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摘要：随着我国国民经济的不断发展，我国的地铁也在不断的发展，地铁的建设是城市交通中重要的交通方式，其中动力照明的节能技术是至关重要的，不仅为我国的节能事业提供着基础性的条件，也促进了我国的地铁的发展。本文主要谈论了地铁运营的组成以及特点，地铁动力照明耗能的现状以及相应的节能措施。
关键词:地铁；运营动力；照明；节能；措施
中图分类号：U231文献标识码： A
一、地铁运营中的提点及其组成部分
地铁运营的能耗主要来自于自由列车的牵引用能和车站，车辆基地用能以及控制中心的动力照明用能;其中，动力照明的设备包括空调系统的冷水机组以及冷冻冷却水泵和各类风机,自动扶梯，电梯，自动售检票设备以及照明系统等。根据有关的研究表明，车站通风空调的用电功率大约占车站用电总功率的百分之四十五,电梯及自动扶梯约占百分之十三,照明系统约占百分之十五点八，民用通信约占百分之五点六，给排水及消防约占百分之三点七，其他机电系统约占百分之十六点二。其中通风空调、照明、电扶梯所占的比例大,用电量也大,并且受季节、周围环境和客流的影响用电量将产生一定幅度的变化,其他机电系统负荷稳定用电量相对也较小。
(一)、通风空调系统。车站的公共区通风和空调系统(大系统)负荷与车站的客流、设备发热量、列车活塞风、气候条件等密切相关,由于全天各时段客流变化比较大,空调的负荷和用电量需求也有较大的变化。车站的设备管理用房通风和空调系统(小系统)的空调负荷主要是设备发热,全天各时段变化不大用电量比较稳定,空调系统的设计要正确确定各种用电设备的发热量,合理選择与热负荷需求相匹配的容量空调机组。车站的轨行区排风系统用来排除机车运行刹车制动热能以及列车顶部空调机组的热量,排风量与列车行车密度有关,用电量是变化的。
(二)、照明以及其他用电设备。在地下车站中，其照明的时间相对较长，用电量也相对较大,高架车站白天利用自然采光，其用电量相对比较小。自动扶梯的用电量也相对较大,而且受客流影响,特别是可能出现空载运行浪费用电。车站给水及消防系统均直接利用市政自来水的供水水压,消防系统平时不运转用电量小且稳定。通信、信号、AFC等弱电系统设备容量及用电量占地铁能耗的比例较低,负荷的波动相对变化幅度比较小，其用电量比较稳定,但是应该对这些设备的发热量尽量的减少,来对环控系统负荷进行相应的降低。
二、地铁运营动力照明耗能的现状
地铁的动力照明设备特别是通风空调、车站的照明和自动扶梯都是通用用电设备,可以采用许多成熟的通用节能技术进行有效节能,因此有必要对它们的用能现状进行调查分析,挖掘节能潜力。
（一）通风空调系统
地铁车站的通风空调系统主要由冷水机组、冷冻冷却水泵、空调箱、冷却塔、轨道上下排热系统、车站公共区域及设备管理用房通风系统、区间隧道通风系统等组成。地铁冷水机组的设计和选购,装机容量的选择通常按建筑物所在地的极端气候条件和远期使用需要冷负荷为依据,但在实际使用中绝大部分时间达不到设计最大冷负荷和流量,一年中只有几十天时间中央空调处于最大冷负荷,大多数中央空调的冷负荷有70%以上的时间处于变化之中。
（二）照明
目前地铁系统的照明系统用能不尽合理,已投运线路的照明灯具主要有T8电感直管荧光灯、环型荧光灯、L型荧光灯、金卤灯、高压钠灯、电子节能灯等,其中还有部分荧光灯不是高效节能灯具而且根据部分车站的照度测试结果,发现大多数车站的照度都有不同程度超标。另外,车站照明系统的分路采用一个控制回路控制一块方形区域照明的方法,没有做到均匀间隔布置照明。
（三）自动扶梯
目前,地铁车站安装的自动扶梯大多采用单速交流电机作为主机和链轮链条式传动,额定速度一般为0.50 m/s或0.65 m/s;绝大多数自动扶梯未安装节能控制装置。由于实际运行过程中自动扶梯有较长的空载运行时间,特别是在客流量小的车站以及客流量变化较大的车站空载运行现象十分严重,如果不采用节能措施就会浪费大量电能。
三、地铁运营相应的动力照明节能措施
地铁作为公共服务性行业,节能工作的安排,应尽可能不影响正常运营、不降低服务质量,根据先易后难原则,可以先从管理节能着手,再以技术改造措施推进节能降耗工作。技术改造应当先试点后推广,优先普及技术成熟、见效快和节能效果好的项目。
（一）节能管理
从管理角度全面梳理和完善用能设备的操作规程和节能管理制度,如制定高架、地面、地下站台、站厅、出入口、区间等照明管理办法，车站电梯运行管理办法，并完善相关的考核、奖惩制度,确保管理节能制度落实到位。加强对工作人员进行节能意识的宣传,做好节能工作的培训,深入开展节能活动例如征集节能金点子等,提高员工的节能工作积极性,达到管理节能的目的。
（二）空调系统
采用智能控制算法对空调水循环系统进行控制,提高设备效率降低设备运行能耗。当环境温度、空调末端负荷发生变化时,供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化,温度传感器将检测到的参数送至智慧控制器,智能控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据计算末端空调负荷所需的制冷量,以及各路循环水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值,调节各变频器输出频率控制水泵的转速,改变冷冻水流量使水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在智慧控制器给出的最优值。典型的空调水系统控制框图见图1。为实现提高设备的运行效能达到最佳的节能效果,可利用硬件及软件技术的组合,以及对动态过程
图1 空调水系统控制框图
补偿的向量控制和恒转矩调压技术,使电动机的转矩与负载转矩相匹配。通过变频调速技术同步跟踪负荷也是一种有效的节能手段,例如通过采集室内回风温度、风压及各个标点的室内温度,利用光电技术采集列车驶进和驶出信号,并结合温控技术根据负荷情况实时控制风机的转速,使风机系统处于高效、节能的运行状态,可以很好地达到节能的目的。
（三）照明系统
目前地铁车站大多采用36 W的T8电感整流式直管荧光灯具在能效上已经落后,可以采用高效节能的电子整流式T5荧光灯替代;为了减少替代的施工量和对运营的影响,可以采用专用的产品T5转换支架直接利用原来的照明线路,当然结合实际情况也可以进行整套更新或者采用其他类型的节能照明灯具。对设置不合理的照明控制系统回路进行改造,重新设计合理的控制分路,结合光控和时控技术进行分路改造,例如车站出入口与站厅的照明可以分开控制,在非运营高峰时期或夜间停运时,地面、高架车站及车站出入口的照明利用光控时控可以根据需要部分关闭。另外,将照明系统的控制接入车站的BAS系统,可以减少车站工作人员的工作强度。
（四）自动扶梯
为了减少自动扶梯空载运行造成的电能浪费,可以对车站内空载时间占整天运营时间比重较大的扶梯进行变频节能改造,特别是客流少、列车行车间隔长或者高峰与平时客流变化较大的车站,自动扶梯应用变频技术节能效果非常显著。在人员进出相对不频繁的场所或时间段,当空载持续时间到达设定值后利用变频技术把自动扶梯的运转由全速逐渐减速至低速,直到有乘客踏上自动扶梯时,通过设置在扶梯床盖板入口处的光电感应装置获得信号,由变频控制系统把自动扶梯逐渐提升至全速运转。
（五）屏蔽门系统
地下车站的通风空调负荷还与车站环控的设计有关。地铁常见的环控有闭式系统和屏蔽门系统,其中屏蔽门系统采用屏蔽门分隔站台及轨行区,车站站台的热环境不受列车停站时发热及隧道温度的影响,空调机组的负荷相对较小,有利车站节能。
结语
综上所述，地铁的运营虽然是节能交通方式的一种，但是其中也存在相当大部分的高耗能设备，尤其是动力照明的设备，因此，相关的建设单位要加强对于地铁动力照明节能技术的研究。结合实际的运营情况，设计出一套科学合理的节能改造方案，降低整体运营的能耗，促进我国地铁的高效运行。
参考文献
[1]周伟.EIB智能照明控制系统在地铁中的应用[J].现代城市地铁，2011,(1).
[2] 吴文韬.浅谈节能措施在地铁低压配电中的应用[J].铁道勘测与设计，2013,(5).
关键词:地铁；运营动力；照明；节能；措施
中图分类号：U231文献标识码： A
一、地铁运营中的提点及其组成部分
地铁运营的能耗主要来自于自由列车的牵引用能和车站，车辆基地用能以及控制中心的动力照明用能;其中，动力照明的设备包括空调系统的冷水机组以及冷冻冷却水泵和各类风机,自动扶梯，电梯，自动售检票设备以及照明系统等。根据有关的研究表明，车站通风空调的用电功率大约占车站用电总功率的百分之四十五,电梯及自动扶梯约占百分之十三,照明系统约占百分之十五点八，民用通信约占百分之五点六，给排水及消防约占百分之三点七，其他机电系统约占百分之十六点二。其中通风空调、照明、电扶梯所占的比例大,用电量也大,并且受季节、周围环境和客流的影响用电量将产生一定幅度的变化,其他机电系统负荷稳定用电量相对也较小。
(一)、通风空调系统。车站的公共区通风和空调系统(大系统)负荷与车站的客流、设备发热量、列车活塞风、气候条件等密切相关,由于全天各时段客流变化比较大,空调的负荷和用电量需求也有较大的变化。车站的设备管理用房通风和空调系统(小系统)的空调负荷主要是设备发热,全天各时段变化不大用电量比较稳定,空调系统的设计要正确确定各种用电设备的发热量,合理選择与热负荷需求相匹配的容量空调机组。车站的轨行区排风系统用来排除机车运行刹车制动热能以及列车顶部空调机组的热量,排风量与列车行车密度有关,用电量是变化的。
(二)、照明以及其他用电设备。在地下车站中，其照明的时间相对较长，用电量也相对较大,高架车站白天利用自然采光，其用电量相对比较小。自动扶梯的用电量也相对较大,而且受客流影响,特别是可能出现空载运行浪费用电。车站给水及消防系统均直接利用市政自来水的供水水压,消防系统平时不运转用电量小且稳定。通信、信号、AFC等弱电系统设备容量及用电量占地铁能耗的比例较低,负荷的波动相对变化幅度比较小，其用电量比较稳定,但是应该对这些设备的发热量尽量的减少,来对环控系统负荷进行相应的降低。
二、地铁运营动力照明耗能的现状
地铁的动力照明设备特别是通风空调、车站的照明和自动扶梯都是通用用电设备,可以采用许多成熟的通用节能技术进行有效节能,因此有必要对它们的用能现状进行调查分析,挖掘节能潜力。
（一）通风空调系统
地铁车站的通风空调系统主要由冷水机组、冷冻冷却水泵、空调箱、冷却塔、轨道上下排热系统、车站公共区域及设备管理用房通风系统、区间隧道通风系统等组成。地铁冷水机组的设计和选购,装机容量的选择通常按建筑物所在地的极端气候条件和远期使用需要冷负荷为依据,但在实际使用中绝大部分时间达不到设计最大冷负荷和流量,一年中只有几十天时间中央空调处于最大冷负荷,大多数中央空调的冷负荷有70%以上的时间处于变化之中。
（二）照明
目前地铁系统的照明系统用能不尽合理,已投运线路的照明灯具主要有T8电感直管荧光灯、环型荧光灯、L型荧光灯、金卤灯、高压钠灯、电子节能灯等,其中还有部分荧光灯不是高效节能灯具而且根据部分车站的照度测试结果,发现大多数车站的照度都有不同程度超标。另外,车站照明系统的分路采用一个控制回路控制一块方形区域照明的方法,没有做到均匀间隔布置照明。
（三）自动扶梯
目前,地铁车站安装的自动扶梯大多采用单速交流电机作为主机和链轮链条式传动,额定速度一般为0.50 m/s或0.65 m/s;绝大多数自动扶梯未安装节能控制装置。由于实际运行过程中自动扶梯有较长的空载运行时间,特别是在客流量小的车站以及客流量变化较大的车站空载运行现象十分严重,如果不采用节能措施就会浪费大量电能。
三、地铁运营相应的动力照明节能措施
地铁作为公共服务性行业,节能工作的安排,应尽可能不影响正常运营、不降低服务质量,根据先易后难原则,可以先从管理节能着手,再以技术改造措施推进节能降耗工作。技术改造应当先试点后推广,优先普及技术成熟、见效快和节能效果好的项目。
（一）节能管理
从管理角度全面梳理和完善用能设备的操作规程和节能管理制度,如制定高架、地面、地下站台、站厅、出入口、区间等照明管理办法，车站电梯运行管理办法，并完善相关的考核、奖惩制度,确保管理节能制度落实到位。加强对工作人员进行节能意识的宣传,做好节能工作的培训,深入开展节能活动例如征集节能金点子等,提高员工的节能工作积极性,达到管理节能的目的。
（二）空调系统
采用智能控制算法对空调水循环系统进行控制,提高设备效率降低设备运行能耗。当环境温度、空调末端负荷发生变化时,供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化,温度传感器将检测到的参数送至智慧控制器,智能控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据计算末端空调负荷所需的制冷量,以及各路循环水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值,调节各变频器输出频率控制水泵的转速,改变冷冻水流量使水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在智慧控制器给出的最优值。典型的空调水系统控制框图见图1。为实现提高设备的运行效能达到最佳的节能效果,可利用硬件及软件技术的组合,以及对动态过程
图1 空调水系统控制框图
补偿的向量控制和恒转矩调压技术,使电动机的转矩与负载转矩相匹配。通过变频调速技术同步跟踪负荷也是一种有效的节能手段,例如通过采集室内回风温度、风压及各个标点的室内温度,利用光电技术采集列车驶进和驶出信号,并结合温控技术根据负荷情况实时控制风机的转速,使风机系统处于高效、节能的运行状态,可以很好地达到节能的目的。
（三）照明系统
目前地铁车站大多采用36 W的T8电感整流式直管荧光灯具在能效上已经落后,可以采用高效节能的电子整流式T5荧光灯替代;为了减少替代的施工量和对运营的影响,可以采用专用的产品T5转换支架直接利用原来的照明线路,当然结合实际情况也可以进行整套更新或者采用其他类型的节能照明灯具。对设置不合理的照明控制系统回路进行改造,重新设计合理的控制分路,结合光控和时控技术进行分路改造,例如车站出入口与站厅的照明可以分开控制,在非运营高峰时期或夜间停运时,地面、高架车站及车站出入口的照明利用光控时控可以根据需要部分关闭。另外,将照明系统的控制接入车站的BAS系统,可以减少车站工作人员的工作强度。
（四）自动扶梯
为了减少自动扶梯空载运行造成的电能浪费,可以对车站内空载时间占整天运营时间比重较大的扶梯进行变频节能改造,特别是客流少、列车行车间隔长或者高峰与平时客流变化较大的车站,自动扶梯应用变频技术节能效果非常显著。在人员进出相对不频繁的场所或时间段,当空载持续时间到达设定值后利用变频技术把自动扶梯的运转由全速逐渐减速至低速,直到有乘客踏上自动扶梯时,通过设置在扶梯床盖板入口处的光电感应装置获得信号,由变频控制系统把自动扶梯逐渐提升至全速运转。
（五）屏蔽门系统
地下车站的通风空调负荷还与车站环控的设计有关。地铁常见的环控有闭式系统和屏蔽门系统,其中屏蔽门系统采用屏蔽门分隔站台及轨行区,车站站台的热环境不受列车停站时发热及隧道温度的影响,空调机组的负荷相对较小,有利车站节能。
结语
综上所述，地铁的运营虽然是节能交通方式的一种，但是其中也存在相当大部分的高耗能设备，尤其是动力照明的设备，因此，相关的建设单位要加强对于地铁动力照明节能技术的研究。结合实际的运营情况，设计出一套科学合理的节能改造方案，降低整体运营的能耗，促进我国地铁的高效运行。
参考文献
[1]周伟.EIB智能照明控制系统在地铁中的应用[J].现代城市地铁，2011,(1).
[2] 吴文韬.浅谈节能措施在地铁低压配电中的应用[J].铁道勘测与设计，2013,(5).