現代城市軌道交通（地鐵）機電一體化的應用與節能技術的探討

胡翔 吳彥君 張雁茹 吳勝 南昌軌道交通集團有限公司運營分公司

科技的迅速發展與經濟的不斷進步使我國的城市軌道交通建設廣泛地運用于各個城市。城市軌道交通的運行與機電一體化的運用也息息相關，通過融合機電一體化技術，保障了城市軌道交通（地鐵）的安全和其運行效率[1]。將節能環保的理念也融入進城市軌道交通（地鐵）之中，可以有效地推進綠色出行的方式。文章將通過介紹現代城市軌道交通（地鐵）機電一體化的應用現狀，分析節能技術的應用優勢，加強以后相關城市軌道交通建設工程的環保理念，為以后的工程提供參考。

一、現代城市軌道交通（地鐵）概況

城市建設的發展推進了我國公共交通系統的進步，從開始的公交，出租，這些地上的交通方式以外，逐漸又形成了一套地下的交通體系——城市軌道交通（地鐵），新的交通方式的出現有效地緩解了我國出行方面的交通壓力[2]。迄今為止，城市軌道交通因其方便快捷的優勢成了現代城市交通的主要交通方式。與人們的日常生活及其上班出行密不可分。如今城市軌道交通的主要出行方式有地鐵，輕軌，有軌電車和懸浮列車等。其中地鐵的使用更為普遍，成了城市軌道交通的主要代表。

地鐵，是運行于地下的列車，被稱為地下鐵道。大多數的地鐵行駛軌道都建設在地下，緩解了城市交通壓力，節省了城市中的土地資源。由于地下的軌道是固定的行駛路線，十分的便捷快速。第一條地下鐵道誕生于英國倫敦，于1863年建設完畢。城市軌道交通開始出現在大眾的視野。

二、城市軌道交通中的機電一體化技術

城市軌道交通（地鐵）的運營需要很多專業技術和設備的配合，也需要很多不同的系統相互協調配合才能形成一套完整的城市軌道交通系統。如：城市軌道交通中的電力系統、空調系統、監控系統、應急系統。自動售票系統等等。城市軌道交通中多樣化的系統需要高效的控制管理以保持城市軌道交通的正常運行[3]。傳統的人力已經無法支持這些系統的運行，所以需要智能化的控制來對這些系統進行操控。機電一體化技術便應運而生。

現如今城市軌道交通（地鐵）的發展離不開結合機電一體化技術，機電一體化技術指的是結合互聯網技術與機械化技術于一體的綜合性技術。比如信息技術，數字化技術，自動控制技術等等[4]。機電一體化技術為城市軌道交通的運行提供了便利的條件，大大提高了城市軌道交通的運行效率并且保障了城市軌道交通的運行安全。隨著我國的城市軌道交通建設越來越普遍，我國的城市軌道交通機電一體化技術也越來越成熟。機電一體化技術多用于城市軌道交通（地鐵）的車輛運行中，可保障各個系統可以安全運行，平衡各大系統的配合。通過機電一體化的智能化操作，使城市軌道交通中的信息得以快速處理。為城市軌道交通提供了便利。

三、城市軌道交通中機電一體化技術應用

（一）智能化控制系統應用

具體來說，城市軌道交通（地鐵）中的機電一體化技術，可以更好的為各個城市中的地鐵站提供智能控制。如：地鐵站中的自動售票系統，通過機電一體化技術，實現了對自動售票系統的全智能控制，包括售票，檢票，自動票價顯示等流程。還可以通過智能控制對地鐵中的自動扶梯進行控制，如：扶梯上沒人時，扶梯速度緩慢，當扶梯上有人時，扶梯速度加快，通過智能感應人數的功能來采用不同的扶梯運行速度[5]。還有對地鐵站內的空調系統，制冷系統，通風系統都可以進行智能的控制。近年來，隨著我國對這套系統的研究越來越深入，結合機電一體化技術，形成了一套適用我國交通出行的城市軌道交通體系，進一步地提高了我國居民的交通出行效率。

（二）網絡監視控制系統應用

機電一體化技術也運用于城市軌道交通的網絡技術中。通過互聯網實時進行監控，將遠程信息可以及時傳輸至同一個監控室，形成總監控室和子監控室，形成一個監控網，可以實時監控整個城市的城市軌道交通現狀。并且在列車即將到站時能夠提前給出提示，使地鐵到站后車門可以自動開放與關閉，實現居民自助上下車。

（三）分散式控制系統應用

除此之外，機電一體化還運用于城市軌道交通的控制系統中，以一臺總控制機控制全市各個列車的運行和停止狀態，可以集中信息的監控，也可以分散對列車的管控。

四、城市軌道交通機電一體化對國內外節能技術的引用

西方國家很早前就提倡節能環保的理念，從日常的生活中的綠色理念到研究專門的節能技術，節能環保意識融入方方面面[8]。并且通過相應的手段技術，利用有限的資源，合理利用資源最大化，用最小的損耗換取最大的利益。國外常使用的節能手段有利于節約自然資源。在建筑格局方面，采用的靠山吃山，靠水吃水的自然優勢，通過自然的通風環境設立一些停車場等建筑。在材料節能上，多選取可以保溫或者隔熱的材料，尤其是多使用于交通設備中，可以保持內部的冷熱溫均衡。并在頂部放入太陽能，合理地使用地熱能資源，利用自然資源進行能源的轉換。

國外的節能技術主要就是通過合理利用自然資源和研究更為節能的材料，但是我國的城市軌道交通系統是專門針對我國交通形式所研究出的特殊且龐大的一套系統，并且城市軌道交通系統處于地下，運作需要大量的資源。在我們現有的技術條件下，結合外國的經驗與技術，實現我國城市軌道交通節能技術的新突破。

在我國的城市軌道交通節能技術方面，通過在地鐵車廂采用壓縮技術和風門調節技術，根據地鐵內的人流量自動調節車廂的制冷功能，以此達到節能的效果，但空調系統的制冷分多個檔的調節，增加了調節的難度。地鐵本身因為體積較大，停放處是一個很大的難題，所以地鐵停放處多為荒無人煙的郊區，需要占地面積大，在停放地鐵的方面做到節能環保。

五、節能技術應用于城市軌道交通中的優勢

（一）節約風能

城市軌道交通中機電一體化的應用使地鐵交通迅速發展，如今綠色環保的理念被廣泛提出，這也呼吁我們要有節能環保的意識，而在城市軌道交通機電一體化技術中，便能做到節能環保[6]。目前大多數人出行都會選擇地鐵等出行方式，除了它有快速便捷等優點，也具有綠色，環保等優點，充分的發揮了它的優勢所在，成為城市中最受大家喜愛的出行方式。

通過地鐵中的機電一體化的設備，收集地鐵中的風能進行循環使用。地鐵行駛的速度過快，導致地鐵隧道中會產生大量的風，我國有些城市已經在地鐵隧道兩旁放置了可以收集風的風輪，結合機電一體化技術，將收集起來的風在運用于地鐵中其他機電設備，使風能可以循環利用，節約地鐵中的用電量，用風能發電來解決。

（二）節約電能

節約電能也是城市軌道交通機電一體化中的一大優勢，通過機電一體化的設備對地鐵進行智能的控制，控制地鐵指示燈以及扶梯的運行速度，如早高峰晚高峰上班族出行時人流量大，便讓各設備正常運行，中午或者下午人流量少時，通過控制扶梯的速度減緩，減少指示燈的閃爍[7]。合理利用建筑格局，利用地鐵中的自然通風口的通風以減少空調的使用，減少了空調系統的消耗，從而有效地節約了機電設備的電能使用。

（三）節約水能

地鐵站中人流量大，用廁所的幾率也增大，廁所沖水，沖洗車站用水等等所需用水量很大。節約水資源是節能環保中的一個重點問題。所以在城市軌道交通機電一體化中采取了使用機電設備循環用水，循環使用的冷卻水可以作為沖廁用水，利用地鐵低下流入的雨水等進行收集使用可以作為沖洗車站和沖廁用水，從而合理的使用了水源，有效地節約了水資源。

六、我國城市軌道交通節能技術發展方向

（一）綜合性技術的普及

我國城市軌道交通因體系龐大，所以耗能巨大，不同系統設備每天分別運行所需消耗占比高。某市地鐵在節能方面曾做過相關調查，并對此進行了深入研究，以此來減少城市軌道交通中的能源消耗，研究表明，某市地鐵確實針對于此產生了良好的效果[9]。研究對象主要針對于城市軌道交通中的各個系統，逐一擊破以研究更合理的節能技術，如：空調系統的節能技術研究，電能再生循環技術研究等，使城市軌道交通中的綜合節能率達到了20%到25%，但是由于技術的先進性與復雜性，并沒有普遍運用于全國的城市軌道交通中。深入研究綜合性技術可以有效的節省能源消耗。

（二）單一技術更廣泛

城市軌道交通中單一的節能技術多，沒有綜合性的技術，無法使系統之間更好地配合節能，斷開了系統與系統運行之間的聯系。一些系統的能源之間可以進行相互轉換，所以能利用綜合技術使其進行互補，會大大加強節能的效果。如：城市軌道交通中的通風系統和空調系統之間，內部能源可以相互轉換。所以在綜合節能技術方面應當加強研究與探討。

（三）完善節能標準體系

對于城市軌道交通中的能源管理方面，應該設計出一套完善的能源管理體系，只有建立一套節能標準，才能對城市軌道交通中的能源進行合理的規范和分配。比如北上廣地區，就有專門的規劃節能和節能技術的標準體系，以此來規范地區城市軌道交通中的節能工作[10]。

（四）加強針對性研發

節能技術要根據城市軌道交通運行的特點，進行有針對性的節能設備研發，結合實際，根據規律，才能更好地抓住需求，才能真正的實現城市軌道交通的節能化。

（五）提高節能技術創新性

節能技術的重點就是技術的創新，想要節能就要依托于節能技術的不斷創新，隨著我國近幾年城市軌道交通的繁榮發展，我國的技術已經進入了一個瓶頸期，急需要在我國現有的技術上有所突破，從而研發出新的節能技術，國外一直在節能環保技術方面做的很好，適當結合國外技術，也許會有所收獲。

國外的節能技術多利用自然資源，并且常年深入研究關于節能的技術。我國的軌道交通系統需要使用的人力物力資源都很多，尤其是要支持地鐵等軌道交通能正常運行所要消耗的電力資源，在我國現有的技術下，需要改善的地方還有很多。如何提高我國在節能方面的科技水平，像國外一樣充分利用自然的資源而代替城市軌道交通中能源的消耗，如何突破如今我國現有技術的瓶頸，將節能技術普遍推廣至全國各地。這些問題仍然有待解決。

七、結語

城市軌道交通的普及推進了我國的城市化建設，讓我國的出行方式更加方便快捷，對于上班族來說，是早晚高峰避免交通擁堵的有效方式，城市軌道交通的普及造福了人民。隨著社會的發展和科技的進步，我國現有的技術會越來越完善，我國的交通方式也會越來越便捷，而加強我國城市軌道交通中節能是至關重要的。在我國現有的技術水平之上，結合國外的一些節能技術的經驗，將節能環保理念徹底融合于城市軌道交通中。本文通過對我國城市軌道交通機電一體化的分析以及其中所運用的節能技術的概述，總結了這一理念所帶來的好處，也闡明了其中還存在的問題，希望有關團隊可以早日突破我國現有技術，為我國城市軌道交通（地鐵）帶來新的發展。