城市軌道交通節(jié)能問題研究

劉小玲 薛亮,2（遼寧省交通高等?？茖W校遼寧沈陽0222大連理工大學交通運輸學院遼寧大連6024）

城市軌道交通節(jié)能問題研究

劉小玲1薛亮1,2
（1遼寧省交通高等?？茖W校遼寧沈陽1101222大連理工大學交通運輸學院遼寧大連116024）

本文以北京地鐵為例，從城市軌道交通能源消耗現(xiàn)狀入手，分析了城市軌道交通能源影響因素，提出了有效的城市軌道交通節(jié)能策略。

城市軌道交通；能源消耗；節(jié)能策略

城市軌道交通的迅速發(fā)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(xù)發(fā)展，“綠色低碳、節(jié)能降耗”將是降低運營成本的關(guān)鍵之一,本文以北京地鐵為例做詳細的分析研究。

1 城市軌道交通能源消耗現(xiàn)狀分析

1.1 北京地鐵能耗情況

北京地鐵能源消費結(jié)構(gòu)包括電力、天然氣、外購熱力、汽油、柴油等不同能源類別，其中電力消耗占能源消耗總量的80%以上。

地鐵電力能源消耗隨運營里程剛性需求的增加而增長，北京地鐵公司電力消耗從2010年的5.79億度增長到2015年的13.06億度，以年均30%的能耗增長支撐了32%的運營里程增長、33%走行公里增長以及24%的客運量增長。

1.2 北京地鐵牽引能耗情況

隨著北京地鐵運營線路的增加和地鐵運力的提高，牽引用電也逐年增加，牽引用電能耗占總耗電量的比例達到55%，它是地鐵節(jié)能降耗的重要工作。

表1 北京地鐵2010年～2015年牽引能耗情況表

2 城市軌道交通牽引能耗影響因素分析

影響地鐵列車牽引能耗的因素有：（1）列車屬性，包括電機性能、再生制動能力、車體重量、運行阻力；（2）線路條件，包括線路坡度、曲線半徑、站間距、車站位置；（3）運營組織，包括技術(shù)速度、追蹤間隔、編組方案、滿載率、列車操縱。列車屬性、線路設(shè)計方案是影響牽引能耗的重要因素，而在列車屬性和線路條件已經(jīng)穩(wěn)定的情況下，運營組織方案不僅決定客運服務(wù)水平高低，對列車牽引能耗也有直接影響。

3 城市軌道交通節(jié)能策略研究

3.1 規(guī)劃設(shè)計

3.1.1 線路設(shè)計

設(shè)計地鐵線路縱斷面時，要綜合考慮土建條件、工程造價和后期運營能耗。條件允許時，盡量采用節(jié)能坡設(shè)計；線路拐彎處盡可能采用300米以上的曲線半徑；車站應(yīng)盡量均衡設(shè)置，非中心城區(qū)的站間距宜大于1400米。

3.1.2 車輛選型

列車選型應(yīng)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(jié)能角度，應(yīng)重點考慮列車的電機性能、再生制動轉(zhuǎn)換效率、運行阻力參數(shù)和車體自重等因素。

3.2 運營管理

3.2.1 技術(shù)速度

提高技術(shù)速度可以節(jié)省乘客出行時間、提高地鐵服務(wù)水平，但其代價是牽引單耗的快速激增，故地鐵列車技術(shù)速度不應(yīng)設(shè)置過高。從宏觀角度，市民出行時間的節(jié)約應(yīng)更多依靠科學的城市規(guī)劃以及完善的交通體系建設(shè)，包括提高地鐵車外換乘效率，改善換乘環(huán)境等。

3.2.2 列車運行計劃

編制列車運行圖，高峰時段應(yīng)充分考慮再生制動反饋能量的吸收利用。通過協(xié)調(diào)前后車的區(qū)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(tài)。平峰時段客流較少，可適當壓縮停站時分，延長區(qū)間運行時分，在不影響服務(wù)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(zhuǎn)，減少上線運營列車，在提高車輛運用效率的同時降低能耗。

3.2.3 列車節(jié)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(yīng)用表明平峰時段采用ATO節(jié)能模式并不影響服務(wù)水平。可以選取示范線路進行ATO節(jié)能模式試點工作，條件成熟后進一步推廣。在不影響服務(wù)水平的前提下，ATO節(jié)能空間可達15%。

3.3 管理節(jié)能措施

北京地鐵把節(jié)能減排作為公司一項基本制度，納入公司發(fā)展戰(zhàn)略、日常生產(chǎn)運營管理之中，并成為廣大員工的自覺行動。通過持續(xù)開展面向基層征集節(jié)能合理化建議活動，制定了33項節(jié)能措施，涉及車輛節(jié)能措施主要包括：20:30點后列車運行由ATO自動駕駛轉(zhuǎn)為人工駕駛；預(yù)備車斷電備用等。

另一方面，為緩解運量與運力之間日益突出的矛盾，北京地鐵公司多舉措提高運力。僅2015年就先后20余次對1、2、6、10、13、15號線、亦莊線、昌平線縮小行車間隔，并采取大站快車、大小交路混跑等措施，在提高線網(wǎng)運力同時，全網(wǎng)百車公里牽引單耗同比降低2.85%，單位客運周轉(zhuǎn)量耗電同比下降11.1%。

結(jié)語

城市軌道交通企業(yè)作為城市重點用能單位，節(jié)能減排任務(wù)十分艱巨。城市軌道交通運營企業(yè)應(yīng)深入貫徹國家節(jié)能減排方針政策，積極落實城市的部署要求，持續(xù)加大節(jié)能減排工作力度，為實現(xiàn)“十三五”節(jié)能減排目標做出自己的貢獻。

[1]李倬，李熙，柏赟.地鐵列車牽引節(jié)能方法與管理研究[J].綜合運輸，2015,37（1）:69-72.

[2]黃璞.ATO列車惰行模式節(jié)能應(yīng)用研究[J].都市快軌交通，2016,08:52-55.