浅析轨道交通机电设备系统节能技术

沈超

摘 要：随着国民经济发展速度不断加快，对与能源资源的需求量也在逐渐攀升，能源资源短缺的问题制约了社会经济的持续发展。近年来对于节能减排问题的重视程度越来越高，相关的节能技术也越来越多。轨道交通具有准时、速度快等优势，在现阶段公共交通建设中占据较大比例，但是轨道交通中存在的能源消耗量也相对较大，如何有效的实现节能减排是一项重要任务。科技水平的发展为节能提供了技术支持，本文主要以轨道交通机电设备系统中节能技术进行了研究，探讨在轨道交通中可再生能源的应用。

关键词：轨道交通；机电设备系统；节能技术

中图分类号：TU247 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0012-01

1 轨道交通用电负荷分析

在轨道交通运营的过程中，其用电负荷主要可以分为两大类。首先是牵引用电负荷，电力在降压混合变电所的牵引下，实现对牵引电负荷的供电。在此过程中牵引网的供电电压水平必须满足行业标准的要求。其次是为了保证轨道交通机电设备正常运行而产生的用电负荷。轨道交通机电设备系统涵盖了多个子系统。在轨道交通机电设备系统中，能源消耗较大的部分是自动扶梯电梯、低压配电系统以及环控系统。根据相关数据的统计，该部分的电量消耗在整个系统中占据的比例在90%以上，节能空间较大。

2 轨道交通机电设备系统节能技术的应用

2.1 环控系统节能技术

环控系统在轨道交通机电设备系统中占据着重要的地位，通过环控系统的应用及功能发挥能够创造良好的乘车环境。但是随着轨道交通建设的规模不断扩大，其中存在的能耗问题逐渐突出。应在保证系统正常运行的前提下，尽量采取相关的措施使空调的负荷降低，提高资源利用效率，以达到节能减排的目的。

2.1.1 采用均匀送风风管构件

现阶段，一般将长风管应用在轨道交通公共领域的空调系统中，其中风量的分布是否合理，不仅直接影响了公共区域的舒适度，也决定了风机能耗的的大小。传统的方法通过改变截面积的方式调节风量，这种方式可能会造成不同程度的管材浪费。新型研发的长风管匀送、回风装置，采用全压的方式分配风管内的空气流，保证风量根据实际的需求来进行分配，提高了资源的使用效率。同时将引流管加设在三通总管中，来合理引导气流的分配与走向，尽量避免在气流传输过程中出现扰动现象，使三通阀的阻力系数得到有效降低。此外嵌入式流量调节构件也能够提高送风的均匀性，而且便于后期的拆卸。经过大量的实验表明，风机在10—50Hz运行时，风量的不平衡率基本上在5%以内，风量均匀性误差不大，在轨道交通的变风量空调系统中较为适用。

2.1.2 小新风机合理配置

在地铁站点的总负荷中，绝大部分都是由人员负荷以及新风负荷构成的。且新风负荷具有一定的变化性，通过合理的设置小新风机，能够使新风机的能耗得到降低。在计算公共区域最小新风量时，应根据以下三个数值为依据：

最小人员新风量12.6m3/h

空调总风量的10%

屏蔽门漏风量（18%—50%）

在上述三个数值中取最大值作为空調最小新风量，既要满足公共场所的卫生评价标准，也要为乘客提供较为舒适的乘车环境。在具体操作的过程中，由于屏蔽门的漏风量会受到外界环境的影响而不断变化。尤其对于小交路而言漏风量可能会达到整个系统中的30%以上。若以此项数据为依据，可能会增加小新风机的能耗。因此需根据实际情况进行调整。

2.1.3 直接蒸发式空调的应用

水冷螺杆机是现阶段站点中常用的冷水机组设备，能够匹配系统中的冷负荷。但是冷却塔在运行时的噪声对周边居民的生活以及城市景观等会造成影响。蒸发冷却式冷水机组的应用，不仅能够解决上述问题，也降低设备整体的能源消耗。某城市轨道交通中的4个站点采用蒸发冷却式冷水机组，通过对投入运营之后的节能率的计算，其中a站点为4.7万元，b站点为4.8万元，c站点为8.4万元。通过对于具体案例的分析，相较于螺杆式冷水机组，蒸发冷却式冷水机组具有良好的节能优势，同时也减少了车站内部占地面积。

2.1.4 采用复合屏蔽门

在轨道交通中屏蔽门是不可或缺的组成部分，具有安全、现代化等优势，能够有效的降低公共区域内的空调负荷。可控风阀的通风口设置在复合屏蔽门的上部，可以将自然通风的方式是引入地铁环境中，控制通风能耗。通风口的设置是影响复合式屏蔽门系统使用性能的一项重要因素，在设计方案时需要考虑多方面的因素，诸如密封效果、结构荷载等。主要的设置方式有：第一穿孔板形式，是指安装在推拉门板与固定门板重叠部位的孔洞或缝隙处。第二是多部位开口形式，在原有屏蔽门的指定位置开设狭长型的百叶风口。第三是上放开口，在屏蔽门的上部开设多个百叶风口。通过实验表明，上方开口取得的效果较好，高度可控制在0.4—0.6m，开设风口的长度应小于固定门的长度。

2.2 照明系统节能技术

2.2.1 加强照明设计

在轨道交通的照明系统中能源资源消耗量相对较大，在此系统中应用节能技术具有良好的潜力。首先是对于光源的选择，根据轨道交通照明设计的原则，在充分掌握不同光源特性的前提下选择相应光源。T5或T8直管荧光灯可应用在办公空间、站厅等净高不大空间，色温宜在4000K左右。金属卤化物灯可应用在净高大的空间中，将单灯的功率控制在允许的范围之内。LED光源应用在应急照明灯及导向灯之中。其次灯具的选择，所选用的灯具应保证各项性能指标达到行业标准，其配光曲线以及遮光角也应满足轨道交通照明的特征，尽量选取高效率的灯具。在条件允许的情况下，可引入合同能源管理机制，降低节能改造的资金和技术风险。北京地铁1、2号线中的绿色照明节能改造中就引入了这种机制，具有良好的经济效益以及社会效益。

2.2.2 智能照明控制系统的应用endprint

根据轨道交通照明系统自身的特点可知，其中存在的节能空间较大。随着科学技术水平的不断提高，智能照明控制系统的发展提供了可能。通过智能控制系统的应用，能够根据客流量的大小，在满足照明需求的同时，实现灯光的分级调控，提高了能源资源的利用效率。以某城市地铁站点的灯光控制系统为例，在经过智能改造后的控制系统，其能源资源的节约率可达到18.4%。

2.2.3 扶梯節能技术

为了达到节约能源资源的目的，在扶梯的设计中可运用变频调速技术，根据不同的时段合理调节运行速度。但是变频调节技术并不适用于所有的站点之中。一些人流量大的地铁站点，电梯的使用较为频繁，如果应用变频调节技术不仅会给乘客的出行带来不便，其所能达到的节能效果也并不明显。

2.2.4 可再生能源技术

可再生能源的应用在一定程度上缓解了资源紧张的问题。因此在轨道交通设计建设的过程中，可根据实际情况尽可能采取可再生能源技术，诸如太阳能光伏发电、地源热泵等。以光伏发电为例，在某城市的地铁站点中，分别采用传统的冷水机组以及地源热泵进行模拟比较，分析二者的经济环境效益，通过对数据的计算，地源热泵系统可降低总用电量22%左右，在后期运营方面的投资可降低1.97万元左右。当建立起完整的碳交易机制之后，会有具有更大的收益潜力。光伏发电技术的应用可以实现并网输出，同时弥补了照明系统中的电量消耗。

3 结语

综上所述，随着轨道交通发展规模不断增大，机电设备系统中存在的能源资源消耗问题也日益突出，必须加强节能技术的应用。在具体操作的过程中，应结合轨道交通的实际情况，从照明、环控等多个方面入手，将节能技术应用在轨道交通设计的过程中，最大限速上提高资源的利用效率，降低能源损耗。此外也可以将可再生能源技术应用在轨道交通之中，缓解能源资源紧张的问题，推动节能减排目标的实现。

参考文献

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