軌道交通領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)專利分析

管家奇

摘要：隨著時代的進(jìn)步，軌道交通具有運(yùn)行效率高、客運(yùn)量大等優(yōu)秀的特征，但其對電能等能源消耗也非常大。讓軌道交通成為真正意義上的綠色交通，需要在節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域取得突破。軌道交通中與節(jié)能技術(shù)較為密切的技術(shù)之一是制動系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：軌道交通;節(jié)能技術(shù)

引言

隨著城市化的進(jìn)展，軌道交通在滿足人們出行需求的同時，也帶來了諸多的城市問題，其中交通擁堵、環(huán)境污染、資源的消耗等問題已成為社會廣泛關(guān)注的熱點，為了減小城市化進(jìn)程中出現(xiàn)的軌道交通問題及其帶來的負(fù)面效應(yīng)，社會倡導(dǎo)“公交優(yōu)先”的理念，因此城市軌道交通因其自身安全、快速、便捷等優(yōu)點深受人們的喜愛，近幾年也得到了快速的發(fā)展。

1軌道交通節(jié)能的意義

電力消耗是城市軌道交通節(jié)能中控制的主要因素，主要是通過減少電氣設(shè)備的運(yùn)行數(shù)量，提高其運(yùn)行效率，采用新技術(shù)來代替電能等方式來實現(xiàn)。加強(qiáng)對軌道交通列車節(jié)能運(yùn)行組織的研究不僅可以從根本上降低運(yùn)輸成本，在列車運(yùn)行的高峰期和非高峰期，為軌道交通運(yùn)輸單位提供科學(xué)合理的運(yùn)行依據(jù)，降低能耗。同時更有利于為居民提供良好的城市基礎(chǔ)設(shè)施，為構(gòu)建和諧穩(wěn)定的社會環(huán)境打下良好的基礎(chǔ)。城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)由很多小系統(tǒng)組成，例如信號系統(tǒng)、車站系統(tǒng)、設(shè)備系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的運(yùn)行主要是電能和水資源的消耗。主要有以下幾個方面：（1）在進(jìn)行城市軌道交通設(shè)計和建設(shè)過程節(jié)能特征方面具有一定的指導(dǎo)意義。軌道線路的設(shè)計，例如曲線的半徑設(shè)計、坡道的設(shè)計等，不僅對于工程的整體造價，而且對于后期的運(yùn)營階段具有非常大的影響。軌道交通的線路設(shè)計不僅僅要考慮工程造價，節(jié)能環(huán)保也是考慮的重要因素，坡道的節(jié)能設(shè)計、曲線的半徑選取等等也是非常重要的一環(huán)。（2）城市軌道交通列車節(jié)能要素的研究對于軌道交通運(yùn)輸?shù)慕M織工作具有重要的意義。主要是列車的停靠站、運(yùn)行技術(shù)、滿載率等方面對于城市軌道交通列車運(yùn)行的能耗具有很大的影響。

2軌道交通領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)專利分析措施

2.1能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測

（1）電能表計用電量顯示。電能表計分為電力智能儀表和環(huán)控設(shè)備表計，其中，環(huán)控設(shè)備部分按5級劃分，軟件功能實現(xiàn)可實現(xiàn)電力開關(guān)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視及各級設(shè)備電能數(shù)據(jù)顯示，各級設(shè)備用電數(shù)據(jù)包括正向有功電度、正向無功電度、反向有功電度、反向無功電度，用戶可通過軟件實時查看各級系統(tǒng)、設(shè)備實時用電情況。（2） 實時電能趨勢。電能質(zhì)量管理系統(tǒng)實時采集電能瞬時值，系統(tǒng)通過實時趨勢圖方式可展現(xiàn)電能數(shù)據(jù)，包括但不限于開關(guān)的三相電壓、三相電流、功率、諧波、功率因數(shù)數(shù)據(jù)，有利于對電能質(zhì)量的全過程進(jìn)行分析，滿足不同用戶對電能數(shù)據(jù)的使用需求。（3）能耗數(shù)據(jù)查詢。系統(tǒng)設(shè)置能耗數(shù)據(jù)查詢功能，可顯示車站指定回路開關(guān)查詢時間段內(nèi)記錄的所有能耗數(shù)據(jù)，包括有功、無功電度等，選擇條件包括車站、分類、分項、設(shè)備、時刻、時間段，支持分組設(shè)備查詢、數(shù)據(jù)列表、數(shù)據(jù)導(dǎo)出Excel文件等功能，方便用戶對任意能耗數(shù)據(jù)的查詢。

2.2通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方案的對比，在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時，充分考慮采用自然通風(fēng)的方式。列車運(yùn)行初期或非高峰時段，系統(tǒng)負(fù)荷遠(yuǎn)沒有達(dá)到軌道列車運(yùn)行的設(shè)計水平，即系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷是個變數(shù)，隨著列車的客流量、列車對數(shù)等情況的變化而變化，一般列車的風(fēng)機(jī)變頻按照高峰期小時的運(yùn)行情況而制定。軌道交通內(nèi)部人流量大、機(jī)械設(shè)備多等特點，導(dǎo)致其內(nèi)部發(fā)熱量大，因此，在非空調(diào)使用季節(jié)，通風(fēng)設(shè)計可利用室內(nèi)外的溫差進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)，降低空調(diào)的耗能。同時，可根據(jù)軌道交通內(nèi)部環(huán)境的變化，采用智能化、自動化的措施控制車站內(nèi)的風(fēng)機(jī)、空調(diào)等設(shè)備的運(yùn)行，降低不必要的能耗。

2.3節(jié)能效果

在實際運(yùn)行過程中，大系統(tǒng)多數(shù)時間處于部分負(fù)荷狀態(tài)，負(fù)荷率一般在 25%-75%。實際熱濕負(fù)荷比滿負(fù)負(fù)荷小時，傳統(tǒng)定風(fēng)量系統(tǒng)會通過減少送風(fēng)量保持站內(nèi)溫度。這也在一定程度上導(dǎo)致資源浪費，無法滿足節(jié)能減排的要求。對此，城市軌道交通車站可設(shè)計智能化空調(diào)控制系統(tǒng)，改變風(fēng)量模式，設(shè)計小新風(fēng)機(jī)關(guān)閉模式及冷水機(jī)組自動控制模式。兩種模式均要滿足兩個條件。第一，保證城市軌道車站溫度在 30℃以下 ;第二，站內(nèi)最小換氣次數(shù)在 5 次以上。在通風(fēng)季階段，大系統(tǒng)智能控制單元根據(jù)溫度及二氧化碳濃度、換氣次數(shù)等選擇風(fēng)閥，對送風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，為保證室內(nèi)正壓，回 / 排風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)同步運(yùn)動，并結(jié)合實際情況關(guān)系小新風(fēng)機(jī)，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

2.4 節(jié)能管控的總體思路

（1）充分利用能源管控平臺，細(xì)化節(jié)能管控的顆粒度，制定車站的節(jié)能管控目標(biāo)，做到精細(xì)節(jié)能。（2）縱向的節(jié)能管控，依據(jù)各站過往的能耗數(shù)據(jù)，制定車站環(huán)控及照明等各分類能耗制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。（3）橫向的節(jié)能管控，針對同類的車站，進(jìn)行能耗的對比分析，尋找差異原因，制定針對性的整改措施。

2.5制定并完善節(jié)能技術(shù)規(guī)范

實際工作過程中缺乏相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)規(guī)范，由于我國各區(qū)域的地質(zhì)概況、氣候條件等各方面因素的差異化，目前還沒有一個科學(xué)合理的技術(shù)規(guī)范供參考，只能根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和工程經(jīng)驗而定。因此，在制定節(jié)能技術(shù)規(guī)范的過程中，要充分考慮到不同區(qū)域的適用條件。

2.6人才的培養(yǎng)

人才是企業(yè)發(fā)展的重要因素，企業(yè)要做好人才的培養(yǎng)和引進(jìn)工作。軌道交通列車運(yùn)行系統(tǒng)復(fù)雜，涉及內(nèi)容較多，而節(jié)能領(lǐng)域缺乏一定的技術(shù)人才支撐。因此要加強(qiáng)校企合作，加大培養(yǎng)人才的力度。

結(jié)語

隨著軌道交通的發(fā)展以及節(jié)能環(huán)保的要求，節(jié)能技術(shù)在軌道交通中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過上文分析可以得出，中國與全球?qū)＠暾垜B(tài)勢基本相同，專利申請數(shù)量波動增長，中國軌道交通領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)關(guān)專利申請開始逐漸影響全球的專利申請趨勢。在軌道交通領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)中，專利申請數(shù)量較多，且專利布局涉及的技術(shù)較為廣泛，持續(xù)的研發(fā)投入以及技術(shù)改進(jìn)，使得他們在該技術(shù)領(lǐng)域的綜合實力較強(qiáng)。中國企業(yè)可以在自身獨立研 發(fā)的同時，借鑒這些公司的研發(fā)思路，進(jìn)一步的改進(jìn)，提高自身綜合技術(shù)實力。

參考文獻(xiàn)

[1] 王彬 . 軌道交通工程通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)常見施工質(zhì)量問題探究 [J]. 安徽建筑 ，2020，27（12）：116-117.

[2] 繆健進(jìn) . 上海軌道交通地下車站蒸發(fā)冷凝技術(shù)的應(yīng)用研究 [J]. 大眾標(biāo)準(zhǔn)化 ，2020，（22）：207-209.

[3] 錢亮 . 軌交運(yùn)營需駛出“高能耗”怪圈——專訪中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司城市軌道交通設(shè)計研究院副總工程師劉英杰 [J]. 機(jī)電信息 ，2020，（31）：50-51.

[4] 廖佳儀 . 基于城市軌道交通環(huán)境之暖通空調(diào)節(jié)能的探討[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計 ，2020，（19）：77-79.