已于2019年通過鐵總的型式認

證試驗，目前正裝載在FXN3型內燃機車上準冬進行運用考核。D180-16型高速

柴油機作為國內首款自主研發(fā)的機車用大功率高速柴油機，采用了兩級增壓技術、

米勒循環(huán)技術、高壓共軌燃油系統(tǒng)以及智能電噴控制系統(tǒng)等國際先進技術，其裸

機可滿足EUIIIA排放標準，在加裝SCR后處理系統(tǒng)后，可滿足EU1IIB排放標

準。對于以上排放性能，DI80-16型高速柴油機已經(jīng)通過第三方檢測機構的險測。

目前我國生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始研發(fā)滿足EUIIIB排放標準的柴油機和機車，并在技

術方面有了一定累積。

美國和歐盟已相繼從2015年和2012年，開始實施Tier4和EUIHB階段鐵

路內燃機車和發(fā)動機排放法規(guī)要求?？紤]技術、成本、配套設施等多方面的制約

12

因素，我國第二階段標準的執(zhí)行期限適當延長，擬定于2035年1月1日實施。

標準第二階段實施前，主管部門組織對第一階段在用符合性進行評估。

表5鐵路內燃機車(或發(fā)動機)排氣污染物第二階段排放限值

2035年1月1日起適用的限值g/kW?h

污染物

P>0

co3.5

NO、

NOX+HC<4.0

HC

PM0.025

5.6耐久性要求

我國《國家移動源大氣污染物排放標準制訂技術導則》(HJ1228-2021)明

確提出了耐久性要求。耐久性規(guī)定可更好的保證內燃機車在有效壽命期內滿足排

放要求，保護環(huán)境。參考國內外相關標準，提出了耐久性要求和劣化系數(shù)(或劣

化修正值)的確定方法。

5.7在用符合性

我國《國家移動源大氣污染物排放標準制訂技術導則》(HJ1228-2021)明

確提出了在用符合性要求。根據(jù)歐盟相關法規(guī)，結合我國現(xiàn)狀，本標準提出我國

鐵路內燃機車第一階段在用符合性積累數(shù)據(jù)方案。鐵路內燃機車的在用符合性應

在正常使用條件下，有效壽命期內，生產(chǎn)企業(yè)按規(guī)定進行自查，并向主管部門提

交在用符合性自查報告。在用符合性測試應是完整機車，不是未安裝在機車上的

發(fā)動機。鐵路內燃機車生產(chǎn)企業(yè)按自查計劃進行在用符合性自查，在用符合性自

查報告應進行信息公開。

5.8監(jiān)測要求

5.8.1測試循環(huán)

根據(jù)《往復式內燃機排放測量第4部分：不同用途發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)》

(GB/T8190.4-2010),并結合歐盟標準和中國鐵道行業(yè)標準，本標準規(guī)定鐵路

內燃機車及其發(fā)動機按表6中三工況穩(wěn)態(tài)循環(huán)進行試驗。

13

表6三工況穩(wěn)態(tài)循環(huán)試驗

工況號12b3

轉速額定轉速中間轉速怠速

功率/%10015030

加權系數(shù)0.150.250.6

注；a）該功率百分數(shù)為相近于各工況對應轉速下最大功率的百分數(shù).

b）對于內燃機車進行排放試驗的情況，由于受到機車檔位設置的限制，工況2可以選取最接近工況

2的檔位。

5.8.2測試儀器

測試儀器參考國標《往復式內燃機第2部分：氣體和顆粒排放物的現(xiàn)場測

量》（GB/T819022011）。本標準使用下列分析儀測量污染物組分：

（1）測試HC的HFID或FID分析儀

（2）測試CO和CCh的ND1R分析儀

（3）測試NOX的HCLD或CLD分析儀

測試HC的加熱型氫火焰離子化探測器（HFID）和火焰離子化檢測儀（FID）

是檢測分析碳氫化合物的高靈敏度通用型檢測器，幾乎對所有有機物響應，是國

際上檢測內燃機車尾氣中HC含量的常用儀器。

非分散紅外分析儀（NDIR）是測試CO和CO2具最常用的儀器，具有穩(wěn)定

性好、響應速度快、測量范圍寬等優(yōu)點。

化學發(fā)光檢測器（CLD）或加熱型化學發(fā)光檢測器（HCLD）是目前測定排

氣中NO,、的最好方法，也是各國法規(guī)規(guī)定的優(yōu)選測試方法。CLD敏感度高達0.1

ppm,應答性好，在14X）0ppm范圍內輸出特性呈現(xiàn)線性關系，適用于連續(xù)分析。

PM濃度根據(jù)采樣比、環(huán)境空氣中的污染物含量和試驗期間的總流量加以修

正，經(jīng)等比例采樣稀釋后，使用濾膜采樣裝置進行顆粒物的測量。

6主要國家、地區(qū)及國際組織相關標準研究

6.1標準限值對比

本標準與美國、歐盟、國際鐵路聯(lián)盟和我國鐵道行業(yè)鐵路內燃機車及其發(fā)動

機大氣污染物排放限值比較如表7所示。

14

表7不同國冢和組織機車或發(fā)動機的排放限值（單位：g/kW?h）

實施

國家或地區(qū)階段凈功率（kW）COHCPM

NOx日期

6.71/1.34/0.80/

TierO—12.74/18.772000

10.732.820.97

2.95/0.74/0.60/

Tier1—9.92/14.752002

3.351.610.72

2.01/0.40/0.27/

美國Tier2—7.38/10.862005

3.220.800.32

2.01/0.40/0.13/

Tier3—7.38/6.712012

3.220.800.13

2.01/0.19/0.04/

Tier4—1.74/1.742015

3.220.190.04

130sp<5603.54.00.22007

EUIIIAP>5603.50.56.00.22009

歐盟（EU）P>20003.50.47.40.22009

EUIIIBP>1303.54.00.0252012

EUVPM)3.54.00.0252021

130Vps5603.54.00.22007

國際鐵路聯(lián)盟UICIIIA

P>5603.50.56.00.22009

（UIC）

UICIIIBP>1303.54.00.0252012

P<5602.50.66.00.25

UICIIn>1000r/min9.52006

P>5603.00.80.25

鐵道行業(yè)標準n<1000r/min9.9

（TBAT2783）130Vps5603.54.00.2

UICIIIA560<P<20003.50.50.20.22009

P>2000350.40.20.2

IOO<P<56O3.54.00.2

第一階段560<P<20003.50.56.00.22025

本標準

2000<P3.50.47.40.2

第二階段P>03.54.00.0252035

本標準第一階段2025年執(zhí)行,排放限值與歐盟EUIIIA（2009年）和國際

鐵路聯(lián)盟UICIIIA（2009年）一致，與美國USEPATier3（2012年）限值相比,

NOx、HC的限值一致,CO?PM限值略高。第二階段2035年執(zhí)行,排放限值

與EUHIB（2012年）一致，與USEPATier4（2015年）排放限值相比，除PM

外，其余污染監(jiān)控項目均高于USEPATier4所規(guī)定的排放限值。

6.2測試方法對比

歐盟現(xiàn)行排放指令EU2016/1628規(guī)定，用于鐵路內燃機車的發(fā)動機采用三

15

工況F循環(huán)測試，國際鐵路聯(lián)盟2019年發(fā)布IRS60624《柴油機牽引發(fā)動機排

氣排放試驗》，測試循環(huán)與歐盟標準一致。歐盟和國際鐵路聯(lián)盟規(guī)定的三工況F

循環(huán)，見表8o本標準測試方法采用《往復式內燃機排放測量第4部分：不同

用途發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)》（GB/T8190.4）規(guī)定的F試驗循環(huán)即“軌道牽引”

試驗工況進行測試，與歐盟和國際鐵路聯(lián)盟測試循環(huán)基本相同。

表8F循環(huán)試驗工況及加權系數(shù)

工況號12d3

轉速a額定轉速中間轉速息速

扭矩;*/%i(xr5(r5b

加權系數(shù)0.150.250.6

a：見ISO817842020第7.2、7.4對測試轉速的定義;

b：該模式下的功率（％）與模式1相關；

C：該模式卜的功率（%）是相「發(fā)動機轉速卜的最大功率：

d：對使用離散控制系統(tǒng)（即檔位控制）的發(fā)動機，模式2定義為在最接近模式2或35%額定功率的檔

位中操作。

6.3耐久及劣化系數(shù)

針對耐久性，美國USEPA規(guī)定鐵路內燃機車有效壽命為額定功率的7.5倍

（以MW-hi+）或10年，以先到者為準。對于2000年1月1日之前制造且未

配備MWh儀表的機車，有效壽命為75萬英里或1（）年，以先到者為準。歐盟

規(guī)定排放耐久性為10000小時。根據(jù)我國鐵路內燃機車運行特點及維修規(guī)程，本

標準規(guī)定鐵路內燃機車（或發(fā)動機）有效壽命為90萬公里或5年，以先到者為準。

針對劣化系數(shù)，美國USEPA規(guī)定可基于先前的測試數(shù)據(jù)通過工程分析，或

通過實際排放測試，或基于良好工程判斷借用其它已認證系族的排放劣化系數(shù)確

定?；诠こ谭治龃_定的排放劣化系數(shù)不能與在用測試得到的數(shù)據(jù)相矛盾。歡盟

規(guī)定劣化系數(shù)可以基于發(fā)動機臺架測試或實際測試，但測試時間至少達到耐久性

的1/4,然后計算外推到10000小時。也可選擇通過工程經(jīng)驗獲取劣化系數(shù)，或

者直接選擇法規(guī)中推薦的排放劣化系數(shù)。

本標準借鑒美國和歐盟經(jīng)驗，擬采取靈活的劣化系數(shù)確定方法。鐵路內燃機

車（或發(fā)動機）生產(chǎn)企業(yè)可以基于實際運行或產(chǎn)品技術分析確定劣化系數(shù)或者劣

化修正值，并提供所有數(shù)據(jù)、分析和評估結果。如鐵路內燃機車（或發(fā)動機）生

產(chǎn)企業(yè)無法根據(jù)實際運行或產(chǎn)品分析獲得劣化系數(shù)或劣化修正值，則鐵路內燃機

16

車（或發(fā)動機）生產(chǎn)企業(yè)應在檢測機構監(jiān)督下，完成耐久性試驗，并確定劣化系

數(shù)或劣化修正值。

6.4在用符合性

美國USEPA每年都會向證書持有者提出需進行在用符合性測試的具體發(fā)動

機系族，生產(chǎn)廠商負責開展在用符合性測試，每個發(fā)動機系族至少測試2臺機車，

測試基于完整的機車進行。USEPA基于失敗率、排放水平以及現(xiàn)存的故障來判

斷在用測試是否通過。USEPA基于在用測試結果可決定是否啟動排放召回。

歐盟第V階段己提出對NRE-v-5和NRE-v-6非道路發(fā)動機在用測試要求，

處于數(shù)據(jù)累積階段。相關工作由發(fā)動機制造商負責。在發(fā)動機制造商取得歐盟型

式認證，相應發(fā)動機系族開始生產(chǎn)后1個月內，發(fā)動機制造商需要提交一份在用

測試計劃。該計劃需要包括計劃納入在用測試計劃的發(fā)動機系族及型號、發(fā)動機

清單以及試驗方案。認證機關在收到發(fā)動機制造商提交的在用測試計劃后需要在

2個月內批復。

本標準在用符合性擬借鑒歐盟方案，鐵路內燃機車（或發(fā)動機）生產(chǎn)企業(yè)取

得環(huán)保型式認證，相應機車車型（或機型）開始生產(chǎn)后3個月內，生產(chǎn)企業(yè)需向

主管部門提交一份在用符合性測試計劃。生產(chǎn)企業(yè)應根據(jù)機車實際運行工況，確

定在用符合性測試循環(huán)方案及各工況權重。每個內燃機車系族應在在用符合性測

試開始后，按自杳計劃完成測試的當年，提交在用符合性自杳報告。

7實施本標準的環(huán)境效益及經(jīng)濟技術分析

7.1實施本標準的環(huán)境（減排）效益

鐵路內燃機車保有量按歷史數(shù)據(jù)模擬預測，對標準實施后進行環(huán)境效益分析。

假設2022-2050年間，每年淘汰老舊機車125臺，均為UICI或Tier。以下機車；

每年新生產(chǎn)機車125臺，標準第階段實施口期前（2022-2024年），新增機車

為滿足UICII和Tier0的機車，比例為3:1。2025-2050年間，按實施和未實施

方案對比環(huán)境減排效益：

（1）實施方案:2025年執(zhí)行第一階段限值,2035年執(zhí)行第二階段EUHIB

限值。即2025-2034年，新增機車均為滿足第一階段限值的機車；2035-2050年，

新增機車均為滿足第二階段限值的機車。

17

（2）未實施方案：2025-2050年，自然更替老舊UICI和Tier0標準以下機

車為滿足UICII和Tier0機車。

根據(jù)