地铁车辆能耗分析及节能措施研究

地铁车辆能耗分析及节能措施研究

摘要：随着我国经济的高速发展，地铁已经成为重要的公共交通工具。当前地铁的建设规模不断扩大，耗电总量非常大，从绿色环保角度看仍具备很大的提升空间。对此，本文基于地铁车辆当前运行情况进行分析，了解当前地铁能源的消耗结构，并提出相应的改善措施，提升地铁节能技术水平，让地铁运行达到更小的能源消耗。

关键词：地铁车辆；能耗问题；节能措施

引言：地铁为城市交通运输带来极大的好处，其使用电力，大大降低了交通工具中的石油使用量，同时，地铁建于地下能够大大减少地面交通拥挤度，节约了土地资源。虽说地铁相比其他交通工具来说已经具备了很多的优势，也更符合绿色发展的理念，但当下地铁的电量消耗巨大，与节能理念相违背。对此，本文将对地铁车辆能耗进行分析，以便研究出更多的节能措施，建设出节能型城市交通工具。

一、地铁车辆能耗分析

地铁耗电主要有两大部分，一是列车牵引电能，二是照明设备。对此在进行地铁车辆能耗分析时需要从这两大方向深入分析，具体如下：

1、地铁车辆类型

不同类型的车辆有着不同的牵引能耗。首先，车辆自身的重量、车型设计、速度设计等对车辆启动有着直接的影响，而这些因素与车辆牵引能耗息息相关。其次，车辆内部设备的配置、车辆长宽高等因素影响着车辆的运输能力，也对车辆整体牵引耗能产生一定的影响。最后，车辆车体结构、材料等还影响着车辆的编组，并对车辆制动力矩产生一定影响，进而影响着整个车辆的牵引能耗。

2、地铁车辆编组

地铁的客流量是一个变动的数值，进而车辆编组也要随之而变化。如果车辆

编组没有结合客流量和运作组织方案就容易造成不必要的能量消耗。一般来说，

当车辆编组数量越大，所需能耗也就越大。如若地铁车辆编组都按照客流量高峰

时期进行编排，那必定造成很大的能量消耗。

3、地铁车辆驱动方式

地铁车辆传统的驱动方式是采用旋转电机，该方式需要较大的电能进行驱动，相比较直线电机驱动方式更为节能。直线感应电机作为地铁车辆牵引时，将定子

固定在车辆，转子固定在轨道上，让整个转向架结构更为简化，运转起来也更为

快速，大大地降低了车辆能耗。对此，车辆不同的驱动方式也会影响着能耗大小。

4、地铁车辆线路设计

地铁车辆线路设计不合理也会影响能耗。例如车站之间的间隔短，让地铁车

辆频繁启动、刹车。列车启动时需要较大的电能支持，一旦出现频繁启动必定会

导致能源消耗较大。同时，地铁轨道设计、电路设计也会影响车辆的运行，导致

牵引能耗的增大。其次，地铁车辆在运行过程中需要信号系统进行控车，不同的

车辆运行方式设计能产生不一样的能耗，对此在信号系统控车策略中应加强研究，积极引进先进技术，实现实时调整控制，不断的优化信号系统实现节能效果。

5、车辆内部照明与空调设备

地铁大部分是处于地下运行，不管是白天还是黑夜都需要开灯照明，还需要

空调进行内部通风与温度的调整，给乘车人员带来相对舒适的环境，而这些都需

要消耗大量的电力，对此，针对地铁测量节能研究的时候必须做好车辆内部照明

与空调设备的节能研究，尽可能降低车辆能量消耗。

二、地铁车辆节能措施

1、地铁车辆减重

地铁车辆自身重量越大需要消耗越大的能量来启动。对此，在科学技术不断

提升当下，要做好地铁车辆减重设计。首先，对地铁车辆建造材料选择中要选择

较轻的材料。其次，针对地铁车辆的结构设计也要不断进行优化。例如在材料选

择中应当采用一些铝合金材料，不仅质量好、强度好还相比传统的铸铁材料轻很多，能够大大减轻车辆自身的重量，对于车辆能耗的降低起到一定的作用。

2、科学规划车辆运行方式

车辆的运行方式重要引入先进的自动化技术，结合地铁线路设置来调整运行

方式。例如针对不同的坡度要调整不同的车速，让车辆的运行状态保持在良好的

状态当中，减少能量消耗。在此，可以结合人工智能和自动化进行自动行驶控制，提前做好标准化数值设定，让车辆在行驶过程中结合坡度、弯道、载重来实现自

动化的速度调整。此外，针对地铁车辆的停车、制动也要做好针对性的运行方式

设置，如采取惰性方式来减少运行时的大量能量损耗。

3、灵活进行车辆编组

地铁车辆的载重情况是影响能耗的一个重要因素。对此，在进行地铁车辆编

组时要综合考虑多方面因素。例如地铁车辆所处的地段、人流量、不同时间段的

人流量、特殊时间段的人流量等等都影响着地铁车辆载客情况。对此，地铁车辆

运行管理人员要灵活做好车辆编组，结合不同的地铁人流情况进行满载率控制，

让车辆牵引能耗的利用率提升，减低能量消耗。

4、合理采用永磁电机

地铁车辆的牵引能耗控制的好坏直接影响着地铁车辆节能情况。对此，针对

车辆牵引部件的选择要尤为关注。通过对永磁电机和异步电机的对比分析发现，

永磁电机的使用能让牵引能耗大幅度降低，并且对再生能量的产生有着积极的作用，让地铁整个车辆能耗大幅度下降，具有明显的节能效果。对此，在地铁车辆

运行中要合理地采用永磁电机，地铁车辆运行时能更好地控制能源消耗。

5、应用高频辅助交流器

高频辅助交流器主要采用软开关技术，能够有效减少车辆交换器的开关损耗，还能提升交流器的工作效率。交流器工作效率提升后变压器的线圈就会减少，这

样变压器重量就能大大减重，在减轻车辆重量的同时还能提高车辆整体效率，可以说应用高频辅助交流器有着明显的节能优势。

6、采用智能照明

车辆的照明也会消耗大量的电力资源。对此，在节能优化当中应当做好车辆照明的设置，结合车辆外部环境、运行状态来进行相应的设计，并实现智能化照明。如小部分地铁运行过程中会出到地面，这时候要结合外部环境来进行自动化调整车辆内部照明，避免浪费电力资源。其次，对车辆内部照明设备的选择应当采用节能灯，并融入相关的光感传感器，让照明输出的功率随着地铁车辆运行的外面环境进行调整。最后，相关人员应当强化车辆照明设计研究，最好实现车辆运行过程中能够自行产生电能，供应给车辆的内部照明，如此一来能够大大地减少电能损耗，还能实现车辆动能与电能之间的良性循环。

7、采用变频空调

空调设备是地铁车辆的重要设备，能够给乘客们提供舒适的乘车环境。相比定频的空调来说，变频空调能够更好地起到节能效果，并且能够结合不同气候、不同地域进行相应的温度调整。同时，车辆建立出空调自动调温系统，结合内部温度情况来进行温度控制、通风控制，这样也能大大地降低车辆能源的消耗。

结束语

总之，通过深入了解当下地铁车辆的运行状况，从各个方面进行剖析，了解具体的能耗因素，并做好相应的改善，能够大大降低地铁车辆的能耗，实现更好的节能效果。首先从车辆自身情况分析，了解实际的能源消耗结构，做好各个能源消耗占比分析。然后，从细节处融入各种节能措施，提前做好全面的节能效果分析，并合理应用新型技术，完善地铁运行的各项设计，实现更好的节能效果，为城市交通运输节能研究奠定基础。

参考文献：

[1]洪晨曦,周琦.既有地铁车辆节能方案研究[J].电力机车与城轨车

辆,2022,(02):119-122.