關(guān)于城市軌道交通節(jié)能的思考及展望

侯德成　龔偉江

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，促進(jìn)交通建設(shè)項(xiàng)目的增多。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(jìn)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(yùn)營(yíng)成本的關(guān)鍵之一。本文就關(guān)于城市軌道交通節(jié)能的思考及展望 展開探討。

關(guān)鍵詞：城市軌道;節(jié)能減排;新型能源

引言

城市軌道交通相對(duì)于公交車、出租車而言具有運(yùn)量大、時(shí)間快、消耗低等巨大優(yōu)勢(shì)。隨著城市框架的不斷拉大，各地均在大力發(fā)展軌道交通緩解交通壓力。“低碳經(jīng)濟(jì)”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(shè)集約型社會(huì)的必然要求。城市軌道交通系統(tǒng)節(jié)能是實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域節(jié)能減排的工作重心，因此如何建設(shè)節(jié)能的軌道交通系統(tǒng)成為軌道交通系統(tǒng)前期建設(shè)與后期運(yùn)營(yíng)極為重要的研究課題。

1城市軌道交通節(jié)能應(yīng)用所具有的價(jià)值

在當(dāng)前的現(xiàn)代城市中，人們需要具備極強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，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(gè)層面上分析，雖然城市軌道交通具有運(yùn)行效率高、客運(yùn)量大等特征，但其對(duì)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(shè)與運(yùn)營(yíng)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(yōu)質(zhì)服務(wù)。同時(shí)加大對(duì)其節(jié)能的研究力度，讓能源可以得到合理利用，減少對(duì)環(huán)境所造成的污染。所以，在城市軌道交通發(fā)展過程中，需要制定出與項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)相匹配的標(biāo)準(zhǔn)以及節(jié)能措施。根據(jù)城市軌道交通所在地的能源供應(yīng)情況，制定出相應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)城市軌道交通得到可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于節(jié)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(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，發(fā)揮出各層面的積極影響因素，徹底將節(jié)能、分析以及管理進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)降低城市軌道交通綜合能耗指標(biāo)的目標(biāo)。

2城市軌道交通能耗構(gòu)成

城市軌道交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，由眾多的小系統(tǒng)構(gòu)成，包括：車輛系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、車站系統(tǒng)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(tǒng)主要是車輛牽引系統(tǒng)與車站設(shè)備系統(tǒng)。當(dāng)前，列車制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能還沒有很好的機(jī)制回收這部分能量，使得這部分能量被白白浪費(fèi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)該部分消耗的電能占制動(dòng)能量的40%左右;而運(yùn)營(yíng)設(shè)備系統(tǒng)由于投資巨大、占用空間大以及本身的能耗問題，維護(hù)成本居高不下的問題日益突出。此外，由于建設(shè)階段本身存在問題或者該階段節(jié)能工作未落實(shí)到位使得運(yùn)營(yíng)階段多數(shù)是解決建設(shè)階段遺留下來的問題，使得運(yùn)營(yíng)期節(jié)能工作效果不明顯。為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能，需要統(tǒng)籌考慮建設(shè)期和運(yùn)營(yíng)期的工程實(shí)施、標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)規(guī)模，以低資源消耗為目標(biāo)，建設(shè)方與運(yùn)營(yíng)方應(yīng)相互溝通、齊心協(xié)力把節(jié)能運(yùn)營(yíng)與節(jié)能建設(shè)銜接起來，最終實(shí)現(xiàn)城市軌道交通綜合節(jié)能的目標(biāo)。

3城市軌道交通節(jié)能措施研究

3.1新型設(shè)備以及管理系統(tǒng)的研發(fā)

雖然當(dāng)前我國(guó)的城市軌道交通已經(jīng)采用了許多的節(jié)能技術(shù)，但依然具有較大的節(jié)能發(fā)展空間。比如：節(jié)能型設(shè)備以及管理系統(tǒng)研發(fā)。相關(guān)研究人員應(yīng)該加大對(duì)高效、低耗的新型設(shè)備的研發(fā)力度。在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕l件，以節(jié)能為主要設(shè)計(jì)核心，通過不斷創(chuàng)新來研發(fā)出不同類型的節(jié)能方案。比如：對(duì)城市軌道運(yùn)行環(huán)境的智能控制、智能變頻技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用等。通過這些節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)各節(jié)點(diǎn)開展節(jié)能調(diào)控。此外，各個(gè)城市軌道交通設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)該加大技術(shù)革新力度，圍繞設(shè)備的節(jié)能降耗來進(jìn)行設(shè)備研發(fā)。比如：再生電能吸引技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展并不成熟，需要以進(jìn)口設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，所產(chǎn)生的高成本問題對(duì)此技術(shù)的推廣與應(yīng)用形成了一定的影響。我國(guó)需要加大相關(guān)設(shè)備技術(shù)的研究力度，為城市軌道交通節(jié)能減排奠定基礎(chǔ)。

3.2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(yùn)營(yíng)能耗及維護(hù)成本。從節(jié)能角度，應(yīng)重點(diǎn)考慮列車的電機(jī)性能、再生制動(dòng)轉(zhuǎn)換效率、運(yùn)行阻力參數(shù)和車體自重等因素。

3.3優(yōu)化線路和車站空間

應(yīng)合理設(shè)計(jì)建設(shè)區(qū)間坡度和坡長(zhǎng)，使列車在出站時(shí)迅速將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，獲得運(yùn)行所需的加速度和目標(biāo)速度;在確定與車站功能相匹配的空間規(guī)模和車站形式時(shí)，應(yīng)根據(jù)前期調(diào)查測(cè)算的客流數(shù)據(jù)與乘客的實(shí)際需求，修正車站主體與配套設(shè)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(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

3.4運(yùn)營(yíng)管理

（1）技術(shù)速度。提高技術(shù)速度可以節(jié)省乘客出行時(shí)間、提高地鐵服務(wù)水平，但其代價(jià)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(shí)間的節(jié)約應(yīng)更多依靠科學(xué)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。（2）列車運(yùn)行計(jì)劃。編制列車運(yùn)行圖，高峰時(shí)段應(yīng)充分考慮再生制動(dòng)反饋能量的吸收利用。通過協(xié)調(diào)前后車的區(qū)間運(yùn)行時(shí)分和停站時(shí)分，使一列車進(jìn)站制動(dòng)的同時(shí)，另一列車處于牽引狀態(tài)。平峰時(shí)段客流較少，可適當(dāng)壓縮停站時(shí)分，延長(zhǎng)區(qū)間運(yùn)行時(shí)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(yùn)行，可提高長(zhǎng)交路列車滿載率，加快短交路列車周轉(zhuǎn)，減少上線運(yùn)營(yíng)列車，在提高車輛運(yùn)用效率的同時(shí)降低能耗。（3）列車節(jié)能運(yùn)行控制。目前ATO模式是以運(yùn)輸能力最大為目標(biāo)的列車運(yùn)行控制策略，列車運(yùn)行時(shí)，在ATP防護(hù)下始終貼近線路最高限速運(yùn)行。國(guó)外研究應(yīng)用表明平峰時(shí)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(jìn)行ATO節(jié)能模式試點(diǎn)工作，條件成熟后進(jìn)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(dá)15%。

3.5制定嚴(yán)格的城市軌道交通設(shè)備能耗標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)當(dāng)前還沒有構(gòu)建統(tǒng)一規(guī)范的城市軌道交通節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，通常會(huì)采用國(guó)家規(guī)定的樓宇建筑設(shè)備節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，這樣的能耗標(biāo)準(zhǔn)在城市軌道交通中并不適用。因此，需要及時(shí)針對(duì)城市軌道交通各項(xiàng)設(shè)備的能耗標(biāo)準(zhǔn)制定嚴(yán)格的規(guī)定，從而才能夠?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄒ?guī)劃設(shè)計(jì)以及設(shè)備選型提供參考。此外，在開展城市軌道交通設(shè)備招標(biāo)采購(gòu)過程中，需要制定綜合性的參考標(biāo)準(zhǔn)，從而引起相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商的關(guān)注，促進(jìn)廠家可以將更多精力投入到增強(qiáng)產(chǎn)品節(jié)能方面。同時(shí)，這樣的綜合性參考還可以避免出現(xiàn)惡意競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象出現(xiàn)，有效促進(jìn)了城市軌道交通設(shè)備節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展。

結(jié)語

城市軌道交通作為公共交通的重頭，能耗基數(shù)很大，節(jié)能勢(shì)在必行。通過建設(shè)階段低資源消耗、運(yùn)營(yíng)期節(jié)能運(yùn)行，并有針對(duì)性地制定節(jié)能工作管理體制，城市軌道交通行業(yè)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)能這一目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王龍達(dá).城市軌道交通節(jié)能運(yùn)行策略的研究[D].大連：大連交通大學(xué)，2015.

[2] 劉學(xué).城市低碳交通發(fā)展方式與調(diào)控政策研究[D].天津：天津大學(xué)，2016.

[3] 宋敏華.城市軌道交通節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（1）：15-19.

[4] 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(yùn)輸，2015，37（1）：69-72.

[5] 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.

[6] 宋敏華.城市軌道交通節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（1）：15-19.

[7] 王奕然，楊興山.城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)對(duì)策[J].都市快軌交通，2017，22（5）：6-9.

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