城市轨道交通的节能低碳发展_戴华明

1、聚焦Focuses城市轨道交通的节能低碳发展戴华明李照星孙宁摘要：城市轨道交通的节能减排对城市低碳建设意义重大。经过近几年发展，我国城市轨 道交通正逐渐转变发展方式，在技术领域、建设管理和运营维护方面进行了一系列创新性 的尝试，正迈向节能减排、绿色低碳发展的创新之路。本文从技术层面和管理层面对城市 轨道交通低碳发展实践进行了介绍，提出了城市轨道交通低碳发展的创新思路。关键词：城市轨道交通节能减排低碳发展Abstract: En ergy savi ng and emissi on reduct ion in urba n rail tran sportati on has sig nifi c

2、ant impact on the urba n low carb on developme nt. Over the past few years, a series of inno vative ex- plorati ons have bee n carried out via tech no logies adopti on, con struct ion man ageme nt, and operation maintenance. The urban rail transportation in China has changed its development modes an

3、d embarked on an inno vative developme nt road focus ing on en ergy savi ng, gree n and low-carb on developme nt. I n additi on to in troduci ng low carb on developme nt practices at tech no logy and man ageme nt levels, this article proposeds inno vative ideas on urba n rail tran sportati on.Key wo

4、rds: urba n rail tran sportati on, en ergy savi ng and emissi on reduct ion, low carb on developme ntL； bl聚焦Focuses1前言城市轨道交通作为电力牵引的大运量的 客运交通工具，近年来在我国得到迅猛发展， 成为减少城市汽车尾气污染的有效手段。由于 城市轨道交通是个耗能大户，如果能在系统设 计、设备选型方面进一步采取节能减排措施， 将会产生巨大的经济效益，并使轨道交通发展 为节能环保的绿色交通。城市轨道交通具有运量大、快速、准时和城市的主要交通运输工具。我国已建成投入运 营的城市轨道交通城

5、市有10余个，在建和准备 建设的城市已接近30个。城市轨道交通在为人 类带来便利的同时，其高建设、高运营成本也 使管理部门难以决策持续大力发展此类项目， 特别是运营成本的居高不下，已成为地方财政 的长期负担。在城市轨道交通的运营费用中，员工工资 占主要部分，这是由社会的工资平均水平决定 的，不属于节省范畴。其次是电能的费用，约 占运营成本的20%以上。据统计，2009年北京轨 道交通运营总里程为229km牵引电耗和动力照 明电耗用电为6.57亿kW?h截至2013年6月， 全国城市轨道交通运营总里程为2093km假设 各条线路电耗水平相当，则全国城市轨道交通电 耗将超过60亿kW?h电费接近3

6、8亿元，还不包 含控制中心、线损及其他电耗。2城市轨道交通的节能低碳发展Id 2014.2 设备监理-20 4 China Acudumk'ubli shing 11门川对于城市轨道交通行业乃至所有行业来 说，节能减排、绿色低碳已逐渐成为一个战略 性问题，为节能减排低碳变革作准备的公司，L； blFocuses将预先控制风险并把握新的业务增长机会。对 于城市轨道交通企业而言，应用新技术引领高 效节能的低碳发展模式，不仅可以更好地控 制成本，而且能带来新的业务拓展与整合的机 会。通过节能减排可以帮助企业实现低成本、 高效率的运营，极大提升企业效益和价值，实 现企业可持续发展。城市轨道交通

7、的节能减排 措施和解决方案的推广不仅可应用于既有线路 的节能改造，服务于新建轨道交通，而且还 可以为其他行业提供绿色低碳发展参考，提 供低碳替代产品，满足日益增长的消费需求， 为企业带来新的利润增长点。此外，实施节 能减排能够低碳发展战略、充分体现企业的社 会责任。由于城市轨道交通运营总里程的不断 增长，其巨大的能源消耗已不容忽视。实践表 明，城市轨道交通在规划、设计、建设以及运 营等各环节均有较大的节能空间。3城市轨道交通节能低碳发展实践为解决日益紧张的城市交通问题，国家 和各地方政府大力发展城市轨道交通，倡导绿 色、低碳交通，以实现降低能耗、减少碳排放 的目标。作为一种“绿色交通”形式，城

8、市轨 道交通已经给我国城市的低碳发展带来重要影 响，随着新一轮的城市轨道交通建设高潮，城 市轨道交通运营里程还将继续攀升，其节能减 排行动对于城市低碳建设意义重大。经过近几 年发展，我国城市轨道交通正逐渐转变发展方 式，应用低碳技术已成为共识，低碳运营理念 也越来越受到重视。在规划、设计阶段，城市轨道交通项目已 将绿色设计理念贯穿于项目的全生命周期的各 个阶段，包括8个方面：“固碳”技术适宜性设 计、节能减排设计、可施工性设计、可扩展性 设计、可维护性设计、可回收性设计、可靠性 设计与安全性设计、最佳生命期优化设计。城 市轨道交通是结合土木工程、车辆系统、供电 系统、通信系统、通风系统以及自动

9、控制等各 专业的综合性系统工程，现代化的城市轨道交 通更是应用了大量新技术和新设备。在设计阶 段就对线路的能耗水平有比较客观的评价，更 有助于线路运营后制定正确的节能目标和考核 节能工作成效。在建设、运营阶段，城市轨道交通项目采 用了多种节能减排措施，具体如下：（1）部分城轨线路在车辆系统方面，车辆 采用轻量化技术，减少车体质量，较老车型节 能50%以上。（2）部分城轨线路在全电制动停车控制系 统、再生制动能量利用等方面进行了探索，建 立再生电能吸收系统，有效利用地铁车辆制动 能量，节约的能源占线路总能耗的5%以上。（3）部分城轨线路减少非必要的机电设备 数量或控制设备运行的时间，如控制变压器

10、容 量、减少非运行时段照明数量等，采用自动优 化控制节能减排效果显著。（4）部分城轨线路大面积采用LEDW明等 节能产品，应用和研发新型节能通风空调系统 等设备，大大降低了能耗。（5）部分城轨线路应用新能源替代电能， 如以太阳能、风能为照明能源、以地热能为空 调提供动力等，有效减少了碳排放，节约了电 能。（6）大部分城轨线路在车站设置节能坡, 合理设计地铁营运线路和行车密度，也大大节 约了能源。这些措施的应用，已经使城市轨道交通能 耗水平有了明显提高，显示出了城轨节能的可 行性和有效性，为今后的推广应用奠定了坚实 基础。4城市轨道交通低碳发展的创新思路 4.1建立能耗评价指标体系，推动低碳技术

11、创 新和应用推广PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2014.2Ion比 A11 rights rcstrwd. hitpJ沁 wwxinki.ncl对于城市轨道交通节能减排及其措施的研 究，国内企业已经从多方面着手，并在一些实 际工程中得到了运用，很多措施和做法已日臻 成熟。但是，城市轨道交通的低碳发展更需要 这些低碳技术措施得到广泛应用和推广，这就 9? 194-2014 China Academic Jouma Elvulronic Publishintf：聚焦Focuses需要对各种措施进行效果评价以及综合运用研 究，从而制定出符合中国国情的城轨节能减排 导则，

12、指导和规范城轨的规划、设计、建设、 运营，同时对既有线路的改造同样具有指导意 义。建立一套功能完善、科学合理、操作简便 的能耗指标体系则是进行效果评价的基础。建立适应中国国情的城市轨道交通能耗指 标体系，对各种节能减排措施进行评价分析， 指导工程规划、设计和施工，指导已运营和建 成项目的节能减排改造，并有针对性地实施城 市轨道交通的节能措施，实现有效的节能减 排，能够得到国家和地方政府的大力支持。城 市轨道交通能耗指标体系作为一个轨道交通能 耗的评价标准可重复使用，也可对其他交通方 式进行能耗评价，成为交通能耗评价的重要组 成部分；城市轨道交通的节能措施及节能理念 不仅可以应用在轨道交通中，绿

13、色材料、清洁 能源、节能供电方式、绿色管理技术等方面的 节能措施还可推广应用在其他工程之中，为降 低碳排放和城市的可持续发展做出积极贡献。 4.2深化节能设计改进及创新，实现技术节能技术节能是实现企业自身低碳发展的基础 方式，通过实验、试点和推广节能技术举措， 可以有效降低设备能耗和废弃物排放，实现节 能减排的战略目标。城市轨道交通能耗系统主 要包括车辆、供电、信号、通信、环控、防灾 报警、自动售检票、给排水与消防、设备监控 系统、安防系统、安全门、电扶梯系统等耗电 设备。通过节能设计，促进标准化建设、优化 机电设备选型，可促进节能措施在上述系统中 的应用，使现代城市轨道交通在节能技术方面 实

14、现重大创新。（1）在牵引系统节能方面，采用交流变频 变压（VVVF）传动装置使得列车调速时由附加电 阻消耗掉的电能减少，并且采用列车节能运行 图，降低牵引电机负荷，减少车辆制动能耗， 降低列车牵引系统能耗。（2）采用列车冷热一体化变频空调技术、 列车照明应用节能型光源等，降低列车空调和 照明辅助系统能耗。（3）在动力系统节能方面，空调通风系统 采用智能控制技术，采用车站空调水系统变流 量智能控制技术，推广应用再生能源或低品位 能源的空调系统等。（4）其他动力系统方面，车站自动扶梯采 用变频、相控节能技术，车辆基地采用太阳能 热水技术等。（5）在照明系统节能方面，推广应用节 能环保型荧光灯、LE

15、D丁等高效节能光源和灯 具，并采用光控、时控、模式控等智能照明控 制技术。4.3加强节能管理，落实管理节能措施管理节能是指通过建立完善的监、测、 管、控体系，来改善企业内部管理效率，并有 效地推进各种管理节能举措，实现节能减排的 目标。4.3.1设备监理、咨询服务。城市轨道交通设 备监理单位适逢其时，是从事工程咨询、项目 管理及监理的专业社会服务机构，监理业务职 责是负责工程的质量、投资、进度、安全管理 工作，从业务阶段来讲，一般从工程的设计阶 段就全面介入，历经设备采购、制造、安装、 调试、保修等各个阶段。设备监理单位应担当 社会责任，体现增值服务，在节能精细化、程 序化管理，实现节能技术应

16、用中，发挥技术和 实践优势，成为核心推动力量。在工程设计阶段，设备监理单位通过专题咨 询报告、设计咨询和审查等方式提出节能方案 和设计要求；在设备采购阶段，监理单位通过 协助建设单位招投标、组织设计联络和审查工 作、关键设备驻厂监造、对设备首件、样机和 出厂等环节进行验收，全过程控制设备采购质 量；在节能管理方面，监理的作用主要是将节 能设计落实到产品中，核实节能效果，重点验 收设备的接口配置，以期设备节能目标的实现； 在设备安装及调试阶段，监理单位通过现场监 督、质量验收等形式，对设备安装、调试质量 进行控制。设备监理htlpi.Vvv 讣av 上出设备监理单位通过工程的全过程管理，对 设备

17、的节能技术有较深的见解，能有效地推动 ?1994-2014 Chiriij AeaJouniul EkLUlonik； PublishingAll rights reserved.Focuses节能、减排、环保技术的全面实施。4.3.2 建设管理。建设单位在规划、设计阶段 就应对线路的能耗水平有比较客观的评价，有 助于线路运营后制定正确的节能目标和考核节 能工作成效。城市轨道交通在项目立项阶段应 对项目绿色建设和运营有专题论述，按规定进 行项目审批。绿色轨道交通专题论述应包括项 目概况、能耗分析、环境影响分析、项目建设 方案拟采取的节能及环保措施（技术和管理措 施）、节能及环保措施效果评估、存

18、在问题及 建议几方面的内容。此外，为了将绿色设计理 念贯穿于项目的全生命周期的各个阶段，工程 建设时，设计单位应针对绿色建设进行设计交 底。施工单位应当按照绿色建设要求进行施工。在项目验收阶段，建设单位应按绿色建设 要求进行验收。重点对建筑与装修工程、车辆系统、供电 系统、通风空调系统、其他设备以及新能源和 可再生能源技术的开发应用进行管理。如车辆 应轻量化设计，提高车辆有效利用系数，降低 单位人公里牵引能耗。车辆设备应选用高效、 低耗、节能型的产品，对空调通风设备实施智 能控制，电缆布设应接近最短路径。车辆检修 应推广采用状态修，逐步降低预防修比例，提 高车辆部件在线状态自动监测水平。供电系

19、统 正常情况下应采用双机组、双边供电（包括大 双边供电）方式，使接触网损耗最小等。施工 单位应严格按设计要求进行施工，待工程竣工 后，应满足绿色建设要求。4.3.3 运营管理。运营管理节能可从行车组 织、运输组织、设备运行管理、列车维修及培 训管理等方面考虑。（1）在行车组织方面，在正线上运行的 列车尽可能保证制动状态与牵引状态列车数量 相等，确保制动状态列车反馈的电能正好被牵 引状态的列车吸收。应确定全线总体运营规 模、合理确定列车编组、合理设置运营交路、 合理安排列车运营对数等措施有效降低车公里 能耗。并根据客流分布及车辆动态调整列车编 组，实现车辆高效利用。通过优化运行模式， 控制最高运

20、行速度，增加惰行时间。优化列车 牵引/制动匹配，减少实际停站时间等。（2）在运输组织上，应合理组织与引导 客流，最大限度提高客运服务水平，减少设备 负荷，减少周转时间，减少乘客在交通系统内 部的碳排放量。优化客运设备使用时间、数量（如闸机、自动售票机、自动扶梯），节约能 源。（3）在设备运行管理方面，建设智能化 的车站设备监控系统，提高环控系统的智能化 管理。在运行过程中不断总结经验，及时调整 设备运行参数，提高车站设备监控系统适应能 力，减少不必要的损耗，提高候车环境的舒适 度。根据车站运行特点，优化环控系统运行模 式。利用车站设备监控系统实现不同时段、不 同室外环境工况下，采用不同空调模式

21、的运行 管理方式。提高调度管理人员的专业技能，对 环控系统实时跟踪监控，并从节能角度对设备 运行数据进行统计和分析，消除影响环控系统 稳定、高效运行的缺陷和故障。（4）加强列车维修及培训管理，提高维 修人员操作技能，培养员工节能意识，做好各 用电设备的规划管理，根据列车维修项目制定 具体的节电措施，消除不必要的电耗。提高列 车司机的培训质量和效率，缩短培训时间，把 培训电耗纳入司机培训成本管理，增强成本意 识。加快淘汰高耗能、高污染内燃型地铁工程 维护车,大力加强清洁、低碳技术在城轨运营中 的运用，采用电力地铁工程维护车，减少 CO 2排 放。5结束语PLANT ENGINEERING CON

22、SULTANTS 2014.2lot All rightshttp; Avw.ri>目前，我国城市轨道交通运营总里程已突 破2000km城市轨道交通对于解决城市交通拥 堵问题发挥着重要作用。随着城市轨道交通运 营里程的不断攀升，其能耗问题也越来越受到 专家学者们的重视，我们应积极推进轨道交通 结构性和技术性节能减排，加快建立城市轨道 交通能耗评价指标体系，推动低碳技术创新和 应用推广。深化节能设计改进及创新，实现技 11? 194-2014 China Academic Jouma Elvulronic Publishintf：聚焦Focuses术节能；加强节能管理，落实管理节能措施；

23、充分发挥轨道交通运量大、速度高、准时、安 全、节能、环保的优势，从而实现城市轨道交 通可持续发展。参考文献1 深圳市地铁集团有限公司，中国铁道科学 研究院深圳研究设计院深圳市绿色城市轨道交通工 程建设与运营技术导则（征求意见稿）R.北京， 2012.2 孙宁，李照星，戴华明城市轨道交通能耗指标体系与节能措施研究J.设备监理，2011（1）： 15-18.3 戴华明，李照星，孙宁建立与创新设备监 理是促进质量发展的制度保障J.设备监理，2012（3）: 10-15.4 宋敏华.城市轨道交通节能技术发展趋势研究J.工程建设与设计，2009, （1） : 15-19.作者简介戴华明，铁科院（北京）工程咨询有限公司， 硕士，工程师。聚焦Focuses聚焦Focuses（上接第7页）提高能源利用效率，国家制定了固定资产投 资项目节能评估和审查暂行办法，规定我国 境内建设的固定资产投资项目应进行节能评估 和审查。节能评估和审查的重点，是对固定资 产投资项目的能源利用是否科学合理进行分析 评估，这就要求在项目设计时充分考虑项目所 涉及的节能技术、设备选型和设备质量等关键 内容，如果将设备监理引入到固定资产投资项 目的设计中来，对固定资产投资项目的节能将