城市轨道交通自动化节能控制系统的研究

城市轨道交通自动化节能控制系统的研究

董思宇

沈阳浑南现代有轨电车运营有限公司

摘要：当前，节约能源降低能耗已经成为全社会共识。在保证城市轨道交通车站安全运营和不降低服务质量的前提下，对城市轨道交通自动化节能控制系统的研究，可以达到高效利用能源、降低运营成本的目的，同时，还能提高城市轨道交通车站运行的自动化管理程度及系统安全性，减少监控中心运行管理与维护人员，降低运行维护费用，使各系统协调运行，提高系统运行效率。基于此，本文主要分析了城市轨道交通自动化节能控制系统。

关键词：城市轨道交通；自动化；节能控制

中图分类号：TP283文献标识码：Ａ

引言

电力对于我国的经济社会发展是非常重要且宝贵的资源，地铁系统往往需要耗费较多的电力资源，所以必须落实各项节能措施。照明系统和动力系统对于地铁的整个配电网络至关重要，应当重点对其开展节能措施。应用地铁低压配电中的节能措施，通过更加智能化的照明节能操控方式使整体的光照系统更加科学化、低耗化；合理使用变频节能技术，有效提升节能的效率。

1城市轨道交通现状

近年来，我国城市轨道交通的发展已进入稳定时期。从交通运输部公布的去年城市轨道交通的运营数据，2021年全国的轨道交通线路新增的有35条，共增加了运营里程1100多公里，比2020年新增长了15%。由于我国城市轨道交通的快速发展，极大地方便了广大人民群众出行需要，对调整城市交通组织格局、减少大中城市拥堵问题和推动社会经济发展等重要领域的意义将更加突出。图1截至2020年末中国城市轨道交通运营里程数TOP10城市《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》指出，要建立现代城市交通体系，打造轨道上的都市圈。实现多层次、多维度的轨道交通网络，实现多种交通形式的融合衔接和发展。

2城市轨道交通自动化节能控制系统研究

2.1空调与通风系统节能控制研究

空调系统是地铁工程中使用电能较大的系统，通常来说，为了给用户提供更好的出行体验，多数地铁站在运营期间空调是全程启动的，而地铁站站厅层面积约为2500m2，空调需要覆盖的范围也比较大，需要长时间消耗大量的电能维持空调系统的良好运转，所以优化空调系统也是节能工作的一个重点部分。为了进一步优化空调系统，可以结合地铁站所处区域的实际情况以及气候温度、季节，综合制定空调开放措施。在气温适宜的地区，可适当减少空调开放的频率。而在南方地区夏季时，空气中的温度及湿度都比较高，一般采用冷水机组合制冷的方式为整个空调系统提供更加强劲的冷风，充分利用每一度电，达到减少使用电能的目的[1]。

2.2给排水节能控制

为了有效提升地铁站排水方面的节能节水技术水平，在技术使用方面还需要考虑其他方面的问题。如为了使整个地铁建造工程的安全性更加符合国家规定标准，在对工程进行设计时，需要做到简洁化，将不必要的设计除去，并且相关的施工设计也要符合实际的需求；为了更好地解决地铁车站工程在渗水和漏水方面的问题，需要从多个角度进行监督思考，合理化地进行设计，并确保排水节能节水系统在运行的过程中充分符合科学性和稳定性；根据实际的工程施工情况，对相关的工程建造人员设立一定的奖惩制度，从而使相关建造人员的工作积极性得到提升，确保员工在施工过程中能够严格遵守施工方面的相关规定以及规范要求。

2.3供配电系统节能控制研究

（1）分布控制

分布式控制模式是电力系统的一个重要组成部分，它把传统的电力系统的综合保护和电力系统的电气保护转换成了配电自动化，从而保证了电力系统的数据采集和通信监测能够达到统一的发展目的。由于配电网自动化终端具备故障诊断和隔离的作用，使得整个电力系统无须经过主站即可进行整体的调整和优化，而且能够在某种程度上对电力系统进行重构。在实际中，可以从电流技术和电压-时间两方面进行分配控制。

（2）集中控制

集中控制模型作为配电系统数据的实时反馈，主基站统一消除这些故障，然后，通过精确的计算和分析建立科学合理的恢复方案，通过实际运行向配电系统提供最终反馈。根据实践经验，中央控制对可靠性和安全性提出了更高的要求，通常需要保证工业系统的高可靠性和安全性能，以保证能够快速地传递信息，并执行相应的指令。这样，就能将故障分离出来，并进行高效的处理[2]。

2.4照明节能控制研究

地铁配电系统中，照明系统是消耗电能较多的部分。地铁车站多为地下建筑，除了个别的出口处可以接收并使用到外界的光线外，大多数的地铁车站都是属于地下工程，是封闭的，是无自然光源能够利用的。地铁工程中的整体照明系统比较庞大，根据现有市场上常见的灯具类型，地铁车站的大部分照明设备采用LED灯。采取这种光源设备的主要原因是：LED灯无钢丝、无玻璃灯泡，所以耐用性更高，不易损坏，寿命更长；其适配性较强，适合多种场合；相对于传统的粗管径光管而言，LED灯工作电压低，功耗较低，所以具备较好的节能效果，在达到相同的照明水平的情况下，其所消耗的电能更少，降低了能耗的同时，也增加了光源的输出效率，进而延长了整个电源设备的使用寿命。

2.5冷水系统调节方案

冷水机组的启动台数主要是由供/回水温度进行控制的，其自身可自动实现能级调节，空调的负荷一般由供/回水温度决定。因此，优化冷冻机组的供回水温度，使之既满足实际的运营需求，又可以节能。当所需冷负荷较小时，空调二通阀已经开到最低程度，无法继续实施调节，则大部分的压力会消耗在调节阀上，如果此时调整冷水机组的出水温度，即升高出水温度，则对提高机组性能以及减低能耗有很大的益处；反之当冷负荷很大时，降低出水温度也可达到上述益处。通过变水量的变频调速方法，冷却供/回水温度可控制冷却泵和冷却塔风机的启动台数或调节冷却泵和冷却塔风机的转速。故水泵和风机均可采用变频的方式进行节能。冷冻泵根据供/回水温度或压差来控制启动台数或调节其转速，地铁通常采用一次泵系统。采用一次泵变流量压差变频调速是最具节能效果的方法，因此，冷冻泵可采用变频技术来节能[3]。

3城市轨道交通自动化发展趋势

第一，电气自动化技术在轨道交通中的应用将越来越广泛，这也将推动更加智能的城市交通系统的发展。第二，电气自动化技术将朝着更加集成化、开放化、综合化服务的方向发展。目前，在全球范围内，电气自动化技术的发展越来越迅速，包括通信领域、光学技术领域和生物领域等的发展，都推动了自动化技术的进步。进行更全面的技术开发，开发高度集成化的管理。未来，地铁和电轨监控技术将通过地下和地面信息平台逐步发展，为用户提供更大的系统、更全面的服务体验。第三，自动化新技术应用更加广泛，提高生活质量和文明水平。自动化的快速发展进一步促进了其在各个领域的广泛应用，进而推动电气自动化技术向高科技、高智能化的更高方向发展。城市轨道交通系统进一步引入电气自动化技术，将为自动化技术带来更多发展机遇[4]。

结束语

目前，部分城市已经采取了一些能源管理措施和节能改造，但由于没有能耗数据的支撑，更多的只是一种经验性的节能尝试，也无法对节能工作效果进行验证，节能方向不明确，所以需要以一套完善的节能控制系统为手段，在系统产生的详实能耗数据基础上采取针对性强的节能措施，为城市轨道交通采用全新的节能控制模式铺垫了基石。

参考文献

[1]赵严.浅谈地铁低压配电节能措施[J].城市建设理论研究，2016（8）：7171-7172.

[2]岳震.地铁低压配电系统设计优化探讨[J].建筑工程技术与设计，2018（18）：5347.

[3]董章颢.地铁低压配电节能措施分析[J].装饰装修天地，2019（7）：352.

[4]赵国荣.低压配电在地铁中的节能应用[J].科技展望，2017（21）：129.