關于城市軌道交通節(jié)能的思考及展望

侯德成　龔偉江

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程的加快，促進交通建設項目的增多。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”將是降低運營成本的關鍵之一。本文就關于城市軌道交通節(jié)能的思考及展望 展開探討。

關鍵詞：城市軌道;節(jié)能減排;新型能源

引言

城市軌道交通相對于公交車、出租車而言具有運量大、時間快、消耗低等巨大優(yōu)勢。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?！暗吞冀?jīng)濟”概念的提出使城市軌道交通能耗問題越來越受到重視，這也是建設集約型社會的必然要求。城市軌道交通系統(tǒng)節(jié)能是實現(xiàn)交通領域節(jié)能減排的工作重心，因此如何建設節(jié)能的軌道交通系統(tǒng)成為軌道交通系統(tǒng)前期建設與后期運營極為重要的研究課題。

1城市軌道交通節(jié)能應用所具有的價值

在當前的現(xiàn)代城市中，人們需要具備極強的環(huán)保意識，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。但從某個層面上分析，雖然城市軌道交通具有運行效率高、客運量大等特征，但其對電能的消耗非常大。想要讓城市軌道交通真正意義上成為綠色交通，必須要在其建設與運營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。同時加大對其節(jié)能的研究力度，讓能源可以得到合理利用，減少對環(huán)境所造成的污染。所以，在城市軌道交通發(fā)展過程中，需要制定出與項目運營相匹配的標準以及節(jié)能措施。根據(jù)城市軌道交通所在地的能源供應情況，制定出相應的節(jié)能標準，促進城市軌道交通得到可持續(xù)發(fā)展。對于節(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以及經(jīng)濟效益為目標，發(fā)揮出各層面的積極影響因素，徹底將節(jié)能、分析以及管理進行有機結(jié)合，最終實現(xiàn)降低城市軌道交通綜合能耗指標的目標。

2城市軌道交通能耗構成

城市軌道交通系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，由眾多的小系統(tǒng)構成，包括：車輛系統(tǒng)、設備系統(tǒng)、信號系統(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)與車站設備系統(tǒng)。當前，列車制動時的動能還沒有很好的機制回收這部分能量，使得這部分能量被白白浪費，據(jù)統(tǒng)計該部分消耗的電能占制動能量的40%左右;而運營設備系統(tǒng)由于投資巨大、占用空間大以及本身的能耗問題，維護成本居高不下的問題日益突出。此外，由于建設階段本身存在問題或者該階段節(jié)能工作未落實到位使得運營階段多數(shù)是解決建設階段遺留下來的問題，使得運營期節(jié)能工作效果不明顯。為實現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能，需要統(tǒng)籌考慮建設期和運營期的工程實施、標準和運營規(guī)模，以低資源消耗為目標，建設方與運營方應相互溝通、齊心協(xié)力把節(jié)能運營與節(jié)能建設銜接起來，最終實現(xiàn)城市軌道交通綜合節(jié)能的目標。

3城市軌道交通節(jié)能措施研究

3.1新型設備以及管理系統(tǒng)的研發(fā)

雖然當前我國的城市軌道交通已經(jīng)采用了許多的節(jié)能技術，但依然具有較大的節(jié)能發(fā)展空間。比如：節(jié)能型設備以及管理系統(tǒng)研發(fā)。相關研究人員應該加大對高效、低耗的新型設備的研發(fā)力度。在進行項目設計規(guī)劃時，應該結(jié)合當?shù)厥┕l件，以節(jié)能為主要設計核心，通過不斷創(chuàng)新來研發(fā)出不同類型的節(jié)能方案。比如：對城市軌道運行環(huán)境的智能控制、智能變頻技術在通風空調(diào)系統(tǒng)中的應用等。通過這些節(jié)能技術的應用，可以對各節(jié)點開展節(jié)能調(diào)控。此外，各個城市軌道交通設備供應商應該加大技術革新力度，圍繞設備的節(jié)能降耗來進行設備研發(fā)。比如：再生電能吸引技術。此項技術在國內(nèi)的發(fā)展并不成熟，需要以進口設備來實現(xiàn)，所產(chǎn)生的高成本問題對此技術的推廣與應用形成了一定的影響。我國需要加大相關設備技術的研究力度，為城市軌道交通節(jié)能減排奠定基礎。

3.2車輛選型

列車選型應在滿足使用功能的前提下，充分考慮后期運營能耗及維護成本。從節(jié)能角度，應重點考慮列車的電機性能、再生制動轉(zhuǎn)換效率、運行阻力參數(shù)和車體自重等因素。

3.3優(yōu)化線路和車站空間

應合理設計建設區(qū)間坡度和坡長，使列車在出站時迅速將勢能轉(zhuǎn)化為動能，獲得運行所需的加速度和目標速度;在確定與車站功能相匹配的空間規(guī)模和車站形式時，應根據(jù)前期調(diào)查測算的客流數(shù)據(jù)與乘客的實際需求，修正車站主體與配套設施的面積。條件允許的情況下，盡可能加挖深度，合理利用空間，以便降低后期運營費用。

3.4運營管理

（1）技術速度。提高技術速度可以節(jié)省乘客出行時間、提高地鐵服務水平，但其代價是牽引單耗的快速激增，故地鐵列車技術速度不應設置過高。從宏觀角度，市民出行時間的節(jié)約應更多依靠科學的城市規(guī)劃以及完善的交通體系建設，包括提高地鐵車外換乘效率，改善換乘環(huán)境等。（2）列車運行計劃。編制列車運行圖，高峰時段應充分考慮再生制動反饋能量的吸收利用。通過協(xié)調(diào)前后車的區(qū)間運行時分和停站時分，使一列車進站制動的同時，另一列車處于牽引狀態(tài)。平峰時段客流較少，可適當壓縮停站時分，延長區(qū)間運行時分，在不影響服務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，采用大小交路運行，可提高長交路列車滿載率，加快短交路列車周轉(zhuǎn)，減少上線運營列車，在提高車輛運用效率的同時降低能耗。（3）列車節(jié)能運行控制。目前ATO模式是以運輸能力最大為目標的列車運行控制策略，列車運行時，在ATP防護下始終貼近線路最高限速運行。國外研究應用表明平峰時段采用ATO節(jié)能模式并不影響服務水平。可以選取示范線路進行ATO節(jié)能模式試點工作，條件成熟后進一步推廣。在不影響服務水平的前提下，ATO節(jié)能空間可達15%。

3.5制定嚴格的城市軌道交通設備能耗標準

我國當前還沒有構建統(tǒng)一規(guī)范的城市軌道交通節(jié)能標準，通常會采用國家規(guī)定的樓宇建筑設備節(jié)能標準，這樣的能耗標準在城市軌道交通中并不適用。因此，需要及時針對城市軌道交通各項設備的能耗標準制定嚴格的規(guī)定，從而才能夠為城市軌道交通規(guī)劃設計以及設備選型提供參考。此外，在開展城市軌道交通設備招標采購過程中，需要制定綜合性的參考標準，從而引起相關設備供應商的關注，促進廠家可以將更多精力投入到增強產(chǎn)品節(jié)能方面。同時，這樣的綜合性參考還可以避免出現(xiàn)惡意競爭的現(xiàn)象出現(xiàn)，有效促進了城市軌道交通設備節(jié)能技術的不斷發(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)能勢在必行。通過建設階段低資源消耗、運營期節(jié)能運行，并有針對性地制定節(jié)能工作管理體制，城市軌道交通行業(yè)一定會實現(xiàn)綜合節(jié)能這一目標。

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