城市轨道交通节能办法

彭祺

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进轨道交通建设项目的增多，优势在于缓解城市交通压力，方便居民出行，但同时也带来了巨大的电能消耗，城市轨道交通系统面临着节能挑战。节能环保理念作为一种现代化可持续发展理念，轨道交通的能源消耗主要是电能，因此，要促进城市轨道交通可持续发展，“绿色低碳、节能降耗”将是重要环节之一。本文就关于城市轨道交通节能的思考及展望展开探讨。

关键词：城市轨道交通;节能办法;措施

对于城市轨道交通系统而言，有效的节能设计是实现资源合理分配和利用的重要环节，优秀的节能设计有利于轨道交通能源耗费最低化，运营成本最少化，保护环境最大化。城市轨道交通相对于公交车、出租车而言具有运量大、时间快、消耗低等巨大优势。随着城市框架的不断拉大，各地均在大力发展轨道交通缓解交通压力。“低碳经济”概念的提出使城市轨道交通能耗问题越来越受到重视，这也是建设集约型社会的必然要求。城市轨道交通系统节能是实现交通领域节能减排的工作重心，因此如何建设节能的轨道交通系统成为轨道交通系统前期建设与后期运营极为重要的研究课题。

一、城市轨道交通耗能分析

城市轨道交通系统由许多子系统组成，是一个复杂交的通工程，其子系统包括：车辆系统、电力系统、环控系统、信号系统、通讯系统、消防系统、环境控制等。轨道交通消耗的能源主要是电能，而车辆牵引负荷和车站动力设备是耗电最主要的两大板块。

车辆节能主要放在制动动能回收的方向，因列车制动能耗和维护成本双高的局面，导致其节能空间巨大，根据统计可知：该部分所消耗的电能占制动能量的35%左右，所以利用制动的动能节能是主要方向，但目前还缺少先进的制动能源回收系统，为了实现城市轨道交通系统的低能耗，需要在城市轨道交通系统设计、建设、运行的各个环节采取措施，以低能耗为目标，各方相互沟通，整合资源，从而实现城市轨道交通的节能目标[1]。

车站动力设备主要包括众多机电设备和通讯设备，如隧道通风设备、车站通风空调设备、电梯与电扶梯、智能照明系统等，同时还包括乘客服务设施如：闸机、售票机、广播、乘客信息、站台门等其他辅助服务设施。根据不完全统计在非空调季节一个标准车站其通风空调的能耗占整个车站能耗比的32%，夏季空调季节更高，根据模式的不同通风空调的能耗占比最高可达56%。由此可见车站动力设备的节能应该主要放在机电设备这一块，特别是车站的通风空调系统。

二、城市轨道交通节能措施研究

（一）新型设备以及管理系统的研发

虽然当前我国的城市轨道交通已经采用了许多的节能技术，但依然具有较大的节能发展空间。比如：节能型设备以及管理系统研发。相关研究人员应该加大对高效、低耗的新型设备的研发力度。在进行项目设计规划时，应该结合当地施工条件，以节能为主要设计核心，通过不断创新来研发出不同类型的节能方案。比如：对城市轨道运行环境的智能控制、智能变频技术在通风空调系统中的应用等。通过这些节能技术的应用，可以对各节点开展节能调控。此外，各个城市轨道交通设备供应商应该加大技术革新力度，围绕设备的节能降耗来进行设备研发[2]。比如：再生电能吸引技术。此项技术在国内的发展并不成熟，需要以进口设备来实现，所产生的高成本问题对此技术的推广与应用形成了一定的影响。我国需要加大相关设备技术的研究力度，为城市轨道交通节能减排奠定基础。

（二）切实落实建设方针

城市轨道交通在前期施工建设过程中可以参考RAMS标准，即“可靠性、可用性、维修性、安全性”等，对于城市轨道交通建设的各个环节，各个阶段都要进行严格的监控和管理。在已经成功建成城市轨道交通系统并运行的城市中发现，在建设过程中盲目求大，建设过程盲目图快会造成众多问题[3]。因此，各个城市在建设城市轨道交通系统的过程中，一定要充分考虑自己城市的实际情况，充分结合自己城市的经济发展状况与人民的意愿，制定出切实可行的城市轨道交通建设方案。此外，各个环节必须在国家方针政策的指导下开展，从而使得城市轨道交通建设可以按时按量的完成。

（三）车辆选型

列车选型应在满足使用功能的前提下，充分考虑后期运营能耗及维护成本。从节能角度，应重点考虑列车的电机性能、再生制动转换效率、运行阻力参数和车体自重等因素。

（四）优化线路和车站空间

1、优化线路；应合理设计建设区间坡度和坡长，使列车在出站时迅速将势能转化为动能，获得运行所需的加速度和目标速度

2、优化车站地下空间

在确定与车站功能相匹配的空间规模和车站形式时，应根据前期调查测算的客流数据与乘客的实际需求，修正车站主体与配套设施的面积。条件允许的情况下，尽可能加挖深度，合理利用空间，以便降低后期运营费用[4]。

3、优化低压配电系统在运营中的能耗

低压配电系统由降压变电所和动力照明配电线路等组成，为车辆段、车场、车站、区间、各类照明、办公、商业、电扶梯、风机空调、水泵等动力设备及通信、信号、自动化等设备提供电源。

在城市轨道交通运营中，低压配电系统能耗主要由地下通风空调系统、车站乘服务系统、照明系统、应急消防系统等组成：

(1)地铁通风制冷、给排水系统能量消耗。

通风制冷、给排水系统能耗仅次于牵引供电系统的能耗，这2个系统含有冷水机组、冷却泵、冷冻泵、各大风机、消防水泵、污水泵、废水泵，需要消耗较多能量，而且地铁在运营期间，空调通风制冷系统长时间处于固定运行模式，能量消耗巨大，且日常维护不到位还会加大电量消耗。

(2)地铁车站乘服务系统能量消耗。

地铁车站乘服务系统包括手扶电梯、垂梯、站台门、售票机、照明、广播、乘客信息、照明等系统组成。垂梯和扶梯设备在运营段启动，高峰时段满负荷运转;站台门在运营时间段根据电客车的到出站情况随时开关；地铁照明系统能量消耗。地铁照明系统对于地铁运营非常重要，其能量消耗较大，照明装置类型繁多。由于地铁车站基本设置在地下，照明设备不仅在站台和站厅需要设置，在设备房、办公区、隧道区间、电缆通道等区域均需设置，且基本保持全天24h不间断照明，因此整条地铁线路的照明电能消耗量也较大。这些大型动力设备运行均需消耗大量的电能。

(3)其他系统消耗电能。地铁信号、自动售检票、综合自动化等系统在地铁运营中为弱电设备，但为保障多个弱电系统设备的稳定运行，必须确保全天24h不间断供电及为弱电设备蓄电池充电，虽然单个设备用电量不大，但各系统设备较多，综合用电量则相当大。另外，地铁运营中还涉及办公用电以及物业开发等商业用电，办公电能消耗主要为车站及车辆段和停车场办公环境中空调设备、照明设备、电梯设备、办公设备等;商业电能消耗主要为地铁站物业开发、地铁站商业建设施工、商铺开发用电等。

综合以下上叙述，得出以下三个方面的节能办法。一方面在线路设计初期设计智能综合监控系统统一动态管理运行，另一方面安装变频设备提高节能效率，最后制定专业维护手册提高设备运转状态等手段，三方面共同作用达到节能目标。

结束语：

综上所述，城市轨道交通作为公共交通的重头，能耗基数很大，节能势在必行。通过建设阶段低资源消耗、运营期节能运行，并有针对性地制定节能工作管理体制，城市轨道交通行业一定会实现综合节能这一目标。

参考文献：

[1]贾惠茗.城市轨道交通节能设计研究[J].环境科学与管理,2021,46(11):36-39,85.

[2]王亚飞.城市轨道交通节能技术发展趋势探讨[J].数码设计,2022(3):171-173.

[3]王超.城市轨道交通节能管理系统设计[J].电子测试,2020(4):85-86.

[4]崔骏驰,于浦.城市轨道交通节能管理探讨与措施分析[J].数码设计（下）,2020,9(6):125-126.