深圳地铁3号线电客车PPIISS客室LCD屏节能改造

宋 福 陈富东

深圳地铁3号线电客车PPIISS客室LCD屏节能改造

宋 福 陈富东

摘 要：在简要介绍深圳地铁3号线电客车乘客信息系统（PIS）功能及客室液晶显示屏（LCD）电源控制原理的基础上，结合3号线列车出入库流程、检修作业项目、运营时刻表等生产组织情况，经过分析、计算，对PIS客室LCD屏进行节能改造的可行性、必要性以及预期效益等进行了论证，对新车设计有一定的借鉴意义。

关键词：地铁车辆；PIS；LCD屏；节能；改造

宋 福：深圳市地铁集团有限公司运营总部车辆中心，工程师，广东深圳 518173

1　深圳地铁3号线电客车PIS

1.1系统概要

深圳地铁3号线电客车PIS包括多媒体和车载广播等子系统，可实现多媒体信息播放、列车到站广播、动态地图显示、客室状态实时监控及上传等功能。系统处理后的多媒体及到站信息分别显示在安装于客室的LCD屏上，客室实时监控画面显示在司机室CCTV监控屏上，同步上传于车站警务室。

1.2电客车客室LCD屏

深圳地铁3号线电客车PIS客室LCD屏，左侧为运营屏，用于显示到站信息，右侧为媒体屏，用于显示多媒体信息。LCD屏安装于客室门区盖板上，每个门区盖板安装2块，全列车共96块，额定功率为30 W。LCD屏随列车蓄电池激活同步点亮，电源为单车控制，电源开关分别设置在每节车客室电气柜内。

2　客室LCD屏节能改造

2.1LCD屏节能改造的必要性

深圳地铁3号线电客车在正线运营时LCD正常显示，为乘客提供媒体信息和车辆到站等信息。列车非运营情况下，客室LCD屏只是一个耗能部件，并不发挥实际作用，可关闭，以节省电能，同时延长LCD屏使用寿命。

列车非运营情况主要包括正线及库内应急、计划修、出入场以及运营结束库停等，非运营情况下电客车LCD屏功耗粗略计算如下。

2.1.1正线应急备车和库内应急备车客室LCD屏耗能

为保证正线运营秩序，降低车辆故障后对运行图的影响，参照行业做法，深圳地铁车辆中心规定每天列车运营期间正线（两端终点站存车线）及车库（检修库及停车场）内分别摆放2列应急备用车，备用车处于激活状态，满足随时发车条件。线备车和库备车每天LCD屏消耗电能如表1统计。

表1　备用列车每日客室LCD屏耗能统计

2.1.2计划修电客车客室LCD屏耗能

按照深圳地铁3号线目前的生产安排，每天进入计划修修程的电客车约为6列，检修人员每天工作8 h，其中约一半时间为无电检修作业，检修作业完毕，列车处于送电状态（以20 h计），客室LCD屏耗能为：

96×30×20×6=345.6（kW.h)

2.1.3电客车空车出、回库客室LCD屏耗能

按照深圳地铁3号线现有运营时刻表，每天上线列车数为34列，空车出、回场过程中客室LCD屏均为开启状态，每列每天空车出、回库占用时间约1 h以上，期间客室LCD屏耗能为：

96×30×1×34=97.92（kW.h) 2.1.4 运营结束库停列车客室LCD屏耗能

深圳地铁3号线实行双日检，电客车运营结束后，约有每天上线列车数一半的列车无需任何检查（故障车除外），直接停放在停车库内进入热备状态，另外，一般列车进行完双日检修程后进入热备状态，热备车每天LCD屏消耗电能如表2统计。热备是指为减少电气元器件故障（继电器、接触器卡滞等），非运营状态下列车保持激活状态，以减少电客车出库故障对运营秩序影响的做法。

2.1.5列车在非运营工作状态下客室LCD屏总耗能

按照深圳地铁3号线现有运行图，列车在非运营工作状态下每天LCD屏总耗能为:

198.72+345.6+97.92+383.04= 1 025.28（kW.h）

由于客室L C D屏随列车蓄电池激活同步点亮，却只能操作每节车客室电气柜的电源断路器空开（4QF25、4QF26）来关闭，无法在司机室集中关闭全列车的LCD电源，导致非运营情况下LCD屏开启，造成大量电能浪费。除此之外，LCD屏长期处于工作状态，会缩短屏幕使用寿命，增加维修成本。综合以上因素，客室LCD屏进行节能改造，实现电源集控开关是非常必要的。

2.2LCD屏节能改造技术分析

2.2.1理论分析

本着不改变原有设计，不影响原有设备性能，尽量减少改造复杂程度的原则，同时结合公司非运营状态的列车，必须关闭客室照明及空调（特殊情况除外）的规定，制定的初步方案如下。

在每节车电气柜内加装L C D屏集控接触器，从电气柜DC110V母线端子排上引出DC110V正线，接入原有照明接触器常开辅助触点，经该触点的出线接入集控接触器线圈电源，集控接触器主触头串在客室LCD屏电源开关与LCD屏电源模块之间，电气原理图如图1所示。

上述方案集控接触器线圈通断信号由照明接触器辅助常开触点给出，利用既有车照明控制开关控制LCD屏电源通断，实现LCD屏电源控制与照明联动，即照明开启LCD屏同步开启，照明关闭LCD屏同步关闭。

表2　热备车每天LCD屏消耗电能统计

图1　改造后LCD屏电源控制原理图

经查阅资料，原有照明接触器的辅助触点最大可承受约1 A的电流，而加装的集控接触器吸合电流50～100 mA，远小于照明接触器辅助触点的承受电流，不会对既有接触器产生影响，同时也不会增加既有照明控制开关的负载。现场调研发现客室电气柜内靠近照明接触器处有多余空间可以加装接触器。结合电气原理图初步测量，加装接触器后只需增加3根长度约60 cm、线径为1.5 mm2的接线即可实现，上述方案理论上可行。

2.2.2接触器选型

通过现场调研得知，客室LCD屏电源开关为容量6 A的直流断路器，因此，只要选择主触点容量大于6 A的直流接触器即可，通过查阅相关手册，选用施耐德的LC1D12FDC型接触器，该产品为成熟通用产品，容易购买，无需特殊定制。

2.2.3改造风险评估

按照上述方案改造，较改造前存在的唯一风险就是加装的LCD屏集控接触器故障后会导致其所在车厢LCD屏黑屏，无法显示相关信息。经过分析调查，改造所用的施耐德的LC1D12FDC型接触器为成熟产品，目前电客车上大量使用，查阅运营以来的故障信息，未发现因接触器本身原因导致列车相应系统无法正常工作的现象。因此，只要按照相关规定开展检修维护作业，改造风险处于可控范围内。

2.3电客车客室LCD屏节能改造试改经过充分的理论分析和现场调研，确认对既有车进行LCD屏节能改造不会对现有各部件功能产生影响后，按照既定的方案（接线示意图如图2所示），先行对一组车LCD屏进行了节能改造试改，改造后的现场情况如图3所示。

表3　LCD屏节能改在成本统计表

图2　LCD屏节能改造接线示意图

图3　LCD屏节能改造现场图

3　投资回报分析

按照上述方案改造，每列车（6节编组）需加装接触器6个，接线端子36个，线径1.5 mm2的电缆约18 m，不计算人工成本，每列车改造成本约2 496元。完成全部43列车客室L C D屏节能改造共需投入107 328元（表3)。按照之前计算，LCD屏节能改造后每天可节约电能1 025.28 k W.h，电费按0 . 9 元/(k W.h)计算，每天可节约电费922.75元，约117天可收回投入成本，改造后每年可节约电费约33.68万元。

4　结束语

通过精细化管理，对既有列车进行分析、论证，开展技术节能改造，可进一步降低运营维护成本。同时，在新车设计时注重节能细节，全面考虑，也可减少后期运营维护成本，提升列车品质。

参考文献

[1] 长春轨道客车股份有限公司. 深圳市轨道交通二期3号线工程车辆使用维护手册[G].2010.

[2] 韩国现代ROTEM公司. 深圳地铁三号线辅助电源容量计算书[G].2008.

[3] 施耐德电动机启动与保护产品选型手册[G].2008.

责任编辑 冒一平

Energy Saving Reform on LCD Screens on Train in PIS of Shenzhen Metro Line 3

Song Fu, Chen Fudong

Abstract:Taking into consideration of train entry and exist depot process, repair, and operation timetable and production organization on Shenzhen metro line 3, through analysis and calculation, the paper verifi es the feasibility, necessity and expected benefi ts of energy saving reform on passenger compartment LCD screens of PIS.

Keywords:metro vehicle, PIS, LCD screen, energy saving, reform

收稿日期2014-03-19

中图分类号：U293.25