地铁自动扶梯运行方式节能分析

地铁自动扶梯运行方式节能分析

作者：薛静山

来源：《山东工业技术》2015年第19期

摘要：地铁自动扶梯是地铁车站不可或缺的部分，而如何实现自动扶梯的节能运行成为目前地铁车站自动扶梯设计中最为核心的部分。本文分析和探讨了地铁车站自动扶梯的节能方式，目前地铁自动扶梯节能方式方面主要采用自动运行、星三角和变频调速运行三种方式，相比之下，变频调速运行方式节能最经济适用；星三角运行方式节能应根据自动扶梯升高度采用；自动运行方式节能的使用较少。

关键词：地铁；自动扶梯；节能分析

《地铁设计规范》（GB50157— 2003）中明对地铁自动扶梯的各项参数进行了较为明确的分析和规定，具体来讲如果提升高度超过了6m，就需要设置上行自动扶梯；如果超过12m，就需要设置上下行自动扶梯。在目前资源日益紧张的背景下，如何实现自动扶梯的节能就成为目前社会关注度焦点问题，如何能够进一步降低自动扶梯的消耗，提升自动扶梯的运行效率对于整个地铁运输起到至关重要的作用。

1 节能分析

1.1 自动运行方式节能

自动运行方式是一种传统的节能方式。据相关数据统计，这种方式大概能够实现30%的节能目标。假如设置6台提升高度6m，采用这种方式的情况下，其运行节能效果如下所示：

单台功率（0.65 m/s， 1 000 mm）11kW；

日空转运行时间6h（20h×30%）；

日节电为：6×6h×11kW =396 kW.h；

年节省电费365 ×396 ×1 元（假设 =144 540元一个标准地铁车站，单台自动扶梯年节省电费24 090元。

因此相对来讲，这种方式操作简单可靠，节能效果相对比较突出。但是其主要的缺点在于电梯在启动的过程中需要大量的电流，这就导致其对电造成很大的冲击。同时这种节能方式在使用的过程中需要频繁的启动，这就对自动扶梯的受用寿命产生了很大的负面的影响，因此在地铁自动扶梯的使用中这种方式很少被使用。

星三角节能方式是近年来普遍采用的一种方式，当运行电机达到380V时，采用星三角运行方式就能够在满足运输条件的情况下实现节能。星三角运行方式是在自动扶梯以及相关设备处于空载的情况下，将电机接成星形接线；而在设备处于额定载荷运行的情况下，采用双投开关的方式将接线改成三角形接线。

在这种方式下使得电机电流降低，同时也会导致驱动力矩相应的随着变小，这种方式在地铁自动扶梯的运行中具有很大的优势，能够大幅度的降低自动扶梯运行功率。按照6台6m，采用ECO运行的自动扶梯具体情况如下所示：

空转运行时间设定为6h；

日节电6 ×6 h×11 kW ×20%（节电20%，电梯公司提供）=79.2 kW· h；

年节省电费365 ×79.2 ×1 元（假设） =28 908元。

例如上海地铁4号线就采用了这种节能方式。在切换中，电流波动相对较大，波动点电流在很大程度上对电机以及电网产生了不同的影响。ECO方式在客流较为集中的地铁车站的使用具备很大的优势，能够在满足运输条件的情况下实现更好的节能效率。

1.3 变频调速运行方式节能

变频调速节能方式在发达国家地铁车站的使用较为频繁，这种节能方式是一种融合现代科学技术的节能方法。具体来讲变频调速节能方式通过整流器、逆变器和控制电路，通过这些设备和技术的使用能够将频率转变成为直流，然后将直流频率通过一定的技术干预将其逆变为不同频率的交流，进而能够实现对电机的控制和调节。变频调速运行节能方式的技术特点主要有以下几个方面：（1）调节范围较大，该种方法可以实现1% ～ 100%的调节，对于经常处于低负荷状态下的运行设备能够实现较好的调节效果；（2）调速效率高；（3）启动电流小；（4）可连续调速；（5）主电路仍可直接供电。具体来讲其效果如下：

空转运行时间6 h；

日节电6 ×6 h×11 kW ×40% =158.4 kW· h；

年节省电费=57 816元。

随着这种节能方式和节能技术的快速推广，目前大部分新建的地铁自动扶梯都采用了这种节能方式，这种节能方式的使用能够在很大程度上降低耗能，同时也能够在很大程度上能够避免对电网的冲击。

从目前我国地铁自动扶梯的建设情况来看，大部分采用直接启动的方式，这种方式不符合变频调速装置的使用条件。直接启动方式不仅仅需要消耗大量的电力，同时对于使用寿命也产生了很大的福明影响，因此就需要对其进行节能改善，实现资源的有效配置。具体来讲可以采用以下几个方面的措施：

（1）电机采用三角形接线方式运转，可以通过一定的方式将目前在用自动扶梯转换成为三角形连接方和星形接线方式相互结合的方式，也就是说可以将其改造成为ECO的运行方式。

（2）采用感应开关的方式，采用该方法实现对主电机供电电压和频率的调节，从而能够实现自动扶梯运行节能。这样就能够实现自动扶梯的节能目标，同时也能够减少机械的磨损程度，为顾客提供较为方便的运输服务。

3 结论

随着目前资源越来越紧张的情况下，地铁自动扶梯节能以及成为地铁建设中最为主要的内容，成为地铁工程中最为关注的问题之一。自动扶梯是实现人流量控制和人流运输的主要设备，在实际的运行中可以通过调节其运行方式实现节能，实现相关资源的有效配置。变频调速节能技术具有很大的优点，成为目前自动扶梯节能中使用最为普遍的一种及时方式，通过该种技术的使用能够实现地铁扶梯相关企业经济效益的提升，同时也能够打幅度的提升社会效应。同时这种方式能够有效的实现对地铁人流的控制和分流，成为最为重要的一种节能方式。

参考文献：

[1]GB50157—2003，地铁设计规范[S] .

[2]GB16899—1997，自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S].

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[4]TB10016—2006，铁路工程节能设计规范[S].

[5]陈军.学习《铁路工程节能设计规范》（TB10016— 2006）的几点体会[J].铁道标准设计，2013（05）.