城市軌道交通電氣節(jié)能設計探討

葉愛新

摘要：隨著我國城市化發(fā)展水平的不斷提升，交通行業(yè)的進一步發(fā)展，以及基礎(chǔ)設施建設質(zhì)量的提高，人們的日常生活和出行得到了有力保障。在智能交通中，城市軌道交通是重要的組成部分，具有節(jié)能、環(huán)保、方便等優(yōu)點。積極發(fā)展城市軌道交通，可以有效解決城市交通擁堵問題。也是建設環(huán)境友好型社會的重要途徑。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;電氣節(jié)能;設計策略

我國是消耗能源量較大的國家，近年來，政府部門對節(jié)能減排項目越來越重視，并積極出臺了相關(guān)的、降低能耗的政策。隨著城市軌道交通工程的不斷發(fā)展，各地區(qū)在積極建設地鐵，這使節(jié)能技術(shù)的應用范圍不斷擴大。而在電氣設計方面，不僅要滿足基本的照明和功能需求，而且要從多個角度合理應用節(jié)能技術(shù)，通過合理實施節(jié)能措施來增強供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟性與合理性。

1.城市軌道交通實際能耗情況

在城市軌道交通運營中，電能是消耗的主要能源，同時還有部分天然氣、水資源、柴油等。通常情況下，會在線路巡檢車上使用柴油，但是對柴油量使用的較少，站在整個城市軌道交通總耗能角度上看其可以忽略不計。而食堂使用的天然氣和生產(chǎn)生活用水的總和不到總耗能的1%，剩余部分都是電能。以使用類別為依據(jù)，可以將電能劃分為列車牽引用電、動力照明燈等多個設備的用電，其中，列車牽引電站占總用電量的一半以上，電力照明主要包括照明設備、空調(diào)設備、給排水設備等。當相關(guān)工作人員對城市軌道交通實際用電情況有全面、深入的了解后，要合理開展節(jié)能設計工作，制定完善的節(jié)能設計方案，同時要在后期合理開展監(jiān)督管理工作[1]。

2.城市軌道交通電氣節(jié)能設計

2.1提升供電線路路徑設計的合理性

地鐵車站實際用電種類繁瑣，電容量較大，需要大量供電電纜的支持，為此通常情況下工作人員會敷設電纜橋架。而提升電纜橋架路徑規(guī)劃的合理性，完善電纜路徑，可以最大程度降低供電線路運行對電能的消耗量。通常情況下會在地鐵車站集中設置降壓變電站，在車站的甲乙兩端分別設置相應的跟隨變電所和降壓變電所，它們負責車站用電荷載。同時需要在甲乙兩端設置一定數(shù)量的電纜井，為電纜上下的鋪設工作提供便利。在車站設計初級階段以及設計建筑方案過程中，電氣設計人員要與車站建筑設計人員合理的和溝通，充分的交流，了解車站變配電室的具體位置以及電纜井的位置，并以此為基礎(chǔ)確定供電線路設計路徑。需要注意的是，一定要做好前期工作，避免出現(xiàn)由于前期工作不到位而導致阻礙后期工作的順利開展，降低供電路徑的通暢性，出現(xiàn)電纜數(shù)量增加和供電路徑延長等問題[2]。

2.2列車牽引系統(tǒng)的節(jié)能設計

在城市軌道交通系統(tǒng)的正常運行中，列車牽引系統(tǒng)所消耗的能源數(shù)量占據(jù)整個能耗較大比例，為此要高度重視這一部分的節(jié)能設計工作。在具體節(jié)能設計中，要想降低列車牽引系統(tǒng)能源消耗量要做到以下幾點：

首先，合理設計線路方案。線路方案的合理性是影響列車牽引系統(tǒng)能源消耗量的重要因素，為了降低列車牽引系統(tǒng)能源消耗數(shù)量，要科學設計坡度，最大程度降低坡道的高度，盡量縮短地鐵站與站之間的連接路徑。

其次，要重點考慮交路的長度、客流、運營等方面，合理對比和選擇行車交路方案，為滿足客流需求奠定堅實的基礎(chǔ)。積極開展列車對數(shù)、列車運行交路的設計工作，最大程度提升乘客率，降低跑空車的次數(shù)，從而降低空車或者乘客量少的牽引用電數(shù)量。

最后，要科學應用模擬仿真計算方法，合理布置牽引，有效選擇牽引變電器的容量。

2.3低壓用電節(jié)能設計

在城市軌道交通系統(tǒng)中包含著大量的車輛段、車站等，因此不可避免的會耗費大量的電能。在地下建筑中，地下車站是重要組成部分，其對消耗的電能數(shù)量要求較大。為此要合理開展低壓用電節(jié)能設計工作。首先，在選擇路線過程中，要防止出現(xiàn)地下車站埋設深度過大的情況，從而有效達到降低各種用電設備安裝數(shù)量的目的，其中包括通風空調(diào)、電扶梯，最終降低地下車站用電數(shù)量。其次，在設計車站的建筑過程中，要有效考慮周邊的環(huán)境，提升資源利用的合理性，高度重視實際的自然環(huán)境，以專業(yè)設計為基礎(chǔ)，充分展現(xiàn)實際的節(jié)能效果。再次，要根據(jù)實際的施工情況設置通風空調(diào)設備、給排水系統(tǒng)等，科學設置自動化的電子控制系統(tǒng)。由于全日車站電負荷量變化較大，會出現(xiàn)早、晚高峰，為此在建立用電自動化系統(tǒng)過程中，要充分展現(xiàn)出季節(jié)性、時間性等特征，從而有效增強實際的節(jié)能效果。在設置自動扶梯過程中，要合理應用變頻控制的方式，如果自動扶梯無人乘坐，那么就會大大降低扶梯的運營速度，實現(xiàn)降低空載耗電量的目標。最后，要選擇車輛場和車輛段過程中，要保證有優(yōu)越的接軌條件，為行車組織順利進行提供便利，實現(xiàn)提升運營質(zhì)量和效率的目標，縮短列車空走距離，降低列車空走對電能的消耗量。同時在選擇車輛段和車輛廠地址過程中，要重點考慮市政規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護等因素。在總平面設計中，要以實際的工藝流程為基礎(chǔ)提升布局設計的合理性，避免出現(xiàn)不必要的調(diào)車[3]。

2.4城市軌道交通相關(guān)設備的選擇和使用

在城市軌道交通系統(tǒng)中，車輛是消耗牽引能源的重要力量，提升車輛選擇的合理性在降低列車牽引系統(tǒng)能源消耗中具有積極作用。同時車輛的型號、材料等決定著其自重，如果使用鋁合金焊接輕型結(jié)構(gòu)，則可以有效降低車輛的自重，降低牽引能源的消耗量。此外，要合理選擇照明設備的型號。在城市軌道交通照明設備選擇中，要盡可能選擇和使用節(jié)能型熒光燈，并合理配置電子鎮(zhèn)流器，保證使用的鎮(zhèn)流器與燈具與國家相關(guān)照明要求相符。同時要積極推廣和使用 LED燈，從而有效降低照明系統(tǒng)對電能的消耗量。

結(jié)語：

綜上所述，在城市建設發(fā)展中，城市軌道交通是必不可少的基礎(chǔ)設施，為了降低其對電能的消耗量，要積極開展節(jié)能設計工作，從設備選型、低壓用電等方面開展節(jié)能設計工作，為城市經(jīng)濟的進一步發(fā)展和構(gòu)建完善的、安全的、舒適的軌道交通服務體系奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]廖大鵬. 城市軌道交通電氣節(jié)能設計[J]. 城市建設理論研究（電子版），2019，No.294（12）：141.

[2]王雅灝. 城市軌道交通電氣節(jié)能設計[J]. 建筑工程技術(shù)與設計，2018，000（036）：3309.