試論城市軌道交通機電工程的節能管理措施

李沃霖

摘 要：隨著我國城市化不斷推進，越來越多的年輕人選擇在城市定居生活，導致城市人口大幅度增長，從而帶來了嚴重的環境污染和交通擁堵等問題。通過發展公共交通事業可以有效解決交通擁堵問題，使城市的軌道交通得到可持續的發展。城市軌道交通機電工程消耗的主要能源是電能，雖然城市軌道交通是一種綠色環保、不受天氣影響、高效準時的現代化交通工具，但是在緩解城市交通擁堵的同時也帶來了非常大的電能消耗。針對城市軌道交通機電工程進行相應的節能管理是非常有必要的。本文就機電工程節能管理的研究背景及節能管理措施等方面進行深入分析。

關鍵詞：城市軌道交通;機電工程;節能管理;措施

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

0 引言

根據大數據進行的統計，截至2018年初，我國內地開通城市軌道交通的城市一共有34個，共計165條城軌交通線路。為了解決城市生活中交通擁堵等問題，越來越多的城市進行城市軌道交通的建設，近年來很多軌道交通逐漸投入運營使用。所以節能管理已經成為我國交通發展和經濟發展的一項長遠戰略，研究高效的節能措施對于城市軌道交通機電工程有著深遠的意義。

1 節能管理措施的研究背景

在城市的公共交通中，雖然在同等運能下進行比較，城市軌道交通要比其他形式的交通方式消耗較少的能源，但是因為城市軌道的運量大，使其總體耗電量相當的大。依據目前的實際情況，城市軌道交通中最主要的用電系統是牽引供電和通風系統，這兩個系統都具有非常大節能潛力。尤其是我們常見的地鐵通風空調系統，此系統的能耗占據了整個地鐵總耗能的25%～35%，這個占比相比其他系統來說，是非常大，如果可以通過節能管理的相應措施進行節能，那將對現代化城市軌道交通的持續運行，以及節能等具有非常重要的作用。所以目前的研究課題中，關于如何對軌道交通中空調系統的節能措施進行改進的課題，具有非常重要的意義。

2 城市軌道交通機電工程的節能措施

在城市軌道交通系統中，供電系統、通訊系統以及空調通風系統是消耗能源的主要幾個系統。在整個能耗中機電工程的能耗占整體的50%～60%，所以對城市軌道交通機電工程進行節能管理是非常重要的，以下就是城市軌道交通機電工程節能管理的具體措施。

2.1 恰當的主變電所位置可以減少能耗

研究顯示，盡可能地靠近負荷中心，并選擇在與軌道交通線路鄰近的地方是主變電所的最佳選擇位置布置，數據表明，選擇該位置可以滿足中壓網絡線路壓降以及線路損耗等經濟技術參數指標的要求。通過合理選擇主變電所位置，可以大大降低高壓電力線路的建設消耗，并且能提高設備運輸和電力線路的便利程度;在以城市軌道交通供電系統安全并且可靠運行為前提的條件下，人們通常要盡可能減少主變電所的設計數目，而通過多條線路共享的實現，來達到減少土地資源的占有以及能源上的浪費。

2.2 減少高電壓供電可以降低電網線路的損耗

通常，在高壓供電網絡中，輸電半徑和容量都是非常大的，但由此帶來的反面影響-電能損耗也是非常明顯的。在目前我國現有的軌道交通中，中壓供電網絡就足以支撐軌道的日常正常運轉，現如今我國現在通用電壓等級為35 kV和10 kV。在國內軌道交通供電系統中，35 kV的電壓等級以其輸電半徑和容量大，損失電能小等優點，得以在中壓網絡中已有非常成熟且廣泛的應用，這樣可以明顯的減少軌道交通中線路損耗和變壓器的能耗，從而達到非常明顯的節能效果。

2.3 按使用原則選擇牽引變壓器容量

軌道交通中，牽引變壓器的容量是需要按照一定的原則來進行選定的，這樣可以減少能耗，具體原則如下：（1）無論在何種方式下運行，牽引變電所高峰時的最大功率應不大于整流機組的額定容量的三倍以上，高峰時期，牽引變壓器每小時的平均功率應小于整流機組150%的額定容量;（2）牽引變電所單邊運行時所需要消耗的電能在整流機組的單邊供電時應當也予以支持，并正常運行。

2.4 城市交通軌道公共通風區域采用變頻調節風機

在城市軌道交通中送風機、排風機式通風系統設備的主要組成部分，在一天中車站內的通風負荷會隨著客流和室外的溫度變化而變化。使用變頻調節的風機就可以根據負荷的變化對通風系統進行調節，這樣既可以隨時滿足乘客的候車環境也可以實現節約能源，大大降低了城市軌道交通的運營成本。

2.5 合理設計降壓變電所

2.5.1 降壓變電所的位置選擇

依據實際情況中城市軌道交通車站的類型、車站建設規模以及負荷情況，降壓變電所所設計的物理位置一定是滿足便于設備的運輸，并且要盡可能地靠近負荷中心這兩個條件的，所以站臺層，成為了智軌車站的變電所的首選位置。同時要根據車站規模來考慮變電所的設計建造數量，當選擇設計建造兩座降壓變電所時，那么其中一座為降壓變電所，另一座通常為跟隨式變電所。這樣可以大大降低設備運輸和能源運輸過程中造成的不必要的能源消耗，達到了節能管理的效果。

2.5.2 選擇變壓器應用全壽命周期成本法

目前，在國內市場上，大多數變壓器的用戶在變壓器的選型上僅僅關心其建設初期的投資，大多數用戶并沒有從長遠的角度去考慮變壓器的使用壽命，而更不會在乎變壓器的空載損耗以及負載損耗，甚至對此并沒有深入的了解，換句話說，用戶對變壓器設備的全壽命周期成本的重視程度是遠遠不夠的。因此，導致了國內變壓器在使用過程中產生較大的能源損耗，從而增加了整個軌道交通的運營成本。如果建設初期，用戶選擇購買空載損耗和負載損耗都較小的變壓器，雖然初始變壓器的投資成本較高，但是變壓器整個全壽命周期角度來計算，總體的投資是比較低的，這樣可以大大地減少機電工程能源的損耗，提升軌道交通的節能效果，減少運營成本。目前市面非上非晶合金變壓器是損耗較少的變壓器。

2.6 增加照明節能的設計

在城市軌道交通運行過程中，照明系統的能源消耗也是非常多的，在滿足國家照度要求的前提下，應該盡量減少燈源量從而達到節約能源的目的。在地上的建設過程中應該對門窗進行合理地設計，使自然光得到充分地利用，室內通過引入自然光進行照明。在地下的建設過程中應該采用高效節能的燈具，例如：T5燈管和LED燈等，這樣可以達到10%～20%的節能效果。

在車站內的照明設備，人們可以采用智能化的照明控制系統，而智能照明系統可以根據車站內具體的情況來進行適應性的照明亮度的調節，例如：根據客流量或者外部自然光照射情況對車站內的照明亮度進行調節。通過使用智能照明控制系統，不僅能使車站的照明具有靈活性、可靠性等優點，還可以降低站臺照明的能耗，精準的控制和原理光照度，達到較好的節能效果。

2.7 提升機電工程設計人員的節能意識

城市軌道交通越來越普遍的同時也帶來了巨大的能源損耗，除對相關的設備進行節能的設置之外，更需要我們設計人員在最初的設計中就考慮到節能。通過提升機電工程設計人員的節能意識，從軌道運行的根本中達到節能管理，工程實施的過程中也不斷提升施工人員的專業素質，從而達到節能管理的效果。

3 結束語

目前隨著我國城市化經濟的不斷增長，我國城市軌道交通的數量也在不斷增加，越來越多的城市也在不斷的建設城市軌道交通。在城市軌道交通安全有序地運營前提下，在城市軌道交通建設過程中減少機電工程的節能管理是至關重要的，這可以大大減低能源的損失，為軌道交通的持續發展做出巨大貢獻。本文針對城市軌道交通機電工程節能管理的措施進行了詳細的分析，為日后城市軌道交通機電工程的設計提供了重要的參考依據。

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