城市轨道交通节能技术发展趋势

城市轨道交通节能技术发展趋势

胡军

上海中惯建设工程有限公司

摘要：城市轨道交通工程有效解决了现存交通拥堵的问题，缓解了交通压力，为人们出行及经济发展提供了可靠的依据。不过城市轨道交通工程运行中会存在较大的电能消耗问题，再一次加剧了能源危机。鉴于此，为优化城市轨道交通发展水平，有必要加深节能降耗思考，采用合理的节能技术实现能源科学管控，以此推动城市轨道交通的可持续发展。本文就对城市轨道交通节能技术加以分析探讨，以供参考。

关键词：城市轨道交通；节能技术；发展趋势

城市轨道交通建设与发展一方面为人们的出行提供了更多的便利和优势，另一方面也为交通行业的发展带来了新的空间和机遇。不过以往城市轨道交通系统运行中会存在较大的能源损耗问题，虽然功效较好，但能源问题对于城市发展仍然带来了一定的阻碍，所以应对城市轨道交通节能技术展开分析探讨，以加强节能效果，促进我国交通行业的改革和发展。

1城市轨道交通节能技术的应用价值

尽管城市轨道交通具有运行速度快、载客容量大、安全系数高等优势特点，但是对电力能源的消耗也相对较大。故而若想从根本上使城市轨道交通成为绿色交通运输方式，就必须将节能环保理念渗透到施工建设与运营管理过程中，为广大居民提供优质的交通运输服务。与此同时，还要加大对节能技术研发与应用的投入力度，合理开发和利用可再生清洁型能源，代替不可再生能源，以减轻能源损耗与能源供应压力^[1]。

在城市轨道交通发展过程中，应结合工程项目特点，制定与工程项目匹配度较高的建设标准，选择合理的节能环保措施。根据工程项目所在地区的能源供应限制要求和能源开发情况，制定科学的节能技术标准，以推动城市轨道交通和整体交通运输事业的可持续发展。由于节能技术包括的技术范畴较广，涵盖的技术层面较多，所以有必要合理开发和分配利用现有的能源，实现经济效益、社会效益与生态效益的最大化。再者，客观考量各方面积极影响因素和消极影响因素，促进节能技术、综合分析与运营管理的有机结合，实现降低城市轨道交通能耗，减轻生态环境污染的目标。

2城市轨道交通节能技术的发展现状

2.1线路选线与运营组织

通过对各城市轨道交通运营数据进行调研分析可知，列车牵引供电系统的电能消耗量在整个系统中处于领先地位。在城市轨道交通工程施工建设过程中，设计方需结合工程所在区域的地质地貌情况及实际施工情况，明确工程项目建设预期目标，进一步优化曲线半径，制定科学可行的线路选线方案，选择最适宜的线路，将列车牵引系统的电能损耗值控制在合理范围内，最大程度的降低列车牵引系统因曲线阻力因素造成的电能损耗，在提升列车牵引系统运行时效性与安全性的基础上，降低电能损耗。

例如，设定合理的进出站坡度值，确保列车在上下坡过程中能够将重力势能转化为机械势能，从而降低牵引阻力，减轻动能损耗，缩小能耗指标。与此同时，在轨道交通线路纵坡设计时，设计人员还要对泵站以及一系列基础设施的位置加以合理设定。从运营管理方面来说，运营管理部门必须客观考量列车总数量、列车容载量及列车运行频率等关键要素，由此，对整个城市的轨道交通的运营规模加以精确预测。只有进一步明确总体轨道交通的运营规模，才能对各个投入运用的列车实行合理的指挥调度，最大程度的满足居民的交通运输需求。

另外，经过27年的一线现场工作，也使我真正认识到理论与实际相结合的重要性，使我了解市政工程施工管理的过程中复杂性、多样性、连贯性、多变性，不但要合理运用所学习到的基础理论知识，更重要的是必须和实践环境相结合，同现有公司状况相结合，要求在现有的技术条件下，建设出更加安全、快速、经济、合格的市政基础设施。在繁忙的工作当中，我也将在学校所学的基础知识同实际相结合，不断地充实和完善自己。我深深地感受到，如果想在激烈的竞争中获得一席之地，一定要不断地努力，向实际困难挑战，让我在挫折中成长。成绩和不足是同时存在的，经验和教训也是相伴而行。我将继续努力，克服不足，总结经验，吸取教训，把自己的工作做的更好。

2.2车辆节能

根据上文内容可知，列车牵引供电系统的电能损耗率较高。除列车牵引供电系统以外，通风空调系统的电能损耗率也相对较高。在特殊情况下，通风空调系统的电能损耗率甚至会超过列车牵引供电系统。由此，有效控制通风空调系统的电能损耗也成为城市轨道交通节能工作的重要组成部分^[2]。针对此，在城市轨道交通工程施工建设中，施工方应选择列车交流牵引系统。

通常情况下，列车交流牵引系统以调频调压控制模式为主。在列车交流牵引系统运行过程中，根据实际情况选择适宜的变频调速措施，在确保系统持续稳定运行的前提条件下，最大程度的降低电能损耗值。另外，采用变频调速措施，还可以避免区间隧道因附加阻力而出现升温现象，减轻通风空调系统的运行负荷，降低系统的电能损耗率。列车交流牵引供电系统的运用，实现了同时段列车对再生制动能量的循环利用，采取空气制动的方式，减小电阻率，降低能耗值。再者，还可以通过减轻车辆的自体重量、限定列车容载旅客人数以及降低轻轨磨损率等途径，降低通风空调系统的运行负荷，减小电力能源的损耗。

2.3供电系统节能

从城市轨道交通节能环保角度来说，动力照明系统也是至关重要的。相关人员应遵循负荷分级供电的基本原则对照明系统加以设计，将各级照明系统的运行负荷划分为不同等级。同时，采取集中无功补偿或分散无功补偿等措施，以优化线路运行功率，降低线路损耗值。此外，优化各类电机电器设备与照明设备配置，在满足轨道交通运营照明需求的前提条件下，降低动力照明系统的电能损耗率。

针对列车牵引供电系统，若想实现节能环保目标，必须采取如下几方面措施：选择对应类型的变电所、缩减开关配置数量、配置能源存储转化装置、采用钢铝复合接触轨。只有合理运用这一系列措施，才能有效降低整个列车牵引供电系统的电能损耗。

2.4通风空调系统节能

根据轨道交通工程所在区域的气候环境条件，优化通风空调系统配置，尽可能的利用自然通风降低车厢内温度，改善车厢内温度环境条件，降低通风空调系统运行负荷，减轻电能损耗值^[3]。根据列车运营里程数、容载乘客人数和运营频率等，有针对性的对通风空调系统实行变频调控。或者还可以采取开启表冷器的方式，达到降低电能损耗的目的。通常情况下，表冷器都设置在列车进门处。表冷器以电能制动控制为主，可以减小通风阻力，降低能耗指标。对于通风季节持续时间较长的地区来说，使用表冷器可以节省大量的电力能源。由于轻轨列车的车厢都是全封闭的，所以车厢内温度相对较高。如果外界环境温度较低，可以尝试将外界冷气引入到车厢内部，以达到改善车厢热环境的目的，缩短通风空调系统的使用时长。另外，还可以配置自动感应装置，根据车厢内温度对通风空调系统进行自动化控制，在满足温度条件需求的前提条件下，降低电能损耗。

3城市轨道交通节能设计

以某城市地铁5号线为例，该线路贯穿城市新旧老区，在优化城市空间结构，提供区域间的有效串联，推动区域经济发展方面起到较好效果。同时轨线路设计中与城市其他地铁线路相连接，构成完善的交通网络体系，增强换乘的便利性。

3.1节能设备

随着节能理念的不断深入，节能设备及节能技术的种类有所增加，各行业对于节能设备和技术的应用频率有所提升。城市轨道交通若想实现节能目标，在设计中需加大节能技术和设备的应用率。城市轨道交通运行中，最容易产生能耗的区域在照明、制动、通风及自动扶梯运行中，在对其实行节能设计时，可融入智能化和变频技术，实现对系统的自动化、科学化管控，或者还可借助可再生能源的应用，降低电能损耗，以达到节能的效果。

目前该区域在电能供应上将太阳能和风能及并网技术融入其中，减少能源过多损耗。在节能设计中，要充分考虑节能设备可能存在的影响，做好设备调整及干扰防控，防止设备运行中产生谐波带来电磁干扰^[4]。在设备选择上也要节能性，在使用前加强相应检查和验收，确定符合城市轨道交通节能设计要求再行应用。

3.2能耗指标与计量

城市轨道交通节能目标的实现，应先确定能耗指标体系及计量模式，以此准确计算能耗量，为节能设计提供依据支持。不过从目前情况分析可知，由于前期设计与运营管理的相应制度体系不完善，无法对运行中的消耗量加以准确计算，导致一些数据参数估算存在偏差，影响了实际的节能效果。鉴于此，有必要深入分析区域实际情况，完善体系制度，确保后续工作的可靠性、科学性。

3.3节能评价体系

节能评价体系的建立是为更加准确判断线路运行中产生的能耗问题，为节能设计提供可靠依据和支持。利用评价体系及现场及周边环境勘察数据，准确分析客流量、服务水平、存在的影响因素，并采取精准计算公式，对产生的能耗量加以计算和评估，获取较为精准的数据资料，准确了解运营时的能耗情况，给出合理的改善和控制措施。

3.4节能管理技术

城市轨道交通节能设计中，节能技术的科学使用和管理需要完善的管理制度作为支撑，以促使其性能的充分发挥。为此，在设计工作中，除要引入新技术的研究外，还需根据自身实际情况，制定标准管理体系和制度，对节能技术落实及效用发挥提供坚实保障。再者，运营单位在管理制度和体系完善中，还应建立专业管理团队，为管理制度落实提供帮助。管理人员需具备专业知识和技能，并了解节能重要性，明确管理要点及目标要求，合理规划作业内容，改善管理水平。

4城市轨道交通节能技术的发展趋势

4.1新能源、新技术的研究和应用

我国非可再生能源储量有限，随着储量锐减，应用成本也有所增加，城市轨道交通又是这些能源使用量较大的行业，为确保日后发展及良好运营，需加大新能源、新技术的研究力度，通过新能源替换非可再生能源，降低损耗量，降低运营成本。目前太阳能、风能、地热能和海洋能等被大量开发，并逐渐取代传统能源得到广泛应用，为城市轨道交通运营带来了新的机遇，大大降低了成本损耗。为此，在未来发展中，还应加大新能源、新技术的研究力度，以实现城市轨道交通可持续发展的目标^[5]。

4.2做好节能和环保间的协调处理

城市轨道交通节能设计和发展中，一部分节能技术的应用可能会存在破坏周边生态环境的问题，如热泵空调组建中，虽然大大降低了空调系统运行中产生的电能损耗，但也在一定程度上为周围地下水质量带来了污染和破坏，产生了一系列问题。如水位下降、地面沉降等，对周边建筑带来了较大威胁，增加了事故的发生率。所以，在城市轨道交通发展中应用节能技术时，需严格按照环保目标的管理设计标准来执行，制定出科学合理的技术方案，以避免对周围环境造成污染与破坏。

4.3加大新型节能设备和系统的研究力度

城市轨道交通运营中不仅存在着高能耗问题，还存在着低利用率的情况。为解决这一问题，有必要加大设备系统的研究力度，采用高效、节能型设备系统，实现能源的科学管控。在设备方面，可对设备功能加以完善，并将节能理念融入其中，通过能源把控降低损耗。如在供电系统设计中可采取安装能量回收装置的方式将车辆刹车时产生的能耗加以收集，将其应用到车辆牵引中来，以此降低能源消耗，增大能源利用率。

不过目前该技术在我国还处于发展阶段，仍存在一些问题，再加上较高的应用成本，导致应用受限。在系统方面，则要将节能作为核心要点，不断尝试创新和优化，改善运行过程中的整体节能效果。比如，利用智能环境控制系统，检测车站、隧道及车厢内的温度、亮度，根据需要自动调控，降低不必要的能耗。在现有设备和技术的基础上，还需加大研究力度，从空调制动系统，电力系统两方面入手，研究出更多新型设备及技术。

4.5健全能耗标准体系

目前城市轨道交通工程建设中使用的节能标准还是最原始的标准体系，虽然有控制效果，但已经无法满足现今的发展需求，还需要对现有的能耗标准进行优化和调整，以改善城市轨道交通的节能效果，推动城市轨道交通的长远发展。在节能标准编制中，需注重现今实况的勘察和分析，根据现有标准体系加以改良和完善。另外，还需根据我国国情尽快制定一套完整的城市轨道交通标准体系，为城市轨道交通工程建设提供标准的参考依据。再者，在采购环节内也应该完善标准体系，科学把控采购环节，做到能耗的科学把控。对于供应商要加以严格把控，改善产品节能效果，为城市轨道交通可持续发展贡献力量。

5结束语

城市轨道交通作为人们出行及城市发展中的重要组成部分，提高建设质量，考虑其节能效果是非常必要的。相关人员需要加大新节能技术的研究和应用，优化城市轨道交通系统结构，以此促进我国交通行业的长远发展，加快现代城市的更好前行。

参考文献：

1. 苗俊婷,吴湛坤,彭华洲.城市轨道交通节能技术发展趋势探讨[J].四川水泥,2020,No.285(05):121-121.

[2]杨永宝.城市轨道交通工程建设安全风险管理体系研究[J].地产.2019(24)

[3]邓琪滢.城市轨道交通节能技术发展趋势研究[J].交通世界,2019,000(001):250-251.

[4]朱龙佳.地铁供电系统节能降耗技术应用的探讨[J].电气化铁道,2019,v.30;No.154(03):81-84.

[5]胡仲凡.城市轨道交通低压配电节能措施探讨[J].智能城市,2020,v.6(04):146-147.