城市轨道交通节能问题研究

刘小玲 薛亮,2（辽宁省交通高等专科学校辽宁沈阳0222大连理工大学交通运输学院辽宁大连6024）

城市轨道交通节能问题研究

刘小玲1薛亮1,2
（1辽宁省交通高等专科学校辽宁沈阳1101222大连理工大学交通运输学院辽宁大连116024）

本文以北京地铁为例，从城市轨道交通能源消耗现状入手，分析了城市轨道交通能源影响因素，提出了有效的城市轨道交通节能策略。

城市轨道交通；能源消耗；节能策略

城市轨道交通的迅速发展，缓解了城市交通压力，方便居民出行，然而也带来了巨大的电能消耗。轨道交通的能源消耗主要是电能，因此，要促进城市轨道交通可持续发展，“绿色低碳、节能降耗”将是降低运营成本的关键之一,本文以北京地铁为例做详细的分析研究。

1 城市轨道交通能源消耗现状分析

1.1 北京地铁能耗情况

北京地铁能源消费结构包括电力、天然气、外购热力、汽油、柴油等不同能源类别，其中电力消耗占能源消耗总量的80%以上。

地铁电力能源消耗随运营里程刚性需求的增加而增长，北京地铁公司电力消耗从2010年的5.79亿度增长到2015年的13.06亿度，以年均30%的能耗增长支撑了32%的运营里程增长、33%走行公里增长以及24%的客运量增长。

1.2 北京地铁牵引能耗情况

随着北京地铁运营线路的增加和地铁运力的提高，牵引用电也逐年增加，牵引用电能耗占总耗电量的比例达到55%，它是地铁节能降耗的重要工作。

表1 北京地铁2010年～2015年牵引能耗情况表

2 城市轨道交通牵引能耗影响因素分析

影响地铁列车牵引能耗的因素有：（1）列车属性，包括电机性能、再生制动能力、车体重量、运行阻力；（2）线路条件，包括线路坡度、曲线半径、站间距、车站位置；（3）运营组织，包括技术速度、追踪间隔、编组方案、满载率、列车操纵。列车属性、线路设计方案是影响牵引能耗的重要因素，而在列车属性和线路条件已经稳定的情况下，运营组织方案不仅决定客运服务水平高低，对列车牵引能耗也有直接影响。

3 城市轨道交通节能策略研究

3.1 规划设计

3.1.1 线路设计

设计地铁线路纵断面时，要综合考虑土建条件、工程造价和后期运营能耗。条件允许时，尽量采用节能坡设计；线路拐弯处尽可能采用300米以上的曲线半径；车站应尽量均衡设置，非中心城区的站间距宜大于1400米。

3.1.2 车辆选型

列车选型应在满足使用功能的前提下，充分考虑后期运营能耗及维护成本。从节能角度，应重点考虑列车的电机性能、再生制动转换效率、运行阻力参数和车体自重等因素。

3.2 运营管理

3.2.1 技术速度

提高技术速度可以节省乘客出行时间、提高地铁服务水平，但其代价是牵引单耗的快速激增，故地铁列车技术速度不应设置过高。从宏观角度，市民出行时间的节约应更多依靠科学的城市规划以及完善的交通体系建设，包括提高地铁车外换乘效率，改善换乘环境等。

3.2.2 列车运行计划

编制列车运行图，高峰时段应充分考虑再生制动反馈能量的吸收利用。通过协调前后车的区间运行时分和停站时分，使一列车进站制动的同时，另一列车处于牵引状态。平峰时段客流较少，可适当压缩停站时分，延长区间运行时分，在不影响服务水平的前提下降低列车牵引单耗。

在客流量不均衡程度较大的线路上，采用大小交路运行，可提高长交路列车满载率，加快短交路列车周转，减少上线运营列车，在提高车辆运用效率的同时降低能耗。

3.2.3 列车节能运行控制

目前ATO模式是以运输能力最大为目标的列车运行控制策略，列车运行时，在ATP防护下始终贴近线路最高限速运行。国外研究应用表明平峰时段采用ATO节能模式并不影响服务水平。可以选取示范线路进行ATO节能模式试点工作，条件成熟后进一步推广。在不影响服务水平的前提下，ATO节能空间可达15%。

3.3 管理节能措施

北京地铁把节能减排作为公司一项基本制度，纳入公司发展战略、日常生产运营管理之中，并成为广大员工的自觉行动。通过持续开展面向基层征集节能合理化建议活动，制定了33项节能措施，涉及车辆节能措施主要包括：20:30点后列车运行由ATO自动驾驶转为人工驾驶；预备车断电备用等。

另一方面，为缓解运量与运力之间日益突出的矛盾，北京地铁公司多举措提高运力。仅2015年就先后20余次对1、2、6、10、13、15号线、亦庄线、昌平线缩小行车间隔，并采取大站快车、大小交路混跑等措施，在提高线网运力同时，全网百车公里牵引单耗同比降低2.85%，单位客运周转量耗电同比下降11.1%。

结语

城市轨道交通企业作为城市重点用能单位，节能减排任务十分艰巨。城市轨道交通运营企业应深入贯彻国家节能减排方针政策，积极落实城市的部署要求，持续加大节能减排工作力度，为实现“十三五”节能减排目标做出自己的贡献。

[1]李倬，李熙，柏赟.地铁列车牵引节能方法与管理研究[J].综合运输，2015,37（1）:69-72.

[2]黄璞.ATO列车惰行模式节能应用研究[J].都市快轨交通，2016,08:52-55.