新時(shí)期的城市軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

馬少偉

摘要：城市軌道交通作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于滿足公共交通需求有著重要的意義。城市軌道交通的電氣能耗主要來源于兩個(gè)結(jié)構(gòu)，在這兩個(gè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又可以進(jìn)行細(xì)分。為了有效提高電氣能源的利用效率，需要對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的技能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 電氣節(jié)能 設(shè)計(jì)方案

引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，為了滿足市民的生活出行，城市軌道交通線路的規(guī)模和數(shù)量也在不斷的擴(kuò)張。城市軌道交通系統(tǒng)的完善，雖然有力的支撐了城市公共交通需求，但是也極大的增加了城市的電氣能源消耗。近些年，隨著低碳環(huán)保理念的持續(xù)深化，各地都提出了節(jié)能減排的工作目標(biāo)。在這種背景下，為了有效提高城市軌道交通電氣能源的利用效率，并保證城市公共交通系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，就需要進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的探索。

一、電氣能耗分析

根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以將電氣能耗來源分為車輛能耗與車站能耗兩個(gè)方面，其中車輛能耗在總能耗中占據(jù)著較大的比例。在車輛能耗中，又可以細(xì)分為動(dòng)力系統(tǒng)能耗，控制系統(tǒng)能耗以及照明等輔助系統(tǒng)能耗等，而車站能耗主要來源于扶梯，空調(diào)等輔助系統(tǒng)的能耗。城市軌道交通系統(tǒng)的電氣能耗除了與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系之外，與車站的客流量以及環(huán)境條件等也有著密切的關(guān)系。在城市軌道交通系統(tǒng)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，需要考慮到電能能耗的具體情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。其中，城市軌道交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)是重點(diǎn)所在。

二、電氣節(jié)能設(shè)計(jì)分析

（一）車輛動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在城市軌道交通系統(tǒng)電氣能耗的總體組成中，車輛動(dòng)力系統(tǒng)的能耗是主要的來源。因此在節(jié)能設(shè)計(jì)中需要將該結(jié)構(gòu)作為重點(diǎn)，通過對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化，來降低動(dòng)力系統(tǒng)的能耗量。具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案包括：a，合理優(yōu)化軌道線路。通過對(duì)車輛運(yùn)行線路的優(yōu)化可以縮短車輛的運(yùn)行里程，從而減少動(dòng)力系統(tǒng)的能耗。在城市軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要充分結(jié)合城市的發(fā)展規(guī)劃，考慮到不同區(qū)域的客流量等現(xiàn)實(shí)客運(yùn)需求，提高車輛運(yùn)行的效率[1]。同時(shí)，還要考慮到當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件，對(duì)于軌道的坡度要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，盡量避免角度過大坡度的設(shè)計(jì)，在必要時(shí)可以選擇繞行的方式。 b，合理優(yōu)化車輛結(jié)構(gòu)。在車輛牽引車廂數(shù)量方面，需要結(jié)合不同區(qū)域和時(shí)段的客流量進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，盡量避免車輛超負(fù)荷的運(yùn)行。在城市軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，相關(guān)工作人員要積極利用模擬仿真模型計(jì)算的方法，既保證節(jié)能設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)又要保證軌道交通系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）相關(guān)電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)

各種電氣設(shè)備的組合共同構(gòu)成了城市軌道交通系統(tǒng)，這些電氣設(shè)備的能耗性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的能耗水平。因此，對(duì)于城市軌道交通系統(tǒng)的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，需要重點(diǎn)關(guān)注電氣設(shè)備的能耗狀態(tài)。在城市軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該考慮節(jié)能高效的電氣設(shè)備的選擇，這是降低系統(tǒng)電氣能耗的重要基礎(chǔ)措施。在選擇電氣設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格遵循國(guó)家或者行業(yè)的質(zhì)量和能耗標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)決淘汰不合標(biāo)準(zhǔn)電氣設(shè)備的使用。為了有效降低動(dòng)力系統(tǒng)的能耗，在車輛材料的選擇上，盡量選擇質(zhì)量較輕的合成金屬材料，降低車輛自身的載重。對(duì)于照明，空調(diào)等輔助系統(tǒng)的設(shè)備，也要進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在照明燈具的選擇上，首先應(yīng)該選擇節(jié)能的 LED燈具。其次，在光源的設(shè)計(jì)上，也需要結(jié)合車站和車輛的具體照明需求等現(xiàn)實(shí)需求，選擇相應(yīng)功率的燈具和布置合理的密度。在照明系統(tǒng)的控制上，可以選擇智能控制系統(tǒng)，通過對(duì)供電狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)控來合理調(diào)整照明系統(tǒng)中的電壓與電流，避免因?yàn)樨?fù)荷不平衡導(dǎo)致的能耗。除此之外，智能照明控制系統(tǒng)中的亮度傳感器還可以結(jié)合室外環(huán)境的亮度，計(jì)算出相應(yīng)的光源亮度，在保證照明效果的前提下降低燈具的能耗。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，首先需要選擇性能優(yōu)良的產(chǎn)品。同時(shí)，在空調(diào)系統(tǒng)中需要設(shè)置性能狀況良好的溫控設(shè)備，主動(dòng)根據(jù)客流量的密集程度以及季節(jié)等因素合理調(diào)節(jié)車站和車輛環(huán)境的溫度。并且，空調(diào)系統(tǒng)需要積極借助自然風(fēng)等條件來調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度，降低動(dòng)力系統(tǒng)的能耗。在車站扶梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，首先要合理設(shè)計(jì)扶梯的數(shù)量，做到資源的充分利用。其次在扶梯的控制上應(yīng)該選擇變頻控制的模式，在沒有乘客的情況下主動(dòng)進(jìn)入到低能耗運(yùn)行的方式。

（三）配電變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

配電變壓器是城市軌道交通系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，通過對(duì)這一結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以極大的降低系統(tǒng)的總能耗，并且提升電氣能源的利用效率。配電變壓器的能耗來源主要來自兩個(gè)方面，包括空載運(yùn)行損耗與負(fù)載運(yùn)行的損耗。對(duì)于配電變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)，主要措施是提高運(yùn)行的效率。具體而言，可以從以下的角度進(jìn)行優(yōu)化：首先，最為基礎(chǔ)的措施便是選擇能耗較低的節(jié)能變壓器。節(jié)能型的變壓器通過對(duì)內(nèi)部鐵芯材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，有效的降低了變壓器的空載運(yùn)行損耗。目前，應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng)的配電變壓器主要選擇 S11系列節(jié)能型變壓器[2]。其次，在確定了配電變壓器的類型基礎(chǔ)上，還要結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際負(fù)荷選擇相應(yīng)容量的配電變壓器。同時(shí)，為了提高配電變壓器的運(yùn)行效率，需要盡量保持變壓器負(fù)載率在最佳的狀態(tài)條件下。另外，配電變壓器的選擇還要考慮到工作環(huán)境條件，車站面積等因素，合理確定配電變壓器的類型與容量。在城市軌道交通的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為了抵消無(wú)功功率的損耗，還可以配置電容補(bǔ)償柜。最后，在配電變壓器的設(shè)計(jì)中，必須要保持三相的平衡性，避免變壓器因?yàn)槿嗖黄胶鈱?dǎo)致的能源損耗。

三、結(jié)束語(yǔ)

作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，城市軌道交通系統(tǒng)在城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著重要的價(jià)值。隨著我國(guó)城市化的不斷發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)也必將隨之不斷的完善。在這個(gè)過程中，為了有效提高能源的使用效率和推動(dòng)城市的綠色發(fā)展，城市軌道交通的設(shè)計(jì)必須要充分考慮到能耗狀況。隨著新節(jié)能技術(shù)和節(jié)能設(shè)備的發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及電氣能源利用效率一定會(huì)得到進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]王蕊，馮棟.新時(shí)期的城市軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計(jì)[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（上）， 2019， 000（011）：245.

[2]張園園.新時(shí)期的城市軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 ， 2019（26）：107-108.

（作者單位 ：南京國(guó)電南自軌道交通工程有限公司 ）