地铁车站设备节能研究

【摘要】城市地铁具有安全、准点、快捷、舒适、环保的特点，然而地铁也是能耗大户，能耗主要分布在列车牵引用电和各种车站设备用电。本文主要对地铁车站设备进行节能研究，通过分析车站设备的能耗点，提出相应的技术措施及管理措施，实现设备的节能运行。

【关键词】地铁；车站设备；节能技术

城市地铁中配置了大量的车站设备，车站设备用电量约占运营总用电量的50%，如何降低地铁车站设备能耗已成为一个重要研究课题。本文在东莞地铁2号线规划的基础上，参照同行业公司运营及节能经验，对地铁车站设备主要能耗点、技术措施、管理措施等方面进行了研究。

一、地铁车站设备主要能耗点

车站设备包括为保证满足列车安全可靠运营要求的设备、为乘客提供良好乘车环境的设备和保证车站正常运转的设备，如通风空调、车站照明、电扶梯、给排水及消防；弱电系统（通信、信号及FAS、BAS及 AFC等）等。

（一）空调通风系统

地铁空调通风系统用电量占到整个地铁耗电量的25%-35%，所占比重较大。其主要耗电点可从环控子系统功能进行分析：

（1）大系统

大系统是为车站公共区（站厅、站台）提供空调和通风作用，其主要耗电设备包括组合式空调机组、回/排风机、小新风机等。

（2）小系统

小系统是为车站设备及管理用房提供空调和通风作用，其主要耗电设备包括空气处理机、回/排风机等。

（3）水系统

水系统是在空调季节为大、小系统提供冷量，即提供7℃冷冻水，其主要耗电设备包括冷水机组、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵等。

（4）隧道通风系统

隧道TVF风机每天执行早晚通风模式，即在运营前及收车后各运行30分钟，对隧道进行通风换气，以保证隧道内的空气品质及排除运营时段积聚在隧道内的热量。同时，按设计要求，运营时段车站U/O风机开启，以排除列车进站时刹车及车载空调产生的热量，抑制车站屏蔽门外区间隧道内空气温度升高[1]。

（二）照明系统

车站照明分为应急照明、公共区工作照明、公共区节电照明、设备和管理用房照明、一般导向照明、出入口照明、安全照明、广告照明等。隧道照明包括应急照明灯具、双向疏散指示灯和出口标志灯。

（三）电扶梯

车站电扶梯系统分为垂直电梯和自动扶梯两大设备，安装在车站出入口和站台、站厅之间，以方便乘客乘坐地铁。根据地铁同行的数据经验，电扶梯系统每年用电量约占运营总用电量的9%～13%。

（四）办公用电

办公设备用电主要包括办公室空调（中央或分体）、办公室照明及其他常用办公电子设备，如计算机、各类打印复印机、饮用水热水器等。

二、地铁车站设备节能技术措施

（一）空调通风系统

（1）大系统的组合式空调机组和回排风机、隧道通风系统U/O风机均采用变频技术。

（2）车站公共区空气调节系统考虑到全天人员客流变化较大的情况，采用变风量空气调节系统。

（3）车站空气调节冷水系统采用了闭式循环水系统，两管制，采用变流量一级泵主机侧变流量系统，冷水侧采用7℃供回水温差，车站水系统的定压和补水采用高压膨胀水箱。

（二）车站照明系统

（1）照明产品选择高效、节能、寿命长的灯具。2号线全线照明灯具使用LED灯具，在达到同样照度的情况下相对于传统灯具可以大大节省用电量，且使用寿命较传统灯具长，可有效节省维修费用。

（2）2号线在各车站均配置西门子智能照明控制系统，通过EIB总线，将开关模块、亮度传感器、触摸屏、手动面板连接起来，可实现集中控制和区域就地控制。

模式控制：通过车控室智能照明触摸屏，可预先设置多种控制模式，如正常模式、节电模式、火灾模式、停运模式等。

定时控制：通过车控室智能照明触摸屏，可根据实际景观需要定时开关一组、多组或区域的照明灯具，可使灯具在设定的时间内以设定的间隔逐次点亮和关闭，并可设置循环。

照度控制：车站出入口飞顶照明由亮度传感器控制，采用单独回路配电。

高架车站照明除具有以上模式控制、定时外，还应具有照度模式。通过感知室内外环境照度值，来决定灯光回路开闭的数量。照度模式可设定各种照度判断值，照度模式只在非火灾状况下起作用[2]。

（三）电扶梯

（1）垂直电梯

2号线垂直电梯采用通力无机房电梯，其使用的是永磁同步无齿轮碟式马达，马达定子线圈的直径大于曳引轮的直径，且曳引轮的直径可有较大的变化范围，可经济地获得电梯所需的速度和驱动转矩，大大降低了能耗，比传统曳引电梯节能高达53.3%，节约用电。

（2）自动扶梯

自动扶梯设有变频器和感应装置，当有人乘坐时，扶梯以正常速度运行，额定运行速度为0.65m/s；当无人乘坐时，通过变频调速，扶梯自动转入节能运行状态，其节能运行速度为0.13 m/s，在减少机器磨损的同时，达到节能的目的。

（四）功率因数补偿设备

东莞地铁2号线在旗峰公园主变电所和厚街主变电所设置了4套SVG成套装置。SVG（Static Var Generator）称为“静止无功发生器”，它基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，以大功率可关断电力电子器件组成的逆变器为核心，相应的自动控制和保护系统等组成的成套装置，通过实时的数据采集、计算和控制，动态跟踪电网电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现变电站在任意负荷下的高功率因数运行，减轻电网的负担，避免因功率因数不满足要求而造成的罚款，有效减少运营电费。

三、地铁车站设备节能管理措施

（一）优化车站设备开关流程

（1）区间、站台照明

可通过智能照明控制系统预先设置多种照明控制模式，包括正常模式、节电模式、火灾模式、停运模式等。如客流量较小时启动节电模式，在照明度满足基本要求的情况下关闭部分站台、站厅公共区照明。

（2）设备用房照明

各设备房、及维修车间内照明现场设就地控制开关，对房间内的照明进行分回路、分区域的控制，无人值守的设备房等应只开启应急照明。

（3）电扶梯

根据运营实际情况合理调整扶梯从全速变为节能速度运行的时间，缩短扶梯转入节能状态的时间。车站可根据客流情况，灵活调整电梯与自动扶梯的开启数量。

（4）通风空调系统

对于车站公共区，由于夜间停运后空气可自然对流，且早晚开关站时室外气温较低，站台26℃的温度要求能够达到，所以无需提前开启大系统换气和预降温，根据客流负荷的变化，将大系统运行时间调整为6：30-23：00[3]。

对于夜间无人值守的房间或不太重要的设备管理用房，小系统实行间断运行，即每日6：30～23：30运行，其余时间停止运行，如环控机房、物业区等处。

小系统采用变频式多联机系统（VRV）作为冗余，在夜间停运后，关闭小系统和水系统，使用VRV系统对小系统供冷比开启冷水机组对小系统供冷能够达到节能的目的，节能率约为20%。

（二）办公区域用能控制

（1）办公区域的空调、照明、办公电子设备无节制地开启及缺乏监管是造成办公用电浪费的主要原因，通过对上述设备设施的使用、开闭条件进行规定并通过检查监督的方式推行普及是业内节约办公用电的主要措施，如对空调的设定温度及开启时机进行规定、要求计算机及办公电子设备使用节能模式。

（2）运营临时办公场所节能方案主要针对办公电脑、照明、空调进行监管节能，通过每月电耗统计对比，用电减少率超过30%，效果明显。

（3）办公区域的用电控制还是要以提高个人节能知识、节能意识为出发点，从“要我节能”转变至“我要节能”，在此过程中需实施必要的监管、奖惩考核措施。

（三）完善能耗计量系统安装

通过合理设置电能计量装置，实现能耗数据的分类、分项、分户统计，为后续节能减排提供数据支持。技术人员可准确了解各系统的能耗态势，以便整体评价和分析各系统的能耗情况，方便技术人员提出有针对性的节能建议。

2号线能耗计量设备设置情况如下：

1）高压电表：供电电量计量由两级计量方式，主变电所进线和馈线分别安装电度表，可以分别对主变电所的用电量和各车站的电量进行统计。

2）低压电表：车站配置了智能配电监控系统，在车站进线、各馈线回路都设置有智能网络仪表，能监测各类用电设备的能耗[4]。

（四）设备运行管理节能

（1）优化车站空调通风系统运行模式。根据车站运行特点，对于不同时段、不同室外环境工况下，采用不同空调模式的运行管理方式。

（2）优化车站照明系统运作模式。根据各办公用房、设备用房需求、客流特点、季节特点制定相应的照明模式。

（五）办公场所节能

加强对办公区域照明、空调、电脑等办公设备用电管理，办公室无人值守时及时关闭空调、电脑、灯具等用电设备；对办公室照明、空调开启条件、空调设置温度及办公设备启用节能模式等进行规范。

参考文献：

[1]胡文伟等.城市轨道交通概论[M].中国劳动社会保障出版社，2009：166-172.

[2]东莞市城市快速轨道交通R2线工程低压配电设备采购项目合同，441-445.

[3]王宪.地铁车站环控系统运营节能措施探讨[A].2.

[4]东莞市城市快速轨道交通R2线工程低压配电设备采购项目合同，401.