深圳地鐵3號(hào)線電客車PPIISS客室LCD屏節(jié)能改造

宋 福 陳富東

深圳地鐵3號(hào)線電客車PPIISS客室LCD屏節(jié)能改造

宋 福 陳富東

摘 要：在簡(jiǎn)要介紹深圳地鐵3號(hào)線電客車乘客信息系統(tǒng)（PIS）功能及客室液晶顯示屏（LCD）電源控制原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合3號(hào)線列車出入庫(kù)流程、檢修作業(yè)項(xiàng)目、運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表等生產(chǎn)組織情況，經(jīng)過分析、計(jì)算，對(duì)PIS客室LCD屏進(jìn)行節(jié)能改造的可行性、必要性以及預(yù)期效益等進(jìn)行了論證，對(duì)新車設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；PIS；LCD屏；節(jié)能；改造

宋 福：深圳市地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)總部車輛中心，工程師，廣東深圳 518173

1　深圳地鐵3號(hào)線電客車PIS

1.1系統(tǒng)概要

深圳地鐵3號(hào)線電客車PIS包括多媒體和車載廣播等子系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多媒體信息播放、列車到站廣播、動(dòng)態(tài)地圖顯示、客室狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控及上傳等功能。系統(tǒng)處理后的多媒體及到站信息分別顯示在安裝于客室的LCD屏上，客室實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面顯示在司機(jī)室CCTV監(jiān)控屏上，同步上傳于車站警務(wù)室。

1.2電客車客室LCD屏

深圳地鐵3號(hào)線電客車PIS客室LCD屏，左側(cè)為運(yùn)營(yíng)屏，用于顯示到站信息，右側(cè)為媒體屏，用于顯示多媒體信息。LCD屏安裝于客室門區(qū)蓋板上，每個(gè)門區(qū)蓋板安裝2塊，全列車共96塊，額定功率為30 W。LCD屏隨列車蓄電池激活同步點(diǎn)亮，電源為單車控制，電源開關(guān)分別設(shè)置在每節(jié)車客室電氣柜內(nèi)。

2　客室LCD屏節(jié)能改造

2.1LCD屏節(jié)能改造的必要性

深圳地鐵3號(hào)線電客車在正線運(yùn)營(yíng)時(shí)LCD正常顯示，為乘客提供媒體信息和車輛到站等信息。列車非運(yùn)營(yíng)情況下，客室LCD屏只是一個(gè)耗能部件，并不發(fā)揮實(shí)際作用，可關(guān)閉，以節(jié)省電能，同時(shí)延長(zhǎng)LCD屏使用壽命。

列車非運(yùn)營(yíng)情況主要包括正線及庫(kù)內(nèi)應(yīng)急、計(jì)劃修、出入場(chǎng)以及運(yùn)營(yíng)結(jié)束庫(kù)停等，非運(yùn)營(yíng)情況下電客車LCD屏功耗粗略計(jì)算如下。

2.1.1正線應(yīng)急備車和庫(kù)內(nèi)應(yīng)急備車客室LCD屏耗能

為保證正線運(yùn)營(yíng)秩序，降低車輛故障后對(duì)運(yùn)行圖的影響，參照行業(yè)做法，深圳地鐵車輛中心規(guī)定每天列車運(yùn)營(yíng)期間正線（兩端終點(diǎn)站存車線）及車庫(kù)（檢修庫(kù)及停車場(chǎng)）內(nèi)分別擺放2列應(yīng)急備用車，備用車處于激活狀態(tài)，滿足隨時(shí)發(fā)車條件。線備車和庫(kù)備車每天LCD屏消耗電能如表1統(tǒng)計(jì)。

表1　備用列車每日客室LCD屏耗能統(tǒng)計(jì)

2.1.2計(jì)劃修電客車客室LCD屏耗能

按照深圳地鐵3號(hào)線目前的生產(chǎn)安排，每天進(jìn)入計(jì)劃修修程的電客車約為6列，檢修人員每天工作8 h，其中約一半時(shí)間為無電檢修作業(yè)，檢修作業(yè)完畢，列車處于送電狀態(tài)（以20 h計(jì)），客室LCD屏耗能為：

96×30×20×6=345.6（kW.h)

2.1.3電客車空車出、回庫(kù)客室LCD屏耗能

按照深圳地鐵3號(hào)線現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表，每天上線列車數(shù)為34列，空車出、回場(chǎng)過程中客室LCD屏均為開啟狀態(tài)，每列每天空車出、回庫(kù)占用時(shí)間約1 h以上，期間客室LCD屏耗能為：

96×30×1×34=97.92（kW.h) 2.1.4 運(yùn)營(yíng)結(jié)束庫(kù)停列車客室LCD屏耗能

深圳地鐵3號(hào)線實(shí)行雙日檢，電客車運(yùn)營(yíng)結(jié)束后，約有每天上線列車數(shù)一半的列車無需任何檢查（故障車除外），直接停放在停車庫(kù)內(nèi)進(jìn)入熱備狀態(tài)，另外，一般列車進(jìn)行完雙日檢修程后進(jìn)入熱備狀態(tài)，熱備車每天LCD屏消耗電能如表2統(tǒng)計(jì)。熱備是指為減少電氣元器件故障（繼電器、接觸器卡滯等），非運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下列車保持激活狀態(tài)，以減少電客車出庫(kù)故障對(duì)運(yùn)營(yíng)秩序影響的做法。

2.1.5列車在非運(yùn)營(yíng)工作狀態(tài)下客室LCD屏總耗能

按照深圳地鐵3號(hào)線現(xiàn)有運(yùn)行圖，列車在非運(yùn)營(yíng)工作狀態(tài)下每天LCD屏總耗能為:

198.72+345.6+97.92+383.04= 1 025.28（kW.h）

由于客室L C D屏隨列車蓄電池激活同步點(diǎn)亮，卻只能操作每節(jié)車客室電氣柜的電源斷路器空開（4QF25、4QF26）來關(guān)閉，無法在司機(jī)室集中關(guān)閉全列車的LCD電源，導(dǎo)致非運(yùn)營(yíng)情況下LCD屏開啟，造成大量電能浪費(fèi)。除此之外，LCD屏長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，會(huì)縮短屏幕使用壽命，增加維修成本。綜合以上因素，客室LCD屏進(jìn)行節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)電源集控開關(guān)是非常必要的。

2.2LCD屏節(jié)能改造技術(shù)分析

2.2.1理論分析

本著不改變?cè)性O(shè)計(jì)，不影響原有設(shè)備性能，盡量減少改造復(fù)雜程度的原則，同時(shí)結(jié)合公司非運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的列車，必須關(guān)閉客室照明及空調(diào)（特殊情況除外）的規(guī)定，制定的初步方案如下。

在每節(jié)車電氣柜內(nèi)加裝L C D屏集控接觸器，從電氣柜DC110V母線端子排上引出DC110V正線，接入原有照明接觸器常開輔助觸點(diǎn)，經(jīng)該觸點(diǎn)的出線接入集控接觸器線圈電源，集控接觸器主觸頭串在客室LCD屏電源開關(guān)與LCD屏電源模塊之間，電氣原理圖如圖1所示。

上述方案集控接觸器線圈通斷信號(hào)由照明接觸器輔助常開觸點(diǎn)給出，利用既有車照明控制開關(guān)控制LCD屏電源通斷，實(shí)現(xiàn)LCD屏電源控制與照明聯(lián)動(dòng)，即照明開啟LCD屏同步開啟，照明關(guān)閉LCD屏同步關(guān)閉。

表2　熱備車每天LCD屏消耗電能統(tǒng)計(jì)

圖1　改造后LCD屏電源控制原理圖

經(jīng)查閱資料，原有照明接觸器的輔助觸點(diǎn)最大可承受約1 A的電流，而加裝的集控接觸器吸合電流50～100 mA，遠(yuǎn)小于照明接觸器輔助觸點(diǎn)的承受電流，不會(huì)對(duì)既有接觸器產(chǎn)生影響，同時(shí)也不會(huì)增加既有照明控制開關(guān)的負(fù)載。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)客室電氣柜內(nèi)靠近照明接觸器處有多余空間可以加裝接觸器。結(jié)合電氣原理圖初步測(cè)量，加裝接觸器后只需增加3根長(zhǎng)度約60 cm、線徑為1.5 mm2的接線即可實(shí)現(xiàn)，上述方案理論上可行。

2.2.2接觸器選型

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得知，客室LCD屏電源開關(guān)為容量6 A的直流斷路器，因此，只要選擇主觸點(diǎn)容量大于6 A的直流接觸器即可，通過查閱相關(guān)手冊(cè)，選用施耐德的LC1D12FDC型接觸器，該產(chǎn)品為成熟通用產(chǎn)品，容易購(gòu)買，無需特殊定制。

2.2.3改造風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

按照上述方案改造，較改造前存在的唯一風(fēng)險(xiǎn)就是加裝的LCD屏集控接觸器故障后會(huì)導(dǎo)致其所在車廂LCD屏黑屏，無法顯示相關(guān)信息。經(jīng)過分析調(diào)查，改造所用的施耐德的LC1D12FDC型接觸器為成熟產(chǎn)品，目前電客車上大量使用，查閱運(yùn)營(yíng)以來的故障信息，未發(fā)現(xiàn)因接觸器本身原因?qū)е铝熊囅鄳?yīng)系統(tǒng)無法正常工作的現(xiàn)象。因此，只要按照相關(guān)規(guī)定開展檢修維護(hù)作業(yè)，改造風(fēng)險(xiǎn)處于可控范圍內(nèi)。

2.3電客車客室LCD屏節(jié)能改造試改經(jīng)過充分的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，確認(rèn)對(duì)既有車進(jìn)行LCD屏節(jié)能改造不會(huì)對(duì)現(xiàn)有各部件功能產(chǎn)生影響后，按照既定的方案（接線示意圖如圖2所示），先行對(duì)一組車LCD屏進(jìn)行了節(jié)能改造試改，改造后的現(xiàn)場(chǎng)情況如圖3所示。

表3　LCD屏節(jié)能改在成本統(tǒng)計(jì)表

圖2　LCD屏節(jié)能改造接線示意圖

圖3　LCD屏節(jié)能改造現(xiàn)場(chǎng)圖

3　投資回報(bào)分析

按照上述方案改造，每列車（6節(jié)編組）需加裝接觸器6個(gè)，接線端子36個(gè)，線徑1.5 mm2的電纜約18 m，不計(jì)算人工成本，每列車改造成本約2 496元。完成全部43列車客室L C D屏節(jié)能改造共需投入107 328元（表3)。按照之前計(jì)算，LCD屏節(jié)能改造后每天可節(jié)約電能1 025.28 k W.h，電費(fèi)按0 . 9 元/(k W.h)計(jì)算，每天可節(jié)約電費(fèi)922.75元，約117天可收回投入成本，改造后每年可節(jié)約電費(fèi)約33.68萬元。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過精細(xì)化管理，對(duì)既有列車進(jìn)行分析、論證，開展技術(shù)節(jié)能改造，可進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。同時(shí)，在新車設(shè)計(jì)時(shí)注重節(jié)能細(xì)節(jié)，全面考慮，也可減少后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，提升列車品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯 冒一平

Energy Saving Reform on LCD Screens on Train in PIS of Shenzhen Metro Line 3

Song Fu, Chen Fudong

Abstract:Taking into consideration of train entry and exist depot process, repair, and operation timetable and production organization on Shenzhen metro line 3, through analysis and calculation, the paper verifi es the feasibility, necessity and expected benefi ts of energy saving reform on passenger compartment LCD screens of PIS.

Keywords:metro vehicle, PIS, LCD screen, energy saving, reform

收稿日期2014-03-19

中圖分類號(hào)：U293.25