地鐵自動扶梯運行的節能措施研究

張鵬

摘 要：機場、商場等公共場所為自動扶梯主要的應用場所，自動扶梯應用后，極大的便利了人們的出行，但與此同時，自動扶梯運行期間浪費的電能也是非常大的，嚴重的消耗了原本就比較有限的能源。為使其能耗降低，并與國家節能減排的政策相適應，需在結合實際情況的基礎上，科學的應用節能控制技術。由此可見，本文的研究具有十分重要的現實意義。

關鍵詞：地鐵；自動扶梯；節能措施

1概述自動扶梯和自動扶梯的弊端.

自動扶梯的核心部件是兩個鏈條，它們圍繞兩個齒輪的旋轉，自動扶梯頂部，有一個電機驅動齒輪轉動環鏈。對于在電動扶梯的控制，目前有很多自動扶梯的控制是相對簡單的，單一的，通過實際使用，我們發現這個操作模式有許多缺點：

1.1大功率消耗

由于使用直接啟動模式，每天運行超過10小時，無論是否有乘客上車，自動扶梯始終保持著高速和連續運行，耗電量非常大。

1.2故障率高，使用成本高

電梯保持高速運轉，機械磨損程度相應增加，除了加重了的額外成本，同時也增加了電梯故障頻率，自動扶梯維護成本也就大大增加。正是由于上述缺陷在自動扶梯上存在，再加上國家和世界推廣“節能、低碳生活”的概念，普通扶梯如果能合理地被廣泛應用于節能，對節能、低碳環保等具有重大的現實意義。

2自動扶梯能耗分析

分析自動扶梯的能耗時，必要環節之一即為能效測量，此環節共分4步進行。

2.1確定測量對象及能耗限定值

現階段，關于自動扶梯能效標準，我國尚未制定統一的，國外可供參考的先關文件也不存在，因此，可將《自動扶梯能效限定值標準》作為參考，衡量測量結果的能耗情況。以梯級寬度、提升高度、速度為因素，測量不同情況下的輸入功率，結果顯示，輸入功率與其效率成反比。為保證能夠獲得一致的結果，本文在分析時，梯級寬度、提升高度、額定速度分別設置為1000mm、5±0.5m、0.5m/s。

2.2選擇測量儀器

目前，測量自動扶梯能效時，可采用3169-20鉗形功率計、PW3198電能質量分析儀兩種。經測試，無論選擇哪種測量儀器，電流、電壓、有功功率、功率因數、諧波畸變率均可被測量出來，而且精度均能與相應的要求相符合，不過，3169-20鉗形功率計的價格低于PW3198電能質量分析儀，而數據處理步驟復雜于PW3198電能質量分析儀。結合實際情況與這兩種測量儀器的優缺點后，本文最終以3169-20鉗形功率計作為測量儀器。

2.3選擇運行功率測量點

實際測量過程中，測量點通常選取3個，每個測量點會獲得不同的測量結果。本文也選取3個運行功率測量點，測量點1位于建筑電源與扶梯電源入口之間，靠近扶梯電源入口，包含了驅動電機、控制系統及輔助系統的結果；測定2位于扶梯電源入口與扶梯控制柜之間，靠近扶梯控制柜，測量結果為控制系統主要電路的能耗；測試點3在輔助設備側，對其能耗做出測量。在這3個測量點中，以測量點1的結果為最終結果，其他2個測量點結果做參考用。

2.4測量工況

具體測量過程中，需測量兩種工況下的有功功率，一種為空載運行，另一種為實際運行，即載客運行，前一種工況的測量結果可將機械效率情況反映出來，后一種工況測量結果可將消耗電能值推測出來。以某服裝商場3#自動扶梯為例，測量實際運行時的輸入有功功率值，10：00時，客流量12人/30min，輸入有功功率1726kW；12：00時，客流量達到23人/30min，輸入有功功率達到2408kW；15：00時，客流量34人/30min，輸入有功功率2485kW；16：30時，客流量40人/30min，輸入有功功率超過2500kW。以上數據顯示，自動扶梯運行時，能耗是非常大的。

3 自動扶梯節能控制技術

3.1Δ-Y轉換模式

一般來說，自動扶梯啟動之后，運作模式一直為三角形接法。所謂Δ-Y轉換模式，是指采取兩種模式運行自動扶梯，載荷比較輕或承載率低于40%時，運行模式采用星形接法，重載狀況下運行模式選擇原來的三角形接法。Y-ΔZ轉換模式下，啟動之后，三角形接法的轉換需要在時間原則基礎上進行，而采用Δ-Y轉換模式后，則改變轉換方法，變為與具體負載情況相結合，達到互相轉換星形-三角形接法的目的。自動扶梯開始運行時，會處于輕載狀態，此時的運行方式為星形接法，乘客數量越來越多后，逐漸的加大扶梯負載量，并且會提升電動機轉差率，達到一定程度后，以Δ-Y轉換裝置為基礎，變為三角形運行。如果逐漸的減少乘客數量，控制系統會開展檢測工作，發現負載將至某種程度后，再次轉換運作模式，變為星形[2]。自動扶梯運作方式為星形時，可減少電動機定子繞組的電流及電壓，并降低定子與轉子的銅耗、電動機鐵耗情況，進而將電能損耗明顯減少，達到節能的目的。利用Δ-Y轉換模式時，并不會較大的改動原有的控制電路，自動扶梯重載時間少于輕載時間時，較為適合此種節能技術。

3.2自動運行節能方式

自動運行節能方式中，于感應區合理的設置扶梯入口位置，感應區內進入乘客后，感應裝置會向著控制系統傳輸信號，自動扶梯由控制系統啟動，感應區位置無人狀態下，控制系統會存在10～20s的延時，與自動扶梯一端到另一端的時間基本相同，之后停止運行自動扶梯，節約電能。通常，以光電或壓力作為感應裝置。應用自動運行節能方式降低自動扶梯的能耗時，操作簡單，而且節能效果也比較明顯，成本低，無需較大改動原有電路。不過，頻繁的啟動與制動自動電梯為此種方法的缺點，供電電網、電動機受到其不斷的沖擊，提高了啟動時消耗的電能，并且較大的磨損自動扶梯的機械部件，縮短自動扶梯的使用壽命。通常，自動扶梯具有較長的乘客時間間隔時，可采用自動運行節能方式。

3.3變頻驅動節能方式

功率=力×速度，由此可知，調整運行速度后，也會相應的改變功率。變頻驅動節能方式中，通過變頻調速裝置的應用，達到調整運行速度的目的，有乘客搭載時，運行速度為設定數值，無乘客搭載狀態下，運行速度為低速，原因為自動扶梯相對就有更多的空載時間，可使節能需求被有效滿足。自動扶梯應用變頻驅動節能方式后，將感應裝置安裝在入口位置處，乘客進入感應區后裝置自動感知，并將信號傳輸至控制系統，控制系統通過控制變頻器，啟動自動扶梯，達到設定速度后，開始運行。此種方法不僅具有節能的優點，而且機械磨損可減少，促進自動扶梯使用壽命的延長。

4 節能改造中的注意事項

在對自動扶梯進行節能改造的過程中，變頻電壓補償值的設定過程要注意，采用小幅度遞進的方式。這樣一來，就可以在變頻的過程中，進行多次的調整和驗證。要想保證自動扶梯在低頻低速狀態時仍然能夠正常運行，應將電壓補償值進行盡可能小的設定。在節能改造完成后，還要定期的對電動機的運行狀態進行檢查，并根據運行的具體情況對電壓補償值進行合理調整。

5結語

自動扶梯運行期間，能耗比較大，一定程度上造成了資源的浪費，應結合自動扶梯實際的運行情況，適當選擇節能控制方式，達到降低能耗的目的。

參考文獻

[1]李欣，李蒙新，王紅艷，etal.城市軌道交通車站自動扶梯狀態在線監測數據采集研究與實踐[J].工程建設與設計，2017（2）：176-178.

[2]李欣，梅棋，霍苗苗，etal.城市軌道交通自動扶梯在線監測與智能診斷系統應用功能設計與研究[J].工程建設與設計，2016（12X）：203-206.

[3]孟憲磊，宗彩樂.青島地鐵自動扶梯功能安全系統研究發明之軟硬件技術創新[J].現代制造技術與裝備，2018（2）.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司機電分公司）