基于城市軌道交通節(jié)能探析

摘要：我國(guó)城市軌道交通已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，是城市大運(yùn)量公共交通的主要方式。由于城市軌道交通是個(gè)耗能大戶，如果能在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型方面進(jìn)一步采取節(jié)能減排措施，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并使軌道交通發(fā)展為節(jié)能環(huán)保的綠色交通。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；節(jié)能

1 城市軌道交通節(jié)能發(fā)展實(shí)踐

為解決日益緊張的城市交通問(wèn)題，國(guó)家和各地方政府大力發(fā)展城市軌道交通，倡導(dǎo)綠色、低碳交通，以實(shí)現(xiàn)降低能耗、減少碳排放的目標(biāo)。作為一種“綠色交通”形式，城市軌道交通已經(jīng)給我國(guó)城市的低碳發(fā)展帶來(lái)重要影響，隨著新一輪的城市軌道交通建設(shè)高潮，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程還將繼續(xù)攀升，其節(jié)能減排行動(dòng)對(duì)于城市低碳建設(shè)意義重大。經(jīng)過(guò)近幾年發(fā)展，我國(guó)城市軌道交通正逐漸轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，應(yīng)用低碳技術(shù)已成為共識(shí)，低碳運(yùn)營(yíng)理念也越來(lái)越受到重視。

在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段，城市軌道交通項(xiàng)目已將綠色設(shè)計(jì)理念貫穿于項(xiàng)目的全生命周期的各個(gè)階段，包括8個(gè)方面：“固碳”技術(shù)適宜性設(shè)計(jì)、節(jié)能減排設(shè)計(jì)、可施工性設(shè)計(jì)、可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)、可維護(hù)性設(shè)計(jì)、可回收性設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)與安全性設(shè)計(jì)、最佳生命期優(yōu)化設(shè)計(jì)。城市軌道交通是結(jié)合土木工程、車(chē)輛系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及自動(dòng)控制等各專(zhuān)業(yè)的綜合性系統(tǒng)工程，現(xiàn)代化的城市軌道交通更是應(yīng)用了大量新技術(shù)和新設(shè)備。在設(shè)計(jì)階段就對(duì)線路的能耗水平有比較客觀的評(píng)價(jià)，更有助于線路運(yùn)營(yíng)后制定正確的節(jié)能目標(biāo)和考核節(jié)能工作成效。

在建設(shè)、運(yùn)營(yíng)階段，城市軌道交通項(xiàng)目采用了多種節(jié)能減排措施，具體如下：

1）部分城軌線路在車(chē)輛系統(tǒng)方面，車(chē)輛采用輕量化技術(shù)，減少車(chē)體質(zhì)量，較老車(chē)型節(jié)能50%以上。

2）部分城軌線路在全電制動(dòng)停車(chē)控制系統(tǒng)、再生制動(dòng)能量利用等方面進(jìn)行了探索，建立再生電能吸收系統(tǒng)，有效利用地鐵車(chē)輛制動(dòng)能量，節(jié)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(jī)電設(shè)備數(shù)量或控制設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間，如控制變壓器容量、減少非運(yùn)行時(shí)段照明數(shù)量等，采用自動(dòng)優(yōu)化控制節(jié)能減排效果顯著。

4）部分城軌線路大面積采用LED照明等節(jié)能產(chǎn)品，應(yīng)用和研發(fā)新型節(jié)能通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備，大大降低了能耗。

5）部分城軌線路應(yīng)用新能源替代電能，如以太陽(yáng)能、風(fēng)能為照明能源、以地?zé)崮転榭照{(diào)提供動(dòng)力等，有效減少了碳排放，節(jié)約了電能。

6）大部分城軌線路在車(chē)站設(shè)置節(jié)能坡，合理設(shè)計(jì)地鐵營(yíng)運(yùn)線路和行車(chē)密度，也大大節(jié)約了能源。

這些措施的應(yīng)用，已經(jīng)使城市軌道交通能耗水平有了明顯提高，顯示出了城軌節(jié)能的可行性和有效性，為今后的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 城市軌道交通低碳發(fā)展的創(chuàng)新思路

2.1建立能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，推動(dòng)低碳技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用推廣

對(duì)于城市軌道交通節(jié)能減排及其措施的研究，國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)從多方面著手，并在一些實(shí)際工程中得到了運(yùn)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(fā)展更需要這些低碳技術(shù)措施得到廣泛應(yīng)用和推廣，這就需要對(duì)各種措施進(jìn)行效果評(píng)價(jià)以及綜合運(yùn)用研究，從而制定出符合中國(guó)國(guó)情的城軌節(jié)能減排導(dǎo)則，指導(dǎo)和規(guī)范城軌的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)，同時(shí)對(duì)既有線路的改造同樣具有指導(dǎo)意義。建立一套功能完善、科學(xué)合理、操作簡(jiǎn)便的能耗指標(biāo)體系則是進(jìn)行效果評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。

建立適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的城市軌道交通能耗指標(biāo)體系，對(duì)各種節(jié)能減排措施進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，指導(dǎo)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工，指導(dǎo)已運(yùn)營(yíng)和建成項(xiàng)目的節(jié)能減排改造，并有針對(duì)性地實(shí)施城市軌道交通的節(jié)能措施，實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排，能夠得到國(guó)家和地方政府的大力支持。城市軌道交通能耗指標(biāo)體系作為一個(gè)軌道交通能耗的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可重復(fù)使用，也可對(duì)其他交通方式進(jìn)行能耗評(píng)價(jià)，成為交通能耗評(píng)價(jià)的重要組成部分；城市軌道交通的節(jié)能措施及節(jié)能理念不僅可以應(yīng)用在軌道交通中，綠色材料、清潔能源、節(jié)能供電方式、綠色管理技術(shù)等方面的節(jié)能措施還可推廠‘應(yīng)用在其他工程之中，為降低碳排放和城市的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

2.2深化節(jié)能設(shè)計(jì)改進(jìn)及創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能

技術(shù)節(jié)能是實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身低碳發(fā)展的基礎(chǔ)方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試點(diǎn)和推廣節(jié)能技術(shù)舉措，可以有效降低設(shè)備能耗和廢棄物排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)。城市軌道交通能耗系統(tǒng)主要包括車(chē)輛、供電、信號(hào)、通信、環(huán)控、防災(zāi)報(bào)警、自動(dòng)售檢票、給排水與消防、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、安全門(mén)、電扶梯系統(tǒng)等耗電設(shè)備。通過(guò)節(jié)能設(shè)計(jì)，促進(jìn)標(biāo)淮化建設(shè)、優(yōu)化機(jī)電設(shè)備選型，可促進(jìn)節(jié)能措施在上述系統(tǒng)中的應(yīng)用，使現(xiàn)代城市軌道交通在節(jié)能技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)重大創(chuàng)新。

1）在牽引系統(tǒng)節(jié)能方面，采用交流變頻變壓（VVVF）傳動(dòng)裝置使得列車(chē)調(diào)速時(shí)由附加電阻消耗掉的電能減少，并且采用列車(chē)節(jié)能運(yùn)行圖，降低牽引電機(jī)負(fù)荷，減少車(chē)輛制動(dòng)能耗，降低列車(chē)牽引系統(tǒng)能耗。

2）采用列車(chē)?yán)錈嵋惑w化變頻空調(diào)技術(shù)、列車(chē)照明應(yīng)用節(jié)能型光源等，降低列車(chē)空調(diào)和照明輔助系統(tǒng)能耗。

3）在動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能方面，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)采用智能控制技術(shù)，采用車(chē)站空調(diào)水系統(tǒng)變流量智能控制技術(shù)，推廣應(yīng)用再生能源或低品位能源的空調(diào)系統(tǒng)等。

4）其他動(dòng)力系統(tǒng)方面，車(chē)站自動(dòng)扶梯采用變頻、相控節(jié)能技術(shù)，車(chē)輛基地采用太陽(yáng)能熱水技術(shù)等。

5）在照明系統(tǒng)節(jié)能方面，推廣應(yīng)用節(jié)能環(huán)保型熒光燈、LED燈等高效節(jié)能光源和燈具，并采用光控、時(shí)控、模式控等智能照明控制技術(shù)。

2.3加強(qiáng)節(jié)能管理，落實(shí)管理節(jié)能措施

管理節(jié)能是指通過(guò)建立完善的監(jiān)、測(cè)、管、控體系，來(lái)改善企業(yè)內(nèi)部管理效率，并有效地推進(jìn)各種管理節(jié)能舉措，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

2.3.1設(shè)備監(jiān)理、咨詢服務(wù)。城市軌道交通設(shè)備監(jiān)理單位適逢其時(shí)，是從事工程咨詢、項(xiàng)目管理及監(jiān)理的專(zhuān)業(yè)社會(huì)服務(wù)機(jī)構(gòu)，監(jiān)理業(yè)務(wù)職責(zé)是負(fù)責(zé)工程的質(zhì)量、投資、進(jìn)度、安全管理工作，從業(yè)務(wù)階段來(lái)講，一般從工程的設(shè)計(jì)階段就全面介入，歷經(jīng)設(shè)備采購(gòu)、制造、安裝、調(diào)試、保修等各個(gè)階段。設(shè)備監(jiān)理單位應(yīng)擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任，體現(xiàn)增值服務(wù)，在節(jié)能精細(xì)化、程序化管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用中，發(fā)揮技術(shù)和實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，成為核心，推動(dòng)力量。

在工程設(shè)計(jì)階段，設(shè)備監(jiān)理單位通過(guò)專(zhuān)題咨詢報(bào)告、設(shè)計(jì)咨詢和審查等方式提出節(jié)能方案和設(shè)計(jì)要求；在設(shè)備采購(gòu)階段，監(jiān)理單位通過(guò)協(xié)助建設(shè)單位招投標(biāo)、組織設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)和審查工作、關(guān)鍵設(shè)備駐廠監(jiān)造、對(duì)設(shè)備首件、樣機(jī)和出廠等環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)收，全過(guò)程控制設(shè)備采購(gòu)質(zhì)量；在節(jié)能管理方面，監(jiān)理的作用主要是將節(jié)能設(shè)計(jì)落實(shí)到產(chǎn)品中，核實(shí)節(jié)能效果，重點(diǎn)驗(yàn)收設(shè)備的接口配置，以期設(shè)備節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；在設(shè)備安裝及調(diào)試階段，監(jiān)理單位通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、質(zhì)量驗(yàn)收等形式，對(duì)設(shè)備安裝、調(diào)試質(zhì)量進(jìn)行控制。

設(shè)備監(jiān)理單位通過(guò)工程的全過(guò)程管理，對(duì)設(shè)備的節(jié)能技術(shù)有較深的見(jiàn)解，能有效地推動(dòng)節(jié)能、減排、環(huán)保技術(shù)的全面實(shí)施。

2.3.2建設(shè)管理。建設(shè)單位在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段就應(yīng)對(duì)線路的能耗水平有比較客觀的評(píng)價(jià)，有助于線路運(yùn)營(yíng)后制定正確的節(jié)能目標(biāo)和考核節(jié)能工作成效。城市軌道交通在項(xiàng)目立項(xiàng)階段應(yīng)對(duì)項(xiàng)目綠色建設(shè)和運(yùn)營(yíng)有專(zhuān)題論述，按規(guī)定進(jìn)行項(xiàng)目審批。綠色軌道交通專(zhuān)題論述應(yīng)包括項(xiàng)目概況、能耗分析、環(huán)境影響分析、項(xiàng)目建設(shè)方案擬采取的節(jié)能及環(huán)保措施（技術(shù)和管理措施）、節(jié)能及環(huán)保措施效果評(píng)估、存在問(wèn)題及建議幾方面的內(nèi)容。此外，為了將綠色設(shè)計(jì)理念貫穿于項(xiàng)目的全生命周期的各個(gè)階段，工程建設(shè)時(shí)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)針對(duì)綠色建設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。施工單位應(yīng)當(dāng)按照綠色建設(shè)要求進(jìn)行施工。在項(xiàng)目驗(yàn)收階段，建設(shè)單位應(yīng)按綠色建設(shè)要求進(jìn)行驗(yàn)收。

重點(diǎn)對(duì)建筑與裝修工程、車(chē)輛系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、其他設(shè)備以及新能源和可再生能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用進(jìn)行管理。如車(chē)輛應(yīng)輕量化設(shè)計(jì)，提高車(chē)輛有效利用系數(shù)，降低單位人公里牽引能耗。車(chē)輛設(shè)備應(yīng)選用高效、低耗、節(jié)能型的產(chǎn)品，對(duì)空調(diào)通風(fēng)設(shè)備實(shí)施智能控制，電纜布設(shè)應(yīng)接近最短路徑。車(chē)輛檢修應(yīng)推廣采用狀態(tài)修，逐步降低預(yù)防修比例，提高車(chē)輛部件在線狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)水平。供電系統(tǒng)正常情況下應(yīng)采用雙機(jī)組、雙邊供電（包括大雙邊供電）方式，使接觸網(wǎng)損耗最小等。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，待工程竣工后，應(yīng)滿足綠色建設(shè)要求。

2.3.3運(yùn)營(yíng)管理。運(yùn)營(yíng)管理節(jié)能可從行車(chē)組織、運(yùn)輸組織、設(shè)備運(yùn)行管理、列車(chē)維修及培訓(xùn)管理等方面考慮。

1）在行車(chē)組織方面，在正線上運(yùn)行的列車(chē)盡可能保證制動(dòng)狀態(tài)與牽引狀態(tài)列車(chē)數(shù)量相等，確保制動(dòng)狀態(tài)列車(chē)反饋的電能正好被牽引狀態(tài)的列車(chē)吸收。應(yīng)確定全線總體運(yùn)營(yíng)規(guī)模、合理確定列車(chē)編組、合理設(shè)置運(yùn)營(yíng)交路、合理安排列車(chē)運(yùn)營(yíng)對(duì)數(shù)等措施有效降低車(chē)公里能耗。并根據(jù)客流分布及車(chē)輛動(dòng)態(tài)調(diào)整列車(chē)編組，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛高效利用。通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行模式，控制最高運(yùn)行速度，增加惰行時(shí)間。優(yōu)化列車(chē)牽引制動(dòng)匹配，減少實(shí)際停站時(shí)間等。

2）在運(yùn)輸組織上，應(yīng)合理組織與引導(dǎo)客流，最大限度提高客運(yùn)服務(wù)水平，減少設(shè)備負(fù)荷，減少周轉(zhuǎn)時(shí)間，減少乘客在交通系統(tǒng)內(nèi)部的碳排放量。優(yōu)化客運(yùn)設(shè)備使用時(shí)間、數(shù)量（如閘機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)扶梯），節(jié)約能源。

3）在設(shè)備運(yùn)行管理方面，建設(shè)智能化的車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，提高環(huán)控系統(tǒng)的智能化管理。在運(yùn)行過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，提高車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)適應(yīng)能力，減少不必要的損耗，提高候車(chē)環(huán)境的舒適度。根據(jù)車(chē)站運(yùn)行特點(diǎn)，優(yōu)化環(huán)控系統(tǒng)運(yùn)行模式。利用車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段、不同室外環(huán)境工況下，采用不同空調(diào)模式的運(yùn)行管理方式。一提高調(diào)度管理人員的專(zhuān)業(yè)技能，對(duì)環(huán)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，并從節(jié)能角度對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，消除影響環(huán)控系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的缺陷和故障。

4）加強(qiáng)列車(chē)維修及培訓(xùn)管理，提高維修人員操作技能，培養(yǎng)員工節(jié)能意識(shí)，做好各用電設(shè)備的規(guī)劃管理，根據(jù)列車(chē)維修項(xiàng)目制定具體的節(jié)電措施，消除不必要的電耗。提高列車(chē)司機(jī)的培訓(xùn)質(zhì)量和效率，縮短培訓(xùn)時(shí)間，把培訓(xùn)電耗納入司機(jī)培訓(xùn)成本管理，增強(qiáng)成本意識(shí)。加快淘汰高耗能、高污染內(nèi)燃型地鐵工程維護(hù)車(chē)，大力加強(qiáng)清潔、低碳技術(shù)在城軌運(yùn)營(yíng)中的運(yùn)用，采用電力地鐵工程維護(hù)車(chē)，減少COZ排放。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)總里程已突破2000km，城市軌道交通對(duì)于解決城市交通擁堵問(wèn)題發(fā)揮著重要作用。隨著城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程的不斷攀升，其能耗問(wèn)題也越來(lái)越受到專(zhuān)家學(xué)者們的重視，我們應(yīng)積極推進(jìn)軌道交通結(jié)構(gòu)性和技術(shù)性節(jié)能減排，加快建立城市軌道交通能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，推動(dòng)低碳技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用推廣。深化節(jié)能設(shè)計(jì)改進(jìn)及創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能；加強(qiáng)節(jié)能管理，落實(shí)管理節(jié)能措施；充分發(fā)揮軌道交通運(yùn)量大、速度高、準(zhǔn)時(shí)、安全、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展。