摘要：随着经济的不断发展，我国的交通运输业也取得了较大进步，交通运输方式得到了不断的丰富。地铁作为一种便捷高效的交通运输工具，近年来开始被广泛投入与城市建设之中，地铁的运营为人们的生活带来了极大的便利，但是与此同时，我们还需要意识到在地铁运营过程中，会存在一定的能源损耗，我们必须采取有效措施，减少能源损耗。
关键词：地铁车辆；新技术；节约能源；应用
1 引言
随着中国经济的发展，对能源的需求日益增加，这就对各行业提出了更高的要求，尤其是在系统节能的方案设计选择上尤为重要，同样地铁车辆的节能设计也显得尤为突出。地铁列车的能耗主要是列车通过受电弓或集电靴两类方式从接触网或接触轨上获得并消耗电能，列车能耗包括了列车牵引能耗和列车辅助能耗两部分之和。因此，列车的节能就要能够从降低列车牵引能耗和降低列车辅助能耗两方面入手进行考虑，通过对国内地铁车辆项目的研究，分析并总结出地铁车辆在各方面进行的节能设计，以及应用并推荐的前沿节能技术。
2 地铁电能消耗的主要内容
2.1 地铁驱动方式产生电能消耗
地铁主要的驱动方式是电力驱动，地铁由数个动车组构成，在动车车厢内，会安装驱动电机，驱动电机从外部接收电能，再将电能转化为动能，为地铁的运行提供动力，驱动电机在接收外部电能时，主要依靠两种方式，一种是依靠轨道，一种是依靠接触网。地铁的运行需要大量动力作为支持，因此，需要消耗大量的电能，这也是地铁运行中电能消耗量最大的环节。
2.2 地铁车站产生电能消耗
地铁车站是城市地下铁路系统的重要组成部分，它是人们等待地铁的主要场所，也是地铁停靠的主要地点，在地铁车站中，会配备一定的设施，以起到服务乘客的作用，在我国，地铁车站中会配备电梯、电子信息显示屏、消防警报系统、电子监控系统等设施，这些设施满足了乘客的基本需要，同时也维护了地铁站的安全，有利于地铁的顺利运行，但是不容忽视的是，这些设施的正常运行都需要依靠电能，由此可见，地铁车站所产生的电能消耗量是很大的。
2.3 照明系统产生电能消耗
绝大多数地铁都是建设于地下的，并在地下投入运营，这也就意味着，地铁在运行中，是缺乏光照条件的，也就是说，地铁接触不到可见光，因此，若想实现照明目的，地铁需要依靠电力照明。地铁所需的照明系统是非常庞杂的，从地铁车站，到地铁车厢，没有任何一部分能够离开照明系统，没有照明系统，地铁就无法实现正常运行，而也正是因为其照明系统过于庞杂，照明设备数量大，照明系统需要消耗大量的电能。
2.4 空调产生电能消耗
空调如今已成为人们生活中不可缺少的一种电器，它能够对室内温度进行调节，为人们提供舒适的生活环境，地铁中也同样离不开空调，首先体现在地铁站的建设之中，地铁站的人流量大，并且还处于地下，空气容易污浊，也容易闷，空调在地铁站中显得尤为重要，它不仅能够促进地铁站内的空气流通，还能够使地铁站内的温度保持在合理的范围之内，地铁站内的空调一般都为大型的中央空调，众所周期，空调本身就是一种电能消耗量较大的电器，中央空调的电能消耗量要比普通空调的电能消耗量更大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除此之外，在地铁的各个车厢内部，也同样需要配备空调，每个车厢内部都会安装一定数量的空调，这加大了地铁运行过程中的电能消耗。
3 地铁车辆节能技术措施应用
3.1 降低列车牵引能耗
（1）提高牵引系统效率。牵引传动系统应采用 VVVF 交流传动技术。牵引逆变器效率不宜低于0.97，牵引电机效率不宜低于0.9，齿轮传动效率不宜低于0.97。目前交流异步电机牵引系统的效率已经达到该项技术的较高水平，要提高牵引系统的效率，可采用永磁直驱同步牵引电机加碳化硅变流器技术。使用永磁直驱同步牵引电机后，减少了齿轮箱，提高了效率；使用碳化硅变流器，可使逆变器输出近似完美的正弦波电流来控制电机，从而减少电机的铜损和铁损，进一步提高效率。使用碳化硅变流器，在降低电机铜损和铁损的同时，大大降低了电机的发热，使得永磁直驱电机可从水冷转变为走行风冷，可减少地铁底架的水冷箱及水冷泵，减少整车自重量，也减少能耗。（2）制动过程中的能量利用。当前国内所采用的地铁列车普遍具备了电制动功能，常用制动情况下电制动优先，电制动时优先采用再生制动。为了减少空气制动系统闸瓦的磨耗，建议在 AW0-AW3载荷范围内，电制动的起始速度应为80km/h，电制动的结束速度应为3km/h~0km/h，即实现整个速度范围内的全电制动。电制动时优先采用再生制动，当再生能量不能被电网吸收时会施加电阻制动。列车再生制动时，电流会反馈回电网，被邻近的列车吸收用于牵引；当相邻列车吸收的电能小于再生制动的电能时，列车就会通过制动电阻将多余的电能消耗掉。因此，电制动过程中的节能在于尽量多的吸收再生制动的能量，这与在同一线路上的行车组织有关联；同时将原制动电阻损耗的能量利用起来，安装地面再生制动吸收装置。
3.2 降低列车辅助能耗
（1）空调系统节能。对于需要使用客室座椅下电加热的城市，建议使用热泵空调，热泵空调机组由于采用逆卡诺循环，通过四通换向阀将空调系统的制冷循环转换成制热循环，热泵空调机组的能效比可以达到2.4以上；而电加热由于采用电阻丝的方式，通过电加热丝将电能转化成热能输出。由于电加热丝属于物理制热转化，效率最大能达到0.9。（2）在提高列车自身的隔热、隔音性能方面可以采用如下设计：（1）在车体内表面，车顶、侧墙、端墙上粘贴性能优良的防寒材。（2）车门门页采用铝蜂窝夹层结构。（3）车窗和车门玻璃均采用双层中空结构。（4）贯通道棚布采用双层结构，提高其隔热隔音性能。（5）地板采用5层夹层结构，内贴防寒材，提高其隔热隔音效果。
3.3 选用节能的照明产品
照明设施是地铁运行中不可缺少的设备，在地铁中，所需要的照明设备较多，因此，所消耗的电能也较多。实现地铁节能，可以从照明设施入手，这是一个行之有效的手段。地铁建设部门在选用照明产品时，一定要充分做好市场调研工作，选择节能性好、价格合理的照明产品，有些地铁建设部门在选用照明设计时，一味地追求节约成本，选用价格低廉的照明设备，这样的照明设备，不仅使用寿命无法保证，而且还会增加电能损耗，为地铁运行带来能耗压力。
4 结束语
地铁是人们出行所需要依靠的重要交通工具，在如今节能减排的时代背景之下，地铁也要努力减少能耗，为环境减轻负担，促进社会的可持续发展。通过降低牵引能耗、减少辅助能耗能够为地铁车辆带来非常可观的节能，随着科技的发展，预计国内以后会在地面能量吸收及永磁直驱车辆方面进行更多的尝试，进一步降低能耗，实现节能。
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论文作者:莫文静
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/29
标签：地铁论文; 电能论文; 列车论文; 电机论文; 节能论文; 空调论文; 车辆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;