城市轨道交通节能技术发展趋势探讨

黄 沙

苏州市轨道交通集团有限公司

1 引言

轨道交通的合理化运营与人们的日常出行息息相关，给人们带来较多便利的同时也促进了交通行业的可持续发展。现阶段，轨道交通建设在节能环保管理工作中还存在一些问题，造成节能效果未能充分发挥。本文对于轨道交通建设当中相关节能问题进行了简要的分析，并提出了相应的解决措施，促进了轨道交通建设技能技术的进一步发展，从而推动我国交通事业的可持续发展。

2 城市轨道交通节能技术的发展现状

2.1 线路选择和组织运营

从我国当前轨道交通的运营系统显示的数据来看，轨道交通供电整个系统当中列车牵引作为其中的用电大户，牵引部分的耗电量在城市轨道交通整体系统当中占有二分之一以上。在建设过程当中部分轨道交通项目在建设初期，设计人员应当根据项目的实际情况以及周围的地理环境进行建设项目的准备工作，完成初期目标之后应当对于曲线半径进行优化处理，并制定出最佳的选线方案，同时，对于列车牵引环节的用电能耗应当控制在一定的合理范文之内，从而避免受到曲线阻力的影响，从而增加轨道牵引环节的耗电量。比如，在轨道交通进出站设定坡度值时，应当保证列车上下坡的过程当中能够有效利用动能转换势能与势能转换动能的原理。并且，在城市轨道交通设计当中进行纵坡设计时，应当合理选择泵站与其他设备的位置。根据运营组织管理分析而言，管理部门的相关人员应当从实际出发，根据列车的数量与实际的运量，充分考虑各种相关因素，对交通系统整体的运营规模进行精确计算，并对轨道交通列车的运营数量进行合理的设置，并完善轨道交通列车的各项编组工作以及运营的交通线路。

2.2 列车牵引以及车辆通风空调节能系统

轨道交通系统在供电系统里面作为重点的用电大户。在特殊环境下，空调通风系统的用电消耗量可能会超出牵引系统的用电消耗量。想要有效控制空调通风系统与列车牵引环节的用电消耗量。轨道交通建设过程中，部分列车牵引系统选择的是调频调压交流控制。牵引系统在运行当中，应当根据现场的实际需求进行变频调速，避免列车在调速环节当中消耗大量的电能，并且区间隧道也能够避免由于电阻影响发生升温的问题出现，从而降低了通风空调在运行当中的用电耗能。轨道交通列车牵引系统和传统的列车相比较而言，交流牵引充分利用了列车制动的可循环效果，回收利用率在理论上超过了25%。

2.3 通风空调系统节能现状

现阶段，通风空调常见的节能方法主要是根据建设工程周围的气候条件，选取想适应的空调形式，比如自然通风能够有效减少风机运行过程中产生的能源消耗，在配置表冷气设计当中，有效利用室外的自然冷源能够发挥轨道交通内部环境自然冷却的效果，从间接方面减少了通风空调在运行当中产生的实际电能负荷与时间。

2.4 供电系统的节能

根据动力照明方面的节能效果而言，应当根据供电设计原则以及各类负荷的特点，将其划分为不同的等级，然后选取相适应的负荷等级。除此之外，可以采用综合无功补偿与散开式的无功补偿设计方法，一定程度上减少了线路损耗，从而提升供电节能的效率。与此同时，在不影响动力照明效果的条件下，还可以采取首选技能性较强的电器电机照明设备。根据牵引供电系统的节能方面而言，减少设备开关的数量并配置合适的变电站，同时有效利用再生储能装置，采用现代化发节能设备，有效节省轨道列车在牵引供电过程中的发生的供电量。

3 城市轨道交通节能理念与节能设计

3.1 节能设备的应用

当前，随着节能设备的越来越多，各项节能设计也越来越成熟，各行各业的节能设备与节能技术的应用已经非常普遍。在城市轨道交通建设节能设计当中主要应用的是节能型照明光源与列车再生制动能量与智能控制，在空调通风与自动扶梯方面主要通过变频技术来实现。并且，还应有效利用再生能源发电优势。比如，太阳能与风能以及并网发电技术。由于轨道交通工程对于安全方面的要求极高，因此，在应用节能技术时，应当充分考虑对于其余设备可能造成的影响，尤其是在电子设备整流方面，往往会给供电系统造成谐波的现象，还可能会出现一系列的电磁干扰。所以，城市轨道交通在节能设计方面应当加强对节能设备的管控，充分考虑设备的节能效果，并且，有必要时还应当对于相关设备进行相应的试验与论证，从而有效避免轨道交通在运行当中可能产生的安全隐患。

3.2 城市轨道交通能耗指标与计量

现阶段，城市轨道交通建设发展迅速，在前期设计与施工过程以及后期的运营管理还缺乏相应的标准规范制度。因此，相关运营单位在评估轨道交通线路当中的能耗问题存在一定发困难。想要有效降低轨道交通能源损耗，并达到节能的目的，就应当根据各区域的实际情况，完善相应的节能标准体系，从而达到节能评估的目标。

3.3 节能评价体系

想要准确判断线路能耗水平，在城市轨道交通设计当中，就需要根据周围地理环境实际情况与客流情况以及服务水平进行全面性的分析，并且应当将线路能源消耗当中的相关因素进行适当的分类，并根据各种因素的不同影响程度作为参照，进一步确定数学模型，并进行精确的计算，根据量化的线路能耗作出相应的评判，并且，需要根据轨道交通各个运营段的能源损耗作出相应的评判分析。

3.4 建立有效节能管理制度

节能技术管理工作并非一朝一夕就可以实现。首先应当将使用设施以及新技术的研究来制定相应的标准制度并需要长期坚持。比如江苏与北京等地区目前已经出台了一套地方标准体系，并根据该标准来指导管控当地城市轨道交通建设当中节能技术的管理工作；其次，运营单位应当制定一套完整的管理体系并组建一支有效地管理队伍，对于工作计划与目标以及节能策略，在考核绩效节能工作、对节能数据进行统计与分析工作进行有效地管理，进而促进日常的节能管理工作，进而有效贯彻节能管理制度的运行。

4 城市轨道交通节能技术的发展趋势

4.1 环保型高架技术

在部分城市轨道交通建设项目当中，已经广泛应用了高架线路技术，从而控制了轨道交通的能源消耗，并有效降低了轨道交通的实际运营成本，节省了一半的能源。由于这项技术发展的时间较短，还不够成熟，存在一定的缺陷需要解决。比如较重的大轴A、B 型车辆，在运行当中容易出现持续性的噪声以及振动。这种情况下，利用高架线路技术，并充分发挥环保型高架技术的优势，在确保不影响节能效果的条件下，可以采用降噪减震的综合性方式，进行替代或者声屏障的取消，并需要对高架线路的周围环境条件进行进一步的完善。比如采取新型地跨坐式单轨系统等其他的低噪声制式。

4.2 加大新型能源应用力度

城市轨道交通运行当中能耗较大，如果只是应用一种电能，不仅不会降低轨道交通的运营成本，并且也违背了当下低碳经济的发展理念。所以，应当重视太阳能、地热能以及海洋能源的充分利用，进而降低碳排放量，进一步推动轨道交通的可持续发展。

4.3 有效协调节能与环保的关系

城市轨道交通发展过程当中应用节能技术时，虽然部分节能技术能够在一定程度上降低轨道交通的建设成本与运行过程当中的耗电量，同时，对于项目周围的生态环境也可能带来移动的污染与破坏。比如，热泵空调在地下水源组建过程当中，一方面能够减少空调系统的耗电量，另一方面在一定程度上对于周围地下水资源带来了一定程度的破坏，严重时还会引发一系列严重的问题，比如水位下降以及地面下沉的现象。所以，在城市轨道交通发展过程中应用节能技术时，应当严格按照环保目标的管理设计标准来执行，制定出科学合理的技术方案，从而避免对于周围环境造成一系列的污染破坏。

4.4 研发高效、低耗的新型设备与设备系统

根据系统研发方面而言，城市轨道交通在建设初期阶段，设计方应当根据原有的系统设备进行创新性的设计，并充分结合各类先进的节能技术，进而有效控制并降低城市轨道交通在运行过程中的能源损耗。比如，轨道交通控制系统在配置智能环境当中，利用传感器能够有效监测车站与隧道周围环境的气候温度与空气湿度以及照明度等，通过智能化监测的结果来调节通风空调的负荷以及运行状态，还可以采用配置表冷器，利用变频变风量对空调系统进行起闭。根据节能设备的应用方面而言，我国目前部分轨道交通建设当中，能源回收的节能设备应用较为普遍。系统设备在运营当中，设备装置能够有效回收列车刹车当中产生的能源损耗，达到循环利用的效果，并可以充分利用列车牵引供电。

4.5 制定严格的城市轨道交通设备能耗标准

现阶段，我国在轨道交通节能方面还没有一套完整的规范标准，目前使用的还是建筑工程的节能标准，建筑设备节能标准在轨道交通建设当中不是特别适用。所以，应当根据城市轨道交通的实际情况制定一套与之相适应的能耗标准，进而才能为轨道交通事业提供有利的参考依据。另外，相关部门需要根据我国国情的实际情况以及地理环境条件，尽快制定一套完整的城市轨道交通标准体系，为城市轨道交通工程建设提供标准的参考依据。轨道交通项目在设备招标采购当中，应当制定出一套综合性的规范标准，并完善节能技术的规范要求，并且应当将建筑工程和轨道交通建设之间的差异区分开来，严格按照轨道交通的能耗标准要求来执行。同时，也应当引起设备供应商的关注度，促使厂家提升产品设备的节能效果。

这种综合性参考还能够有效降低恶意竞争的问题，从而推动了轨道交通节能技术的可持续发展。

5 结束语

综上所述，随着现代社会的快速发展，人们的生活水平不断提高，人们越来越重视绿色环保理念。在现代城市发展当中，人们的出行方式尽量选择绿色交通，城市轨道交通自然成为首要的选择。节能技术包含的范围较为广泛，因此，应当利用有限的能源，充分发挥较大的经济效益。城市轨道交通作为城市建设的重要组成部分，在城市轨道交通在建设当中，应当根据轨道交通运营标准以及建设项目当地能源供应的实际情况制定出相应的节能技术方案，进而实现城市轨道交通建设能耗降低的目标，进一步推动城市轨道交通技能技术的可持续发展。