深圳地鐵3號線電客車PPIISS客室LCD屏節能改造

宋 福 陳富東

深圳地鐵3號線電客車PPIISS客室LCD屏節能改造

宋 福 陳富東

摘 要：在簡要介紹深圳地鐵3號線電客車乘客信息系統（PIS）功能及客室液晶顯示屏（LCD）電源控制原理的基礎上，結合3號線列車出入庫流程、檢修作業項目、運營時刻表等生產組織情況，經過分析、計算，對PIS客室LCD屏進行節能改造的可行性、必要性以及預期效益等進行了論證，對新車設計有一定的借鑒意義。

關鍵詞：地鐵車輛；PIS；LCD屏；節能；改造

宋 福：深圳市地鐵集團有限公司運營總部車輛中心，工程師，廣東深圳 518173

1　深圳地鐵3號線電客車PIS

1.1系統概要

深圳地鐵3號線電客車PIS包括多媒體和車載廣播等子系統，可實現多媒體信息播放、列車到站廣播、動態地圖顯示、客室狀態實時監控及上傳等功能。系統處理后的多媒體及到站信息分別顯示在安裝于客室的LCD屏上，客室實時監控畫面顯示在司機室CCTV監控屏上，同步上傳于車站警務室。

1.2電客車客室LCD屏

深圳地鐵3號線電客車PIS客室LCD屏，左側為運營屏，用于顯示到站信息，右側為媒體屏，用于顯示多媒體信息。LCD屏安裝于客室門區蓋板上，每個門區蓋板安裝2塊，全列車共96塊，額定功率為30 W。LCD屏隨列車蓄電池激活同步點亮，電源為單車控制，電源開關分別設置在每節車客室電氣柜內。

2　客室LCD屏節能改造

2.1LCD屏節能改造的必要性

深圳地鐵3號線電客車在正線運營時LCD正常顯示，為乘客提供媒體信息和車輛到站等信息。列車非運營情況下，客室LCD屏只是一個耗能部件，并不發揮實際作用，可關閉，以節省電能，同時延長LCD屏使用壽命。

列車非運營情況主要包括正線及庫內應急、計劃修、出入場以及運營結束庫停等，非運營情況下電客車LCD屏功耗粗略計算如下。

2.1.1正線應急備車和庫內應急備車客室LCD屏耗能

為保證正線運營秩序，降低車輛故障后對運行圖的影響，參照行業做法，深圳地鐵車輛中心規定每天列車運營期間正線（兩端終點站存車線）及車庫（檢修庫及停車場）內分別擺放2列應急備用車，備用車處于激活狀態，滿足隨時發車條件。線備車和庫備車每天LCD屏消耗電能如表1統計。

表1　備用列車每日客室LCD屏耗能統計

2.1.2計劃修電客車客室LCD屏耗能

按照深圳地鐵3號線目前的生產安排，每天進入計劃修修程的電客車約為6列，檢修人員每天工作8 h，其中約一半時間為無電檢修作業，檢修作業完畢，列車處于送電狀態（以20 h計），客室LCD屏耗能為：

96×30×20×6=345.6（kW.h)

2.1.3電客車空車出、回庫客室LCD屏耗能

按照深圳地鐵3號線現有運營時刻表，每天上線列車數為34列，空車出、回場過程中客室LCD屏均為開啟狀態，每列每天空車出、回庫占用時間約1 h以上，期間客室LCD屏耗能為：

96×30×1×34=97.92（kW.h) 2.1.4 運營結束庫停列車客室LCD屏耗能

深圳地鐵3號線實行雙日檢，電客車運營結束后，約有每天上線列車數一半的列車無需任何檢查（故障車除外），直接停放在停車庫內進入熱備狀態，另外，一般列車進行完雙日檢修程后進入熱備狀態，熱備車每天LCD屏消耗電能如表2統計。熱備是指為減少電氣元器件故障（繼電器、接觸器卡滯等），非運營狀態下列車保持激活狀態，以減少電客車出庫故障對運營秩序影響的做法。

2.1.5列車在非運營工作狀態下客室LCD屏總耗能

按照深圳地鐵3號線現有運行圖，列車在非運營工作狀態下每天LCD屏總耗能為:

198.72+345.6+97.92+383.04= 1 025.28（kW.h）

由于客室L C D屏隨列車蓄電池激活同步點亮，卻只能操作每節車客室電氣柜的電源斷路器空開（4QF25、4QF26）來關閉，無法在司機室集中關閉全列車的LCD電源，導致非運營情況下LCD屏開啟，造成大量電能浪費。除此之外，LCD屏長期處于工作狀態，會縮短屏幕使用壽命，增加維修成本。綜合以上因素，客室LCD屏進行節能改造，實現電源集控開關是非常必要的。

2.2LCD屏節能改造技術分析

2.2.1理論分析

本著不改變原有設計，不影響原有設備性能，盡量減少改造復雜程度的原則，同時結合公司非運營狀態的列車，必須關閉客室照明及空調（特殊情況除外）的規定，制定的初步方案如下。

在每節車電氣柜內加裝L C D屏集控接觸器，從電氣柜DC110V母線端子排上引出DC110V正線，接入原有照明接觸器常開輔助觸點，經該觸點的出線接入集控接觸器線圈電源，集控接觸器主觸頭串在客室LCD屏電源開關與LCD屏電源模塊之間，電氣原理圖如圖1所示。

上述方案集控接觸器線圈通斷信號由照明接觸器輔助常開觸點給出，利用既有車照明控制開關控制LCD屏電源通斷，實現LCD屏電源控制與照明聯動，即照明開啟LCD屏同步開啟，照明關閉LCD屏同步關閉。

表2　熱備車每天LCD屏消耗電能統計

圖1　改造后LCD屏電源控制原理圖

經查閱資料，原有照明接觸器的輔助觸點最大可承受約1 A的電流，而加裝的集控接觸器吸合電流50～100 mA，遠小于照明接觸器輔助觸點的承受電流，不會對既有接觸器產生影響，同時也不會增加既有照明控制開關的負載。現場調研發現客室電氣柜內靠近照明接觸器處有多余空間可以加裝接觸器。結合電氣原理圖初步測量，加裝接觸器后只需增加3根長度約60 cm、線徑為1.5 mm2的接線即可實現，上述方案理論上可行。

2.2.2接觸器選型

通過現場調研得知，客室LCD屏電源開關為容量6 A的直流斷路器，因此，只要選擇主觸點容量大于6 A的直流接觸器即可，通過查閱相關手冊，選用施耐德的LC1D12FDC型接觸器，該產品為成熟通用產品，容易購買，無需特殊定制。

2.2.3改造風險評估

按照上述方案改造，較改造前存在的唯一風險就是加裝的LCD屏集控接觸器故障后會導致其所在車廂LCD屏黑屏，無法顯示相關信息。經過分析調查，改造所用的施耐德的LC1D12FDC型接觸器為成熟產品，目前電客車上大量使用，查閱運營以來的故障信息，未發現因接觸器本身原因導致列車相應系統無法正常工作的現象。因此，只要按照相關規定開展檢修維護作業，改造風險處于可控范圍內。

2.3電客車客室LCD屏節能改造試改經過充分的理論分析和現場調研，確認對既有車進行LCD屏節能改造不會對現有各部件功能產生影響后，按照既定的方案（接線示意圖如圖2所示），先行對一組車LCD屏進行了節能改造試改，改造后的現場情況如圖3所示。

表3　LCD屏節能改在成本統計表

圖2　LCD屏節能改造接線示意圖

圖3　LCD屏節能改造現場圖

3　投資回報分析

按照上述方案改造，每列車（6節編組）需加裝接觸器6個，接線端子36個，線徑1.5 mm2的電纜約18 m，不計算人工成本，每列車改造成本約2 496元。完成全部43列車客室L C D屏節能改造共需投入107 328元（表3)。按照之前計算，LCD屏節能改造后每天可節約電能1 025.28 k W.h，電費按0 . 9 元/(k W.h)計算，每天可節約電費922.75元，約117天可收回投入成本，改造后每年可節約電費約33.68萬元。

4　結束語

通過精細化管理，對既有列車進行分析、論證，開展技術節能改造，可進一步降低運營維護成本。同時，在新車設計時注重節能細節，全面考慮，也可減少后期運營維護成本，提升列車品質。

參考文獻

[1] 長春軌道客車股份有限公司. 深圳市軌道交通二期3號線工程車輛使用維護手冊[G].2010.

[2] 韓國現代ROTEM公司. 深圳地鐵三號線輔助電源容量計算書[G].2008.

[3] 施耐德電動機啟動與保護產品選型手冊[G].2008.

責任編輯 冒一平

Energy Saving Reform on LCD Screens on Train in PIS of Shenzhen Metro Line 3

Song Fu, Chen Fudong

Abstract:Taking into consideration of train entry and exist depot process, repair, and operation timetable and production organization on Shenzhen metro line 3, through analysis and calculation, the paper verifi es the feasibility, necessity and expected benefi ts of energy saving reform on passenger compartment LCD screens of PIS.

Keywords:metro vehicle, PIS, LCD screen, energy saving, reform

收稿日期2014-03-19

中圖分類號：U293.25