城市軌道交通節(jié)能技術發(fā)展趨勢探討

黃 沙

蘇州市軌道交通集團有限公司

1 引言

軌道交通的合理化運營與人們的日常出行息息相關，給人們帶來較多便利的同時也促進了交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段，軌道交通建設在節(jié)能環(huán)保管理工作中還存在一些問題，造成節(jié)能效果未能充分發(fā)揮。本文對于軌道交通建設當中相關節(jié)能問題進行了簡要的分析，并提出了相應的解決措施，促進了軌道交通建設技能技術的進一步發(fā)展，從而推動我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 城市軌道交通節(jié)能技術的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 線路選擇和組織運營

從我國當前軌道交通的運營系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)來看，軌道交通供電整個系統(tǒng)當中列車牽引作為其中的用電大戶，牽引部分的耗電量在城市軌道交通整體系統(tǒng)當中占有二分之一以上。在建設過程當中部分軌道交通項目在建設初期，設計人員應當根據(jù)項目的實際情況以及周圍的地理環(huán)境進行建設項目的準備工作，完成初期目標之后應當對于曲線半徑進行優(yōu)化處理，并制定出最佳的選線方案，同時，對于列車牽引環(huán)節(jié)的用電能耗應當控制在一定的合理范文之內，從而避免受到曲線阻力的影響，從而增加軌道牽引環(huán)節(jié)的耗電量。比如，在軌道交通進出站設定坡度值時，應當保證列車上下坡的過程當中能夠有效利用動能轉換勢能與勢能轉換動能的原理。并且，在城市軌道交通設計當中進行縱坡設計時，應當合理選擇泵站與其他設備的位置。根據(jù)運營組織管理分析而言，管理部門的相關人員應當從實際出發(fā)，根據(jù)列車的數(shù)量與實際的運量，充分考慮各種相關因素，對交通系統(tǒng)整體的運營規(guī)模進行精確計算，并對軌道交通列車的運營數(shù)量進行合理的設置，并完善軌道交通列車的各項編組工作以及運營的交通線路。

2.2 列車牽引以及車輛通風空調節(jié)能系統(tǒng)

軌道交通系統(tǒng)在供電系統(tǒng)里面作為重點的用電大戶。在特殊環(huán)境下，空調通風系統(tǒng)的用電消耗量可能會超出牽引系統(tǒng)的用電消耗量。想要有效控制空調通風系統(tǒng)與列車牽引環(huán)節(jié)的用電消耗量。軌道交通建設過程中，部分列車牽引系統(tǒng)選擇的是調頻調壓交流控制。牽引系統(tǒng)在運行當中，應當根據(jù)現(xiàn)場的實際需求進行變頻調速，避免列車在調速環(huán)節(jié)當中消耗大量的電能，并且區(qū)間隧道也能夠避免由于電阻影響發(fā)生升溫的問題出現(xiàn)，從而降低了通風空調在運行當中的用電耗能。軌道交通列車牽引系統(tǒng)和傳統(tǒng)的列車相比較而言，交流牽引充分利用了列車制動的可循環(huán)效果，回收利用率在理論上超過了25%。

2.3 通風空調系統(tǒng)節(jié)能現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，通風空調常見的節(jié)能方法主要是根據(jù)建設工程周圍的氣候條件，選取想適應的空調形式，比如自然通風能夠有效減少風機運行過程中產生的能源消耗，在配置表冷氣設計當中，有效利用室外的自然冷源能夠發(fā)揮軌道交通內部環(huán)境自然冷卻的效果，從間接方面減少了通風空調在運行當中產生的實際電能負荷與時間。

2.4 供電系統(tǒng)的節(jié)能

根據(jù)動力照明方面的節(jié)能效果而言，應當根據(jù)供電設計原則以及各類負荷的特點，將其劃分為不同的等級，然后選取相適應的負荷等級。除此之外，可以采用綜合無功補償與散開式的無功補償設計方法，一定程度上減少了線路損耗，從而提升供電節(jié)能的效率。與此同時，在不影響動力照明效果的條件下，還可以采取首選技能性較強的電器電機照明設備。根據(jù)牽引供電系統(tǒng)的節(jié)能方面而言，減少設備開關的數(shù)量并配置合適的變電站，同時有效利用再生儲能裝置，采用現(xiàn)代化發(fā)節(jié)能設備，有效節(jié)省軌道列車在牽引供電過程中的發(fā)生的供電量。

3 城市軌道交通節(jié)能理念與節(jié)能設計

3.1 節(jié)能設備的應用

當前，隨著節(jié)能設備的越來越多，各項節(jié)能設計也越來越成熟，各行各業(yè)的節(jié)能設備與節(jié)能技術的應用已經非常普遍。在城市軌道交通建設節(jié)能設計當中主要應用的是節(jié)能型照明光源與列車再生制動能量與智能控制，在空調通風與自動扶梯方面主要通過變頻技術來實現(xiàn)。并且，還應有效利用再生能源發(fā)電優(yōu)勢。比如，太陽能與風能以及并網發(fā)電技術。由于軌道交通工程對于安全方面的要求極高，因此，在應用節(jié)能技術時，應當充分考慮對于其余設備可能造成的影響，尤其是在電子設備整流方面，往往會給供電系統(tǒng)造成諧波的現(xiàn)象，還可能會出現(xiàn)一系列的電磁干擾。所以，城市軌道交通在節(jié)能設計方面應當加強對節(jié)能設備的管控，充分考慮設備的節(jié)能效果，并且，有必要時還應當對于相關設備進行相應的試驗與論證，從而有效避免軌道交通在運行當中可能產生的安全隱患。

3.2 城市軌道交通能耗指標與計量

現(xiàn)階段，城市軌道交通建設發(fā)展迅速，在前期設計與施工過程以及后期的運營管理還缺乏相應的標準規(guī)范制度。因此，相關運營單位在評估軌道交通線路當中的能耗問題存在一定發(fā)困難。想要有效降低軌道交通能源損耗，并達到節(jié)能的目的，就應當根據(jù)各區(qū)域的實際情況，完善相應的節(jié)能標準體系，從而達到節(jié)能評估的目標。

3.3 節(jié)能評價體系

想要準確判斷線路能耗水平，在城市軌道交通設計當中，就需要根據(jù)周圍地理環(huán)境實際情況與客流情況以及服務水平進行全面性的分析，并且應當將線路能源消耗當中的相關因素進行適當?shù)姆诸悾⒏鶕?jù)各種因素的不同影響程度作為參照，進一步確定數(shù)學模型，并進行精確的計算，根據(jù)量化的線路能耗作出相應的評判，并且，需要根據(jù)軌道交通各個運營段的能源損耗作出相應的評判分析。

3.4 建立有效節(jié)能管理制度

節(jié)能技術管理工作并非一朝一夕就可以實現(xiàn)。首先應當將使用設施以及新技術的研究來制定相應的標準制度并需要長期堅持。比如江蘇與北京等地區(qū)目前已經出臺了一套地方標準體系，并根據(jù)該標準來指導管控當?shù)爻鞘熊壍澜煌ńㄔO當中節(jié)能技術的管理工作；其次，運營單位應當制定一套完整的管理體系并組建一支有效地管理隊伍，對于工作計劃與目標以及節(jié)能策略，在考核績效節(jié)能工作、對節(jié)能數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析工作進行有效地管理，進而促進日常的節(jié)能管理工作，進而有效貫徹節(jié)能管理制度的運行。

4 城市軌道交通節(jié)能技術的發(fā)展趨勢

4.1 環(huán)保型高架技術

在部分城市軌道交通建設項目當中，已經廣泛應用了高架線路技術，從而控制了軌道交通的能源消耗，并有效降低了軌道交通的實際運營成本，節(jié)省了一半的能源。由于這項技術發(fā)展的時間較短，還不夠成熟，存在一定的缺陷需要解決。比如較重的大軸A、B 型車輛，在運行當中容易出現(xiàn)持續(xù)性的噪聲以及振動。這種情況下，利用高架線路技術，并充分發(fā)揮環(huán)保型高架技術的優(yōu)勢，在確保不影響節(jié)能效果的條件下，可以采用降噪減震的綜合性方式，進行替代或者聲屏障的取消，并需要對高架線路的周圍環(huán)境條件進行進一步的完善。比如采取新型地跨坐式單軌系統(tǒng)等其他的低噪聲制式。

4.2 加大新型能源應用力度

城市軌道交通運行當中能耗較大，如果只是應用一種電能，不僅不會降低軌道交通的運營成本，并且也違背了當下低碳經濟的發(fā)展理念。所以，應當重視太陽能、地熱能以及海洋能源的充分利用，進而降低碳排放量，進一步推動軌道交通的可持續(xù)發(fā)展。

4.3 有效協(xié)調節(jié)能與環(huán)保的關系

城市軌道交通發(fā)展過程當中應用節(jié)能技術時，雖然部分節(jié)能技術能夠在一定程度上降低軌道交通的建設成本與運行過程當中的耗電量，同時，對于項目周圍的生態(tài)環(huán)境也可能帶來移動的污染與破壞。比如，熱泵空調在地下水源組建過程當中，一方面能夠減少空調系統(tǒng)的耗電量，另一方面在一定程度上對于周圍地下水資源帶來了一定程度的破壞，嚴重時還會引發(fā)一系列嚴重的問題，比如水位下降以及地面下沉的現(xiàn)象。所以，在城市軌道交通發(fā)展過程中應用節(jié)能技術時，應當嚴格按照環(huán)保目標的管理設計標準來執(zhí)行，制定出科學合理的技術方案，從而避免對于周圍環(huán)境造成一系列的污染破壞。

4.4 研發(fā)高效、低耗的新型設備與設備系統(tǒng)

根據(jù)系統(tǒng)研發(fā)方面而言，城市軌道交通在建設初期階段，設計方應當根據(jù)原有的系統(tǒng)設備進行創(chuàng)新性的設計，并充分結合各類先進的節(jié)能技術，進而有效控制并降低城市軌道交通在運行過程中的能源損耗。比如，軌道交通控制系統(tǒng)在配置智能環(huán)境當中，利用傳感器能夠有效監(jiān)測車站與隧道周圍環(huán)境的氣候溫度與空氣濕度以及照明度等，通過智能化監(jiān)測的結果來調節(jié)通風空調的負荷以及運行狀態(tài)，還可以采用配置表冷器，利用變頻變風量對空調系統(tǒng)進行起閉。根據(jù)節(jié)能設備的應用方面而言，我國目前部分軌道交通建設當中，能源回收的節(jié)能設備應用較為普遍。系統(tǒng)設備在運營當中，設備裝置能夠有效回收列車剎車當中產生的能源損耗，達到循環(huán)利用的效果，并可以充分利用列車牽引供電。

4.5 制定嚴格的城市軌道交通設備能耗標準

現(xiàn)階段，我國在軌道交通節(jié)能方面還沒有一套完整的規(guī)范標準，目前使用的還是建筑工程的節(jié)能標準，建筑設備節(jié)能標準在軌道交通建設當中不是特別適用。所以，應當根據(jù)城市軌道交通的實際情況制定一套與之相適應的能耗標準，進而才能為軌道交通事業(yè)提供有利的參考依據(jù)。另外，相關部門需要根據(jù)我國國情的實際情況以及地理環(huán)境條件，盡快制定一套完整的城市軌道交通標準體系，為城市軌道交通工程建設提供標準的參考依據(jù)。軌道交通項目在設備招標采購當中，應當制定出一套綜合性的規(guī)范標準，并完善節(jié)能技術的規(guī)范要求，并且應當將建筑工程和軌道交通建設之間的差異區(qū)分開來，嚴格按照軌道交通的能耗標準要求來執(zhí)行。同時，也應當引起設備供應商的關注度，促使廠家提升產品設備的節(jié)能效果。

這種綜合性參考還能夠有效降低惡意競爭的問題，從而推動了軌道交通節(jié)能技術的可持續(xù)發(fā)展。

5 結束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，人們越來越重視綠色環(huán)保理念。在現(xiàn)代城市發(fā)展當中，人們的出行方式盡量選擇綠色交通，城市軌道交通自然成為首要的選擇。節(jié)能技術包含的范圍較為廣泛，因此，應當利用有限的能源，充分發(fā)揮較大的經濟效益。城市軌道交通作為城市建設的重要組成部分，在城市軌道交通在建設當中，應當根據(jù)軌道交通運營標準以及建設項目當?shù)啬茉垂膶嶋H情況制定出相應的節(jié)能技術方案，進而實現(xiàn)城市軌道交通建設能耗降低的目標，進一步推動城市軌道交通技能技術的可持續(xù)發(fā)展。