基于城市軌道交通節能探析

摘要：我國城市軌道交通已經進入了一個快速發展時期，是城市大運量公共交通的主要方式。由于城市軌道交通是個耗能大戶，如果能在系統設計、設備選型方面進一步采取節能減排措施，將會產生巨大的經濟效益，并使軌道交通發展為節能環保的綠色交通。

關鍵詞：城市軌道交通；節能

1 城市軌道交通節能發展實踐

為解決日益緊張的城市交通問題，國家和各地方政府大力發展城市軌道交通，倡導綠色、低碳交通，以實現降低能耗、減少碳排放的目標。作為一種“綠色交通”形式，城市軌道交通已經給我國城市的低碳發展帶來重要影響，隨著新一輪的城市軌道交通建設高潮，城市軌道交通運營里程還將繼續攀升，其節能減排行動對于城市低碳建設意義重大。經過近幾年發展，我國城市軌道交通正逐漸轉變發展方式，應用低碳技術已成為共識，低碳運營理念也越來越受到重視。

在規劃、設計階段，城市軌道交通項目已將綠色設計理念貫穿于項目的全生命周期的各個階段，包括8個方面：“固碳”技術適宜性設計、節能減排設計、可施工性設計、可擴展性設計、可維護性設計、可回收性設計、可靠性設計與安全性設計、最佳生命期優化設計。城市軌道交通是結合土木工程、車輛系統、供電系統、通信系統、通風系統以及自動控制等各專業的綜合性系統工程，現代化的城市軌道交通更是應用了大量新技術和新設備。在設計階段就對線路的能耗水平有比較客觀的評價，更有助于線路運營后制定正確的節能目標和考核節能工作成效。

在建設、運營階段，城市軌道交通項目采用了多種節能減排措施，具體如下：

1）部分城軌線路在車輛系統方面，車輛采用輕量化技術，減少車體質量，較老車型節能50%以上。

2）部分城軌線路在全電制動停車控制系統、再生制動能量利用等方面進行了探索，建立再生電能吸收系統，有效利用地鐵車輛制動能量，節約的能源占線路總能耗的5%以上。

3）部分城軌線路減少非必要的機電設備數量或控制設備運行的時間，如控制變壓器容量、減少非運行時段照明數量等，采用自動優化控制節能減排效果顯著。

4）部分城軌線路大面積采用LED照明等節能產品，應用和研發新型節能通風空調系統等設備，大大降低了能耗。

5）部分城軌線路應用新能源替代電能，如以太陽能、風能為照明能源、以地熱能為空調提供動力等，有效減少了碳排放，節約了電能。

6）大部分城軌線路在車站設置節能坡，合理設計地鐵營運線路和行車密度，也大大節約了能源。

這些措施的應用，已經使城市軌道交通能耗水平有了明顯提高，顯示出了城軌節能的可行性和有效性，為今后的推廣應用奠定了堅實基礎。

2 城市軌道交通低碳發展的創新思路

2.1建立能耗評價指標體系，推動低碳技術創新和應用推廣

對于城市軌道交通節能減排及其措施的研究，國內企業已經從多方面著手，并在一些實際工程中得到了運用，很多措施和做法已日臻成熟。但是，城市軌道交通的低碳發展更需要這些低碳技術措施得到廣泛應用和推廣，這就需要對各種措施進行效果評價以及綜合運用研究，從而制定出符合中國國情的城軌節能減排導則，指導和規范城軌的規劃、設計、建設、運營，同時對既有線路的改造同樣具有指導意義。建立一套功能完善、科學合理、操作簡便的能耗指標體系則是進行效果評價的基礎。

建立適應中國國情的城市軌道交通能耗指標體系，對各種節能減排措施進行評價分析，指導工程規劃、設計和施工，指導已運營和建成項目的節能減排改造，并有針對性地實施城市軌道交通的節能措施，實現有效的節能減排，能夠得到國家和地方政府的大力支持。城市軌道交通能耗指標體系作為一個軌道交通能耗的評價標準可重復使用，也可對其他交通方式進行能耗評價，成為交通能耗評價的重要組成部分；城市軌道交通的節能措施及節能理念不僅可以應用在軌道交通中，綠色材料、清潔能源、節能供電方式、綠色管理技術等方面的節能措施還可推廠‘應用在其他工程之中，為降低碳排放和城市的可持續發展做出積極貢獻。

2.2深化節能設計改進及創新，實現技術節能

技術節能是實現企業自身低碳發展的基礎方式，通過實驗、試點和推廣節能技術舉措，可以有效降低設備能耗和廢棄物排放，實現節能減排的戰略目標。城市軌道交通能耗系統主要包括車輛、供電、信號、通信、環控、防災報警、自動售檢票、給排水與消防、設備監控系統、安防系統、安全門、電扶梯系統等耗電設備。通過節能設計，促進標淮化建設、優化機電設備選型，可促進節能措施在上述系統中的應用，使現代城市軌道交通在節能技術方面實現重大創新。

1）在牽引系統節能方面，采用交流變頻變壓（VVVF）傳動裝置使得列車調速時由附加電阻消耗掉的電能減少，并且采用列車節能運行圖，降低牽引電機負荷，減少車輛制動能耗，降低列車牽引系統能耗。

2）采用列車冷熱一體化變頻空調技術、列車照明應用節能型光源等，降低列車空調和照明輔助系統能耗。

3）在動力系統節能方面，空調通風系統采用智能控制技術，采用車站空調水系統變流量智能控制技術，推廣應用再生能源或低品位能源的空調系統等。

4）其他動力系統方面，車站自動扶梯采用變頻、相控節能技術，車輛基地采用太陽能熱水技術等。

5）在照明系統節能方面，推廣應用節能環保型熒光燈、LED燈等高效節能光源和燈具，并采用光控、時控、模式控等智能照明控制技術。

2.3加強節能管理，落實管理節能措施

管理節能是指通過建立完善的監、測、管、控體系，來改善企業內部管理效率，并有效地推進各種管理節能舉措，實現節能減排的目標。

2.3.1設備監理、咨詢服務。城市軌道交通設備監理單位適逢其時，是從事工程咨詢、項目管理及監理的專業社會服務機構，監理業務職責是負責工程的質量、投資、進度、安全管理工作，從業務階段來講，一般從工程的設計階段就全面介入，歷經設備采購、制造、安裝、調試、保修等各個階段。設備監理單位應擔當社會責任，體現增值服務，在節能精細化、程序化管理，實現節能技術應用中，發揮技術和實踐優勢，成為核心，推動力量。

在工程設計階段，設備監理單位通過專題咨詢報告、設計咨詢和審查等方式提出節能方案和設計要求；在設備采購階段，監理單位通過協助建設單位招投標、組織設計聯絡和審查工作、關鍵設備駐廠監造、對設備首件、樣機和出廠等環節進行驗收，全過程控制設備采購質量；在節能管理方面，監理的作用主要是將節能設計落實到產品中，核實節能效果，重點驗收設備的接口配置，以期設備節能目標的實現；在設備安裝及調試階段，監理單位通過現場監督、質量驗收等形式，對設備安裝、調試質量進行控制。

設備監理單位通過工程的全過程管理，對設備的節能技術有較深的見解，能有效地推動節能、減排、環保技術的全面實施。

2.3.2建設管理。建設單位在規劃、設計階段就應對線路的能耗水平有比較客觀的評價，有助于線路運營后制定正確的節能目標和考核節能工作成效。城市軌道交通在項目立項階段應對項目綠色建設和運營有專題論述，按規定進行項目審批。綠色軌道交通專題論述應包括項目概況、能耗分析、環境影響分析、項目建設方案擬采取的節能及環保措施（技術和管理措施）、節能及環保措施效果評估、存在問題及建議幾方面的內容。此外，為了將綠色設計理念貫穿于項目的全生命周期的各個階段，工程建設時，設計單位應針對綠色建設進行設計交底。施工單位應當按照綠色建設要求進行施工。在項目驗收階段，建設單位應按綠色建設要求進行驗收。

重點對建筑與裝修工程、車輛系統、供電系統、通風空調系統、其他設備以及新能源和可再生能源技術的開發應用進行管理。如車輛應輕量化設計，提高車輛有效利用系數，降低單位人公里牽引能耗。車輛設備應選用高效、低耗、節能型的產品，對空調通風設備實施智能控制，電纜布設應接近最短路徑。車輛檢修應推廣采用狀態修，逐步降低預防修比例，提高車輛部件在線狀態自動監測水平。供電系統正常情況下應采用雙機組、雙邊供電（包括大雙邊供電）方式，使接觸網損耗最小等。施工單位應嚴格按設計要求進行施工，待工程竣工后，應滿足綠色建設要求。

2.3.3運營管理。運營管理節能可從行車組織、運輸組織、設備運行管理、列車維修及培訓管理等方面考慮。

1）在行車組織方面，在正線上運行的列車盡可能保證制動狀態與牽引狀態列車數量相等，確保制動狀態列車反饋的電能正好被牽引狀態的列車吸收。應確定全線總體運營規模、合理確定列車編組、合理設置運營交路、合理安排列車運營對數等措施有效降低車公里能耗。并根據客流分布及車輛動態調整列車編組，實現車輛高效利用。通過優化運行模式，控制最高運行速度，增加惰行時間。優化列車牽引制動匹配，減少實際停站時間等。

2）在運輸組織上，應合理組織與引導客流，最大限度提高客運服務水平，減少設備負荷，減少周轉時間，減少乘客在交通系統內部的碳排放量。優化客運設備使用時間、數量（如閘機、自動售票機、自動扶梯），節約能源。

3）在設備運行管理方面，建設智能化的車站設備監控系統，提高環控系統的智能化管理。在運行過程中不斷總結經驗，及時調整設備運行參數，提高車站設備監控系統適應能力，減少不必要的損耗，提高候車環境的舒適度。根據車站運行特點，優化環控系統運行模式。利用車站設備監控系統實現不同時段、不同室外環境工況下，采用不同空調模式的運行管理方式。一提高調度管理人員的專業技能，對環控系統實時跟蹤監控，并從節能角度對設備運行數據進行統計和分析，消除影響環控系統穩定、高效運行的缺陷和故障。

4）加強列車維修及培訓管理，提高維修人員操作技能，培養員工節能意識，做好各用電設備的規劃管理，根據列車維修項目制定具體的節電措施，消除不必要的電耗。提高列車司機的培訓質量和效率，縮短培訓時間，把培訓電耗納入司機培訓成本管理，增強成本意識。加快淘汰高耗能、高污染內燃型地鐵工程維護車，大力加強清潔、低碳技術在城軌運營中的運用，采用電力地鐵工程維護車，減少COZ排放。

3 結束語

目前，我國城市軌道交通運營總里程已突破2000km，城市軌道交通對于解決城市交通擁堵問題發揮著重要作用。隨著城市軌道交通運營里程的不斷攀升，其能耗問題也越來越受到專家學者們的重視，我們應積極推進軌道交通結構性和技術性節能減排，加快建立城市軌道交通能耗評價指標體系，推動低碳技術創新和應用推廣。深化節能設計改進及創新，實現技術節能；加強節能管理，落實管理節能措施；充分發揮軌道交通運量大、速度高、準時、安全、節能、環保的優勢，從而實現城市軌道交通可持續發展。