试论城市轨道交通机电工程的节能管理措施

李沃霖

摘 要：随着我国城市化不断推进，越来越多的年轻人选择在城市定居生活，导致城市人口大幅度增长，从而带来了严重的环境污染和交通拥堵等问题。通过发展公共交通事业可以有效解决交通拥堵问题，使城市的轨道交通得到可持续的发展。城市轨道交通机电工程消耗的主要能源是电能，虽然城市轨道交通是一种绿色环保、不受天气影响、高效准时的现代化交通工具，但是在缓解城市交通拥堵的同时也带来了非常大的电能消耗。针对城市轨道交通机电工程进行相应的节能管理是非常有必要的。本文就机电工程节能管理的研究背景及节能管理措施等方面进行深入分析。

关键词：城市轨道交通;机电工程;节能管理;措施

中图分类号：U231 文献标识码：A

0 引言

根据大数据进行的统计，截至2018年初，我国内地开通城市轨道交通的城市一共有34个，共计165条城轨交通线路。为了解决城市生活中交通拥堵等问题，越来越多的城市进行城市轨道交通的建设，近年来很多轨道交通逐渐投入运营使用。所以节能管理已经成为我国交通发展和经济发展的一项长远战略，研究高效的节能措施对于城市轨道交通机电工程有着深远的意义。

1 节能管理措施的研究背景

在城市的公共交通中，虽然在同等运能下进行比较，城市轨道交通要比其他形式的交通方式消耗较少的能源，但是因为城市轨道的运量大，使其总体耗电量相当的大。依据目前的实际情况，城市轨道交通中最主要的用电系统是牵引供电和通风系统，这两个系统都具有非常大节能潜力。尤其是我们常见的地铁通风空调系统，此系统的能耗占据了整个地铁总耗能的25%～35%，这个占比相比其他系统来说，是非常大，如果可以通过节能管理的相应措施进行节能，那将对现代化城市轨道交通的持续运行，以及节能等具有非常重要的作用。所以目前的研究课题中，关于如何对轨道交通中空调系统的节能措施进行改进的课题，具有非常重要的意义。

2 城市轨道交通机电工程的节能措施

在城市轨道交通系统中，供电系统、通讯系统以及空调通风系统是消耗能源的主要几个系统。在整个能耗中机电工程的能耗占整体的50%～60%，所以对城市轨道交通机电工程进行节能管理是非常重要的，以下就是城市轨道交通机电工程节能管理的具体措施。

2.1 恰当的主变电所位置可以减少能耗

研究显示，尽可能地靠近负荷中心，并选择在与轨道交通线路邻近的地方是主变电所的最佳选择位置布置，数据表明，选择该位置可以满足中压网络线路压降以及线路损耗等经济技术参数指标的要求。通过合理选择主变电所位置，可以大大降低高压电力线路的建设消耗，并且能提高设备运输和电力线路的便利程度;在以城市轨道交通供电系统安全并且可靠运行为前提的条件下，人们通常要尽可能减少主变电所的设计数目，而通过多条线路共享的实现，来达到减少土地资源的占有以及能源上的浪费。

2.2 减少高电压供电可以降低电网线路的损耗

通常，在高压供电网络中，输电半径和容量都是非常大的，但由此带来的反面影响-电能损耗也是非常明显的。在目前我国现有的轨道交通中，中压供电网络就足以支撑轨道的日常正常运转，现如今我国现在通用电压等级为35 kV和10 kV。在国内轨道交通供电系统中，35 kV的电压等级以其输电半径和容量大，损失电能小等优点，得以在中压网络中已有非常成熟且广泛的应用，这样可以明显的减少轨道交通中线路损耗和变压器的能耗，从而达到非常明显的节能效果。

2.3 按使用原则选择牵引变压器容量

轨道交通中，牵引变压器的容量是需要按照一定的原则来进行选定的，这样可以减少能耗，具体原则如下：（1）无论在何种方式下运行，牵引变电所高峰时的最大功率应不大于整流机组的额定容量的三倍以上，高峰时期，牵引变压器每小时的平均功率应小于整流机组150%的额定容量;（2）牵引变电所单边运行时所需要消耗的电能在整流机组的单边供电时应当也予以支持，并正常运行。

2.4 城市交通轨道公共通风区域采用变频调节风机

在城市轨道交通中送风机、排风机式通风系统设备的主要组成部分，在一天中车站内的通风负荷会随着客流和室外的温度变化而变化。使用变频调节的风机就可以根据负荷的变化对通風系统进行调节，这样既可以随时满足乘客的候车环境也可以实现节约能源，大大降低了城市轨道交通的运营成本。

2.5 合理设计降压变电所

2.5.1 降压变电所的位置选择

依据实际情况中城市轨道交通车站的类型、车站建设规模以及负荷情况，降压变电所所设计的物理位置一定是满足便于设备的运输，并且要尽可能地靠近负荷中心这两个条件的，所以站台层，成为了智轨车站的变电所的首选位置。同时要根据车站规模来考虑变电所的设计建造数量，当选择设计建造两座降压变电所时，那么其中一座为降压变电所，另一座通常为跟随式变电所。这样可以大大降低设备运输和能源运输过程中造成的不必要的能源消耗，达到了节能管理的效果。

2.5.2 选择变压器应用全寿命周期成本法

目前，在国内市场上，大多数变压器的用户在变压器的选型上仅仅关心其建设初期的投资，大多数用户并没有从长远的角度去考虑变压器的使用寿命，而更不会在乎变压器的空载损耗以及负载损耗，甚至对此并没有深入的了解，换句话说，用户对变压器设备的全寿命周期成本的重视程度是远远不够的。因此，导致了国内变压器在使用过程中产生较大的能源损耗，从而增加了整个轨道交通的运营成本。如果建设初期，用户选择购买空载损耗和负载损耗都较小的变压器，虽然初始变压器的投资成本较高，但是变压器整个全寿命周期角度来计算，总体的投资是比较低的，这样可以大大地减少机电工程能源的损耗，提升轨道交通的节能效果，减少运营成本。目前市面非上非晶合金变压器是损耗较少的变压器。

2.6 增加照明节能的设计

在城市轨道交通运行过程中，照明系统的能源消耗也是非常多的，在满足国家照度要求的前提下，应该尽量减少灯源量从而达到节约能源的目的。在地上的建设过程中应该对门窗进行合理地設计，使自然光得到充分地利用，室内通过引入自然光进行照明。在地下的建设过程中应该采用高效节能的灯具，例如：T5灯管和LED灯等，这样可以达到10%～20%的节能效果。

在车站内的照明设备，人们可以采用智能化的照明控制系统，而智能照明系统可以根据车站内具体的情况来进行适应性的照明亮度的调节，例如：根据客流量或者外部自然光照射情况对车站内的照明亮度进行调节。通过使用智能照明控制系统，不仅能使车站的照明具有灵活性、可靠性等优点，还可以降低站台照明的能耗，精准的控制和原理光照度，达到较好的节能效果。

2.7 提升机电工程设计人员的节能意识

城市轨道交通越来越普遍的同时也带来了巨大的能源损耗，除对相关的设备进行节能的设置之外，更需要我们设计人员在最初的设计中就考虑到节能。通过提升机电工程设计人员的节能意识，从轨道运行的根本中达到节能管理，工程实施的过程中也不断提升施工人员的专业素质，从而达到节能管理的效果。

3 结束语

目前随着我国城市化经济的不断增长，我国城市轨道交通的数量也在不断增加，越来越多的城市也在不断的建设城市轨道交通。在城市轨道交通安全有序地运营前提下，在城市轨道交通建设过程中减少机电工程的节能管理是至关重要的，这可以大大减低能源的损失，为轨道交通的持续发展做出巨大贡献。本文针对城市轨道交通机电工程节能管理的措施进行了详细的分析，为日后城市轨道交通机电工程的设计提供了重要的参考依据。

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