城市轨道交通停车场中的节能

一、城市轨道交通行业的能源利用现状

城市轨道交通本身并不产生污染,但因为其高密度、大运量的运营特性,必然带来大量的能源消耗。以上海轨道交通1号线(莘庄———共富新村>为例,仅2006年7—

9月的耗电量就高1达4 728. 5万kW·h,电费高达3 000多万元。其中,牵引用电约占总用电量的50%,其它为空调及照明用电。为此,节能降耗问题已引起城市轨道交通业界的关注。目前,部分节能措施如屏蔽门、节能灯、限制使用黏土多孔砖等已经在城市轨道交通中得到广泛应用。但是将一条线、一个车站或一座停车场作为一个整体来设计构思,以最大限度地高效利用能源及开发利用可再生能源仍有待研究。本文从节能设计的系统性角度,以一个城市轨道交通停车场为例进行分析。

<一）城市轨道交通是节能的公共交通

城市轨道交通相对于其它城市公共交通工具而言，具有安全舒适、快速环保、运能大和能源消耗少的特点。按照同等运能比较，轨道交通的能耗只相当于小汽车的1/9，公交车的1/2。因此，轨道交通本身就具有重要的节能减排意义。城市轨道交通相对于其它城市交通工具的另一个特点是以耗电能为主，而不是燃油。石油作为国家核心能源，是工业经济的命脉，当今世界几乎所有国家都把石油安全置于能源战略的核心位置。石油安全直接关系到国家能源安全，关系到经济社会的可持续发展。因此在特大城市、大城市中，以城市轨道交通为骨干、提高占公共交通的出行比例，符合国家宏观经济层面的能源政策，有利于建设资源节约型、环境友好型社会。

我国城市交通节能的措施之一，是建立绿色城市交通系统，应对城市化进程和交通机动化快速增长的挑战，构建可持续性的城市交通系统模式。超大、特大城市将加快轨道交通建设，形成立体城市交通系统，大力发展城市公共交通系统。通过优化城市交通系统结构和完善城市间交通模式，提高城市交通系统效率并达到系统节能目的。

二、城市轨道交通节能意义

城市轨道交通的节能减排工作也十分重要。虽然按同等运能比较，轨道交通能耗比其他形式交通方式小，但因为其大运量的特点，使得总耗电量相当大，是耗能大户，仍有节能潜力。因此，轨道交通建设和运营在遵循以人为本，方便旅客的出行和换乘，做到“方便、快捷、准时、舒适”等原则的同时，作为重点用能单位，严格遵守《

中华人民共和国节约能源法》合理用能的原则，一直致力于加强节能管理、推进技术

进步、提高能源利用效率、减少环境污染方面的研究。国家发展和改革委员会在交通基础设施建设项目审批程序中也要求必须进行“节能专篇”的研究，要求项目应遵循的

合理用能标准及节能设计规范、项目能源消耗种类和数量分析、项目所在地能源供应状况分析、能耗指标、节能措施和节能效果分析等内容。应结合具体运营规模、技术标准和项目实施条件，进行城市轨道交通节能研究，并将具体措施融合到建设中。

节能涉及到多项专业技术，应以有限的能源消耗取得最大的经济利益为目标，充分调动各方面积极因素，把节能分析、节能设计、节能管理紧密结合起来，达到降低综合能耗指标的目的。

三、城市轨道交通节能技术现状及存在的问题

<一）城市轨道交通主要能耗种类

在轨道交通运营过程中主要消耗电能，基本不消耗其它形式的能源。耗电可以将其归结为车辆运行的牵引耗电和其它设备耗电两大类。

据初步统计，北京地铁1992年一线、环线正线的全年牵引耗电量为80196300kw·h ，占全年总耗电量的70.6%，其余为动力照明耗电，以及车辆段、停车场的牵引耗电，调试、维修等耗电。以北京地铁为例，2002年一线地铁全年耗电量52 139 240 kw·h，环线地铁全年耗电量为75 751 220kw·h，复八线地铁全年耗电量为50 734 670 kw·h，三条线全年耗电总量为178625130kw·h。其中三条线路的牵引耗电总量占全年总耗电量的57%。新建的城市轨道交通项目除上述耗电内容外，还需增加车站空调和车

辆空调等

<二）目前城市轨道交通能耗方面的问题

能源消耗总量过大是目前城市轨道交通面临的一大问题。轨道交通运营成本高居不下的问题日显突出，其中有近50％来自于列车牵引能耗。按照目前我国城市轨道交通的发展速度，城市轨道交通的能耗将达到相当的规模。应该说，尽快找到大幅降低轨道交通运行能耗的方法，已成为保持城市轨道交通高速度可持续发展必须解决的重要问题之一。北京轨道交通线网规划用电总量的趋势图如图1所示。

根据以往多年的建设和运营经验数据，城市轨道交通列车牵引供电系统和通风空调系统是轨道交通中最主要的用电大户，分别占到轨道交通系统总能耗的1/2和1/3，节能潜力也相对最大。对于其它设备系统，虽然能耗比例不高，但能耗总量也不低，结合高效低耗设备及其它节能措施的应用，也存在一定的节能潜力。

通过对北京及全国各地既有城市轨道交通线路运营情况的调研，我们发现电能费

用占城市轨道交通运营费的50％左右，车辆牵引用电又占城市轨道交通用电的50％以上。用目前城市轨道交通电动车组普遍采用“再生制动＋电阻制动＋机械制动”的制动方式，制动能量可达到牵引能量的30％以上，部分再生制动的能量可以被线路上相邻车辆吸收，如不能被吸收则转换为电阻或空气制动，制动能量被白白消耗，初步估算该部分消耗的电能占制动能量的40％左右。

通风空调系统作为城市轨道交通中的重要设备系统之一，是城市轨道交通运行的能耗大户，其用电量排在牵引供电之后，位居第二；在运营初期的特定条件下，其用电量甚至超过牵引供电，成为第一用电大户。因此，如何降低城市轨道交通通风空调系统运行能耗，是解决城市轨道交通运营能耗过高问题的重要内容。

四、已采用的主要节能降耗措施

<一）线路选线与运营组织重视节能

线路节能设计主要考虑尽可能优化曲线半径，以减少车辆行驶过程中因曲线阻力大而增加电耗；优化线路节能坡，设置合理的进出站坡度，使列车进站时上坡，将动能转化为势能，列车出站时下坡，再将势能转化为动能，这样有利于减少牵引能耗；线路纵坡设计还综合考虑泵站位置等设备布置，以达到优化、合理、经济、节约能源的目的。

确定全线的总体运营规模、合理确定利车编组、合理设置运营交路、合理安排列车运营对数等技术措施，将有效降低人车公里能耗。

<二）车辆节能

选用调频调压控制的交流牵引系统。该系统通过变频调速避免了列车调速时由附加电阻消耗掉大量的电能，也不会因附加电阻的发热提高隧道内的温度而要求增加通风量和制冷电能。该系统能有效利用再生制动，利用车辆行车密度大、不同车辆同时处于不同牵引、制动工况的概率较高的特点，可较多地回收车辆制动能量。理论上可回收25%左右。

选用轻体车辆。车辆采用不锈钢车体，车辆自重比普通铸钢车体约减少3t，用等能量比较的方法推算，每辆车可节约运送50位乘客所需的能量。随着车体自重的减轻，相应能减轻轮轨磨耗，减少维修量等附加节能效果。

采用列车自动控制节能。电动客车采用微机控制自动驾驶。在信号系统设计时，根据线路的坡道、弯道及列车载重等情况，设计自动驾驶ATO曲线，自动调整行驶速