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基于综合监控系统的城轨交通节能研究

发表时间：2021/8/10 来源：《城市建设》2021年8月下16期作者：陈林霞檀静龙

[导读] 综合监控系统的城市轨道佳通节能通过分析了解到各个子系统的能耗原因，可以看出能耗主要原因运营管理的“一刀切”，同一条运行线路采用统一参数，没有充分考虑外部环境变量和内部自身特点，造成地铁能耗增加。

南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司陈林霞檀静龙江苏南京 210000

摘要：综合监控系统的城市轨道佳通节能通过分析了解到各个子系统的能耗原因，可以看出能耗主要原因运营管理的“一刀切”，同一条运行线路采用统一参数，没有充分考虑外部环境变量和内部自身特点，造成地铁能耗增加。针对此类问题，必须要做好数据采集，采集外部系统的工况情况以及内部设备运行情况，配置更敏感的调频调整装置，通过监控外部工况和机械设备运行状态，了解能耗实际情况，设定系统阈值，根据阈值来优化系统设备运行参数，实现节能效果，未来城市轨道节能系统会更加智能化和精准化。
关键词：综合监控系统；城轨交通；节能
        引言
        随着城市规模不断扩大，城市交通出行压力不断增加，城市地铁规模不断增加，地铁相较于其他的公共出行交通工具，具有运载能力高、安全舒适性高，因此发展地铁也成了大中型城市不可或缺的公共交通工具。如上海市2019年公布的数据显示，滚道交通日流量达到1063万人次，如此高的人流量，如此大的交通规模，每天的能量消耗也是巨大的。2019年，城轨交通总电能耗152.6亿千瓦时，同比增长15.5%。其中，牵引能耗79亿千瓦时，同比增长17.3%。随着新建线路的增加，总体能耗指标不断增长。高速里程增长，进一步扩大了能耗规模，所以节能减排问题成为了地铁发展的有一个拦路虎。
        一、城轨交通节能重要性研究
        1.1节能潜力大
        前文已经论述了城轨交通的能耗情况，从数据可以看出，总体能耗较大，具有较大的节能空间。城市轨道交通中，运行时间较长，例如从早上6点到晚上11点，不同的时间段，客流量不同，对于光照和其他设备工作功率也要求也会产生不同，但是现阶段按照相同的参数进行运行，导致了高峰期运力不足，低谷期资源闲置，即造成了能源浪费，有影响了运输能力，所以城市轨道交通节能的潜力巨大，有待进一步开发。
        1.2节能未来发展方向之一
        节能减排构建生态文明社会，成为了我国下一阶段的重要国家战略。我国地大物博，能源种类总量丰富，但是人均较少，所以资源使用的有序控制对于国家长期健康发展而言极为重用。各行各业，尤其是高耗能行业正在经历节能技术的改革，城市轨道交通也不例外，减少能源消耗也成为热点议题，通过有效降低能源消耗，来更好的推动城市轨道交通事业发展，助力我国公共出行交通能力提升。
        二、城市轨道交通能耗分析
        城市轨道交通能耗包含多个方面，涉及到整个体系中的各个子系统，子系统能耗中有的是不可避免的能量损耗，例如线损问题。其次还有一些能耗可以降低，实现节能效果，或者通过一些外部新能源来补偿损耗，实现绿色节能效果。
        2.1隧道通风系统运行能耗分析
        隧道通风系统是指城市轨道内外气体流通的控制系统，通过机械通风系统、区间隧道活塞以及其他排风系统，实现室内外空气置换。目前隧道通风系统的能耗问题主要体现在两个方面：
        1）通风时间设置。目前通风时间与室内空气环境的最优参数并没有相关的理论依据，所以大家在早晨进入车站的时候感觉湿气较重，运行时间没有达到最优，继而造成机械设备运行时间过长，出现能耗问题。
        2）一刀切的全隧道通风站点运行。在轨道车辆运行时，运行至结束后，为了达到空气流通效果，会开启一段时间的全站点通风设备，但是这种操作模式显然是不科学的，首先各个站点的纵深差异较大，利用统一参数调整，必然会造成通风效果存在差异，继而导致能耗问题。
        2.2空调系统能好分析
        地铁站使用空调大家都可以感受到一点就是早晨较早列车整个车站温度较低，造成了一定程度的能耗。

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同时我国为了减少能耗，将空调运行氛围空调季节和非空调季节，一般情况下是5~10月份也就是夏季是空调运行季节，按照相关设计规范，要求地铁内温度应该比室外低2~3℃，然而在实际运行中，地铁运营方为了满足用户的舒适感，实际温差明显高于2~3℃。另外，除了空调季节意外，在非空调季节运营方为了让用户感受到更好乘车，保证地铁内温度，也会增加空调运行时间。所以空调的运行时间被大大延长，增加了整个系统的能耗量。
        2.4自动扶梯运营能耗分析
        车站一般都配置了自动扶梯和电梯，在没有人员使用时，自动扶梯会缓速运行，降低能耗，当有人员使用时，则正常运行。但是这种运行模式也面临一个问题，就是一个人和多个人的运行采用同样参数，电梯能耗相同。另外，在无人情况下，电扶梯以5()％以下低速运行，则浪费了变频调速功能，且导致能源浪费。同样道理，对于轿厢电梯也是用户多和用户少是一样的，增加了能耗。
        2.5照明系统的能耗分析
        因为地铁站多是地下工程，所以地铁站的照明基本上是全时段运行，随着智能化的提升，照明系统也想着智能照明系统演变，根据实际的光度来调整亮度减少能源消耗。但是也不部分照明系统设置不合理，例如广告照明系统属于全天开启，不运行期间没有客流量但是广告照明依然开启。同时在隧道内的广告照明也是一直开启，但是每趟列车都有相应的间隔周期，在间隔周期照明系统是毫无意义的，造成了能源浪费。
        三、基于综合监控系统节能措施应用
        3.1外部环境监控系统应用减少能耗
        在能源消耗中，不管是通风设施还是空调设施，主要是为了给用户或者乘客有一个良好的乘车体验。但是无差别的参数设置，导致了能源浪费。针对此类情况，通过加强环境监测，来有效的减少能耗。多类型传感器共同作用，在车站安装湿度传感器、温度传感器、压强传感器以及空气监测装置，通过这些传感设备采集外部环境数据，并将数据发送到终端，终端根据设定的阈值，判定是否需要修正，例如站内温度已经低于某一数值，则关闭一定数量的空调设备，实现节能效果。
        3.2自动扶梯节能
        自动扶梯和电梯是公共场所运送乘客最典型的设备。自动扶梯不在机上时仍在工作。通过对成都地铁运营情况的分析可以看出，自动扶梯和电梯的用电量约占车站机电设备总用电量的1%左右。根据实际运营经验，除了几个集中站点的自动扶梯使用率较高外，部分站点的出入口自动扶梯使用率相对较低。对于这部分自动扶梯，可以考虑以5%的速度运行，以节省能耗。对于电梯设备，我们可以选择带有电能回馈装置的电梯，提高其节能效果。
        3.3照明节能照明系统节能
        照明系统占车站电力照明系统用电量的16%。可以从以下几个方面考虑节能： 1）对于公共区域的照明系统，可以采用时间表控制来优化照明开启时间，从而降低照明系统的能耗。例如，当列车停止时，可自动开启1/4模式，仅可开启1/4站台和站厅照明。按列车运行17小时计算，可节省约3%/分的电力。 2）对于广告照明，可以利用时限优化照明开启时间，从而降低照明系统的能耗。列车停止后可关闭所有广告照明。 3) 列车运行期间可关闭小区工作照明，与全天开启工作照明相比，可节省能源消耗。
        结束语
        综合监控系统的城市轨道佳通节能通过分析了解到各个子系统的能耗原因，可以看出能耗主要原因运营管理的“一刀切”，同一条运行线路采用统一参数，没有充分考虑外部环境变量和内部自身特点，造成地铁能耗增加。针对此类问题，必须要做好数据采集，采集外部系统的工况情况以及内部设备运行情况，配置更敏感的调频调整装置，通过监控外部工况和机械设备运行状态，了解能耗实际情况，设定系统阈值，根据阈值来优化系统设备运行参数，实现节能效果，未来城市轨道节能系统会更加智能化和精准化。
参考文献
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