現(xiàn)代城市軌道交通（地鐵）機(jī)電一體化的應(yīng)用與節(jié)能技術(shù)的探討

胡翔 吳彥君 張雁茹 吳勝 南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司

科技的迅速發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步使我國的城市軌道交通建設(shè)廣泛地運用于各個城市。城市軌道交通的運行與機(jī)電一體化的運用也息息相關(guān)，通過融合機(jī)電一體化技術(shù)，保障了城市軌道交通（地鐵）的安全和其運行效率[1]。將節(jié)能環(huán)保的理念也融入進(jìn)城市軌道交通（地鐵）之中，可以有效地推進(jìn)綠色出行的方式。文章將通過介紹現(xiàn)代城市軌道交通（地鐵）機(jī)電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，加強(qiáng)以后相關(guān)城市軌道交通建設(shè)工程的環(huán)保理念，為以后的工程提供參考。

一、現(xiàn)代城市軌道交通（地鐵）概況

城市建設(shè)的發(fā)展推進(jìn)了我國公共交通系統(tǒng)的進(jìn)步，從開始的公交，出租，這些地上的交通方式以外，逐漸又形成了一套地下的交通體系——城市軌道交通（地鐵），新的交通方式的出現(xiàn)有效地緩解了我國出行方面的交通壓力[2]。迄今為止，城市軌道交通因其方便快捷的優(yōu)勢成了現(xiàn)代城市交通的主要交通方式。與人們的日常生活及其上班出行密不可分。如今城市軌道交通的主要出行方式有地鐵，輕軌，有軌電車和懸浮列車等。其中地鐵的使用更為普遍，成了城市軌道交通的主要代表。

地鐵，是運行于地下的列車，被稱為地下鐵道。大多數(shù)的地鐵行駛軌道都建設(shè)在地下，緩解了城市交通壓力，節(jié)省了城市中的土地資源。由于地下的軌道是固定的行駛路線，十分的便捷快速。第一條地下鐵道誕生于英國倫敦，于1863年建設(shè)完畢。城市軌道交通開始出現(xiàn)在大眾的視野。

二、城市軌道交通中的機(jī)電一體化技術(shù)

城市軌道交通（地鐵）的運營需要很多專業(yè)技術(shù)和設(shè)備的配合，也需要很多不同的系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)配合才能形成一套完整的城市軌道交通系統(tǒng)。如：城市軌道交通中的電力系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)。自動售票系統(tǒng)等等。城市軌道交通中多樣化的系統(tǒng)需要高效的控制管理以保持城市軌道交通的正常運行[3]。傳統(tǒng)的人力已經(jīng)無法支持這些系統(tǒng)的運行，所以需要智能化的控制來對這些系統(tǒng)進(jìn)行操控。機(jī)電一體化技術(shù)便應(yīng)運而生。

現(xiàn)如今城市軌道交通（地鐵）的發(fā)展離不開結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)指的是結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與機(jī)械化技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。比如信息技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)，自動控制技術(shù)等等[4]。機(jī)電一體化技術(shù)為城市軌道交通的運行提供了便利的條件，大大提高了城市軌道交通的運行效率并且保障了城市軌道交通的運行安全。隨著我國的城市軌道交通建設(shè)越來越普遍，我國的城市軌道交通機(jī)電一體化技術(shù)也越來越成熟。機(jī)電一體化技術(shù)多用于城市軌道交通（地鐵）的車輛運行中，可保障各個系統(tǒng)可以安全運行，平衡各大系統(tǒng)的配合。通過機(jī)電一體化的智能化操作，使城市軌道交通中的信息得以快速處理。為城市軌道交通提供了便利。

三、城市軌道交通中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

（一）智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用

具體來說，城市軌道交通（地鐵）中的機(jī)電一體化技術(shù)，可以更好的為各個城市中的地鐵站提供智能控制。如：地鐵站中的自動售票系統(tǒng)，通過機(jī)電一體化技術(shù)，實現(xiàn)了對自動售票系統(tǒng)的全智能控制，包括售票，檢票，自動票價顯示等流程。還可以通過智能控制對地鐵中的自動扶梯進(jìn)行控制，如：扶梯上沒人時，扶梯速度緩慢，當(dāng)扶梯上有人時，扶梯速度加快，通過智能感應(yīng)人數(shù)的功能來采用不同的扶梯運行速度[5]。還有對地鐵站內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)都可以進(jìn)行智能的控制。近年來，隨著我國對這套系統(tǒng)的研究越來越深入，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，形成了一套適用我國交通出行的城市軌道交通體系，進(jìn)一步地提高了我國居民的交通出行效率。

（二）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制系統(tǒng)應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)也運用于城市軌道交通的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中。通過互聯(lián)網(wǎng)實時進(jìn)行監(jiān)控，將遠(yuǎn)程信息可以及時傳輸至同一個監(jiān)控室，形成總監(jiān)控室和子監(jiān)控室，形成一個監(jiān)控網(wǎng)，可以實時監(jiān)控整個城市的城市軌道交通現(xiàn)狀。并且在列車即將到站時能夠提前給出提示，使地鐵到站后車門可以自動開放與關(guān)閉，實現(xiàn)居民自助上下車。

（三）分散式控制系統(tǒng)應(yīng)用

除此之外，機(jī)電一體化還運用于城市軌道交通的控制系統(tǒng)中，以一臺總控制機(jī)控制全市各個列車的運行和停止?fàn)顟B(tài)，可以集中信息的監(jiān)控，也可以分散對列車的管控。

四、城市軌道交通機(jī)電一體化對國內(nèi)外節(jié)能技術(shù)的引用

西方國家很早前就提倡節(jié)能環(huán)保的理念，從日常的生活中的綠色理念到研究專門的節(jié)能技術(shù)，節(jié)能環(huán)保意識融入方方面面[8]。并且通過相應(yīng)的手段技術(shù)，利用有限的資源，合理利用資源最大化，用最小的損耗換取最大的利益。國外常使用的節(jié)能手段有利于節(jié)約自然資源。在建筑格局方面，采用的靠山吃山，靠水吃水的自然優(yōu)勢，通過自然的通風(fēng)環(huán)境設(shè)立一些停車場等建筑。在材料節(jié)能上，多選取可以保溫或者隔熱的材料，尤其是多使用于交通設(shè)備中，可以保持內(nèi)部的冷熱溫均衡。并在頂部放入太陽能，合理地使用地?zé)崮苜Y源，利用自然資源進(jìn)行能源的轉(zhuǎn)換。

國外的節(jié)能技術(shù)主要就是通過合理利用自然資源和研究更為節(jié)能的材料，但是我國的城市軌道交通系統(tǒng)是專門針對我國交通形式所研究出的特殊且龐大的一套系統(tǒng)，并且城市軌道交通系統(tǒng)處于地下，運作需要大量的資源。在我們現(xiàn)有的技術(shù)條件下，結(jié)合外國的經(jīng)驗與技術(shù)，實現(xiàn)我國城市軌道交通節(jié)能技術(shù)的新突破。

在我國的城市軌道交通節(jié)能技術(shù)方面，通過在地鐵車廂采用壓縮技術(shù)和風(fēng)門調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)地鐵內(nèi)的人流量自動調(diào)節(jié)車廂的制冷功能，以此達(dá)到節(jié)能的效果，但空調(diào)系統(tǒng)的制冷分多個檔的調(diào)節(jié)，增加了調(diào)節(jié)的難度。地鐵本身因為體積較大，停放處是一個很大的難題，所以地鐵停放處多為荒無人煙的郊區(qū)，需要占地面積大，在停放地鐵的方面做到節(jié)能環(huán)保。

五、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通中的優(yōu)勢

（一）節(jié)約風(fēng)能

城市軌道交通中機(jī)電一體化的應(yīng)用使地鐵交通迅速發(fā)展，如今綠色環(huán)保的理念被廣泛提出，這也呼吁我們要有節(jié)能環(huán)保的意識，而在城市軌道交通機(jī)電一體化技術(shù)中，便能做到節(jié)能環(huán)保[6]。目前大多數(shù)人出行都會選擇地鐵等出行方式，除了它有快速便捷等優(yōu)點，也具有綠色，環(huán)保等優(yōu)點，充分的發(fā)揮了它的優(yōu)勢所在，成為城市中最受大家喜愛的出行方式。

通過地鐵中的機(jī)電一體化的設(shè)備，收集地鐵中的風(fēng)能進(jìn)行循環(huán)使用。地鐵行駛的速度過快，導(dǎo)致地鐵隧道中會產(chǎn)生大量的風(fēng)，我國有些城市已經(jīng)在地鐵隧道兩旁放置了可以收集風(fēng)的風(fēng)輪，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，將收集起來的風(fēng)在運用于地鐵中其他機(jī)電設(shè)備，使風(fēng)能可以循環(huán)利用，節(jié)約地鐵中的用電量，用風(fēng)能發(fā)電來解決。

（二）節(jié)約電能

節(jié)約電能也是城市軌道交通機(jī)電一體化中的一大優(yōu)勢，通過機(jī)電一體化的設(shè)備對地鐵進(jìn)行智能的控制，控制地鐵指示燈以及扶梯的運行速度，如早高峰晚高峰上班族出行時人流量大，便讓各設(shè)備正常運行，中午或者下午人流量少時，通過控制扶梯的速度減緩，減少指示燈的閃爍[7]。合理利用建筑格局，利用地鐵中的自然通風(fēng)口的通風(fēng)以減少空調(diào)的使用，減少了空調(diào)系統(tǒng)的消耗，從而有效地節(jié)約了機(jī)電設(shè)備的電能使用。

（三）節(jié)約水能

地鐵站中人流量大，用廁所的幾率也增大，廁所沖水，沖洗車站用水等等所需用水量很大。節(jié)約水資源是節(jié)能環(huán)保中的一個重點問題。所以在城市軌道交通機(jī)電一體化中采取了使用機(jī)電設(shè)備循環(huán)用水，循環(huán)使用的冷卻水可以作為沖廁用水，利用地鐵低下流入的雨水等進(jìn)行收集使用可以作為沖洗車站和沖廁用水，從而合理的使用了水源，有效地節(jié)約了水資源。

六、我國城市軌道交通節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向

（一）綜合性技術(shù)的普及

我國城市軌道交通因體系龐大，所以耗能巨大，不同系統(tǒng)設(shè)備每天分別運行所需消耗占比高。某市地鐵在節(jié)能方面曾做過相關(guān)調(diào)查，并對此進(jìn)行了深入研究，以此來減少城市軌道交通中的能源消耗，研究表明，某市地鐵確實針對于此產(chǎn)生了良好的效果[9]。研究對象主要針對于城市軌道交通中的各個系統(tǒng)，逐一擊破以研究更合理的節(jié)能技術(shù)，如：空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)研究，電能再生循環(huán)技術(shù)研究等，使城市軌道交通中的綜合節(jié)能率達(dá)到了20%到25%，但是由于技術(shù)的先進(jìn)性與復(fù)雜性，并沒有普遍運用于全國的城市軌道交通中。深入研究綜合性技術(shù)可以有效的節(jié)省能源消耗。

（二）單一技術(shù)更廣泛

城市軌道交通中單一的節(jié)能技術(shù)多，沒有綜合性的技術(shù)，無法使系統(tǒng)之間更好地配合節(jié)能，斷開了系統(tǒng)與系統(tǒng)運行之間的聯(lián)系。一些系統(tǒng)的能源之間可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，所以能利用綜合技術(shù)使其進(jìn)行互補，會大大加強(qiáng)節(jié)能的效果。如：城市軌道交通中的通風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)之間，內(nèi)部能源可以相互轉(zhuǎn)換。所以在綜合節(jié)能技術(shù)方面應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)研究與探討。

（三）完善節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系

對于城市軌道交通中的能源管理方面，應(yīng)該設(shè)計出一套完善的能源管理體系，只有建立一套節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，才能對城市軌道交通中的能源進(jìn)行合理的規(guī)范和分配。比如北上廣地區(qū)，就有專門的規(guī)劃節(jié)能和節(jié)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，以此來規(guī)范地區(qū)城市軌道交通中的節(jié)能工作[10]。

（四）加強(qiáng)針對性研發(fā)

節(jié)能技術(shù)要根據(jù)城市軌道交通運行的特點，進(jìn)行有針對性的節(jié)能設(shè)備研發(fā)，結(jié)合實際，根據(jù)規(guī)律，才能更好地抓住需求，才能真正的實現(xiàn)城市軌道交通的節(jié)能化。

（五）提高節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新性

節(jié)能技術(shù)的重點就是技術(shù)的創(chuàng)新，想要節(jié)能就要依托于節(jié)能技術(shù)的不斷創(chuàng)新，隨著我國近幾年城市軌道交通的繁榮發(fā)展，我國的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個瓶頸期，急需要在我國現(xiàn)有的技術(shù)上有所突破，從而研發(fā)出新的節(jié)能技術(shù)，國外一直在節(jié)能環(huán)保技術(shù)方面做的很好，適當(dāng)結(jié)合國外技術(shù)，也許會有所收獲。

國外的節(jié)能技術(shù)多利用自然資源，并且常年深入研究關(guān)于節(jié)能的技術(shù)。我國的軌道交通系統(tǒng)需要使用的人力物力資源都很多，尤其是要支持地鐵等軌道交通能正常運行所要消耗的電力資源，在我國現(xiàn)有的技術(shù)下，需要改善的地方還有很多。如何提高我國在節(jié)能方面的科技水平，像國外一樣充分利用自然的資源而代替城市軌道交通中能源的消耗，如何突破如今我國現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，將節(jié)能技術(shù)普遍推廣至全國各地。這些問題仍然有待解決。

七、結(jié)語

城市軌道交通的普及推進(jìn)了我國的城市化建設(shè)，讓我國的出行方式更加方便快捷，對于上班族來說，是早晚高峰避免交通擁堵的有效方式，城市軌道交通的普及造福了人民。隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國現(xiàn)有的技術(shù)會越來越完善，我國的交通方式也會越來越便捷，而加強(qiáng)我國城市軌道交通中節(jié)能是至關(guān)重要的。在我國現(xiàn)有的技術(shù)水平之上，結(jié)合國外的一些節(jié)能技術(shù)的經(jīng)驗，將節(jié)能環(huán)保理念徹底融合于城市軌道交通中。本文通過對我國城市軌道交通機(jī)電一體化的分析以及其中所運用的節(jié)能技術(shù)的概述，總結(jié)了這一理念所帶來的好處，也闡明了其中還存在的問題，希望有關(guān)團(tuán)隊可以早日突破我國現(xiàn)有技術(shù)，為我國城市軌道交通（地鐵）帶來新的發(fā)展。