關于城市軌道交通節能的思考及展望

侯德成　龔偉江

摘要：經濟的發展，城鎮化進程的加快，促進交通建設項目的增多。城市軌道交通的迅速發展，緩解了城市交通壓力，方便居民出行，然而也帶來了巨大的電能消耗。軌道交通的能源消耗主要是電能，因此，要促進城市軌道交通可持續發展，“綠色低碳、節能降耗”將是降低運營成本的關鍵之一。本文就關于城市軌道交通節能的思考及展望 展開探討。

關鍵詞：城市軌道;節能減排;新型能源

引言

城市軌道交通相對于公交車、出租車而言具有運量大、時間快、消耗低等巨大優勢。隨著城市框架的不斷拉大，各地均在大力發展軌道交通緩解交通壓力。“低碳經濟”概念的提出使城市軌道交通能耗問題越來越受到重視，這也是建設集約型社會的必然要求。城市軌道交通系統節能是實現交通領域節能減排的工作重心，因此如何建設節能的軌道交通系統成為軌道交通系統前期建設與后期運營極為重要的研究課題。

1城市軌道交通節能應用所具有的價值

在當前的現代城市中，人們需要具備極強的環保意識，盡可能在生活、出行過程中選擇綠色交通方式，因而城市軌道交通成為了首選。但從某個層面上分析，雖然城市軌道交通具有運行效率高、客運量大等特征，但其對電能的消耗非常大。想要讓城市軌道交通真正意義上成為綠色交通，必須要在其建設與運營管理過程中遵循以人為本的原則，盡可能地為旅客提供更優質服務。同時加大對其節能的研究力度，讓能源可以得到合理利用，減少對環境所造成的污染。所以，在城市軌道交通發展過程中，需要制定出與項目運營相匹配的標準以及節能措施。根據城市軌道交通所在地的能源供應情況，制定出相應的節能標準，促進城市軌道交通得到可持續發展。對于節能而言，其所涵蓋的層面非常廣，必須要圍繞利用有限能源獲取更多社會以及經濟效益為目標，發揮出各層面的積極影響因素，徹底將節能、分析以及管理進行有機結合，最終實現降低城市軌道交通綜合能耗指標的目標。

2城市軌道交通能耗構成

城市軌道交通系統是一個復雜的大系統，由眾多的小系統構成，包括：車輛系統、設備系統、信號系統、消防系統、供電系統、車站系統等，其中主要的能耗形式為電能和水資源。城市軌道交通俗稱“電老虎”，涉及的系統主要是車輛牽引系統與車站設備系統。當前，列車制動時的動能還沒有很好的機制回收這部分能量，使得這部分能量被白白浪費，據統計該部分消耗的電能占制動能量的40%左右;而運營設備系統由于投資巨大、占用空間大以及本身的能耗問題，維護成本居高不下的問題日益突出。此外，由于建設階段本身存在問題或者該階段節能工作未落實到位使得運營階段多數是解決建設階段遺留下來的問題，使得運營期節能工作效果不明顯。為實現城市軌道交通系統的節能，需要統籌考慮建設期和運營期的工程實施、標準和運營規模，以低資源消耗為目標，建設方與運營方應相互溝通、齊心協力把節能運營與節能建設銜接起來，最終實現城市軌道交通綜合節能的目標。

3城市軌道交通節能措施研究

3.1新型設備以及管理系統的研發

雖然當前我國的城市軌道交通已經采用了許多的節能技術，但依然具有較大的節能發展空間。比如：節能型設備以及管理系統研發。相關研究人員應該加大對高效、低耗的新型設備的研發力度。在進行項目設計規劃時，應該結合當地施工條件，以節能為主要設計核心，通過不斷創新來研發出不同類型的節能方案。比如：對城市軌道運行環境的智能控制、智能變頻技術在通風空調系統中的應用等。通過這些節能技術的應用，可以對各節點開展節能調控。此外，各個城市軌道交通設備供應商應該加大技術革新力度，圍繞設備的節能降耗來進行設備研發。比如：再生電能吸引技術。此項技術在國內的發展并不成熟，需要以進口設備來實現，所產生的高成本問題對此技術的推廣與應用形成了一定的影響。我國需要加大相關設備技術的研究力度，為城市軌道交通節能減排奠定基礎。

3.2車輛選型

列車選型應在滿足使用功能的前提下，充分考慮后期運營能耗及維護成本。從節能角度，應重點考慮列車的電機性能、再生制動轉換效率、運行阻力參數和車體自重等因素。

3.3優化線路和車站空間

應合理設計建設區間坡度和坡長，使列車在出站時迅速將勢能轉化為動能，獲得運行所需的加速度和目標速度;在確定與車站功能相匹配的空間規模和車站形式時，應根據前期調查測算的客流數據與乘客的實際需求，修正車站主體與配套設施的面積。條件允許的情況下，盡可能加挖深度，合理利用空間，以便降低后期運營費用。

3.4運營管理

（1）技術速度。提高技術速度可以節省乘客出行時間、提高地鐵服務水平，但其代價是牽引單耗的快速激增，故地鐵列車技術速度不應設置過高。從宏觀角度，市民出行時間的節約應更多依靠科學的城市規劃以及完善的交通體系建設，包括提高地鐵車外換乘效率，改善換乘環境等。（2）列車運行計劃。編制列車運行圖，高峰時段應充分考慮再生制動反饋能量的吸收利用。通過協調前后車的區間運行時分和停站時分，使一列車進站制動的同時，另一列車處于牽引狀態。平峰時段客流較少，可適當壓縮停站時分，延長區間運行時分，在不影響服務水平的前提下降低列車牽引單耗。在客流量不均衡程度較大的線路上，采用大小交路運行，可提高長交路列車滿載率，加快短交路列車周轉，減少上線運營列車，在提高車輛運用效率的同時降低能耗。（3）列車節能運行控制。目前ATO模式是以運輸能力最大為目標的列車運行控制策略，列車運行時，在ATP防護下始終貼近線路最高限速運行。國外研究應用表明平峰時段采用ATO節能模式并不影響服務水平。可以選取示范線路進行ATO節能模式試點工作，條件成熟后進一步推廣。在不影響服務水平的前提下，ATO節能空間可達15%。

3.5制定嚴格的城市軌道交通設備能耗標準

我國當前還沒有構建統一規范的城市軌道交通節能標準，通常會采用國家規定的樓宇建筑設備節能標準，這樣的能耗標準在城市軌道交通中并不適用。因此，需要及時針對城市軌道交通各項設備的能耗標準制定嚴格的規定，從而才能夠為城市軌道交通規劃設計以及設備選型提供參考。此外，在開展城市軌道交通設備招標采購過程中，需要制定綜合性的參考標準，從而引起相關設備供應商的關注，促進廠家可以將更多精力投入到增強產品節能方面。同時，這樣的綜合性參考還可以避免出現惡意競爭的現象出現，有效促進了城市軌道交通設備節能技術的不斷發展。

結語

城市軌道交通作為公共交通的重頭，能耗基數很大，節能勢在必行。通過建設階段低資源消耗、運營期節能運行，并有針對性地制定節能工作管理體制，城市軌道交通行業一定會實現綜合節能這一目標。

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