低碳技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用

1、<p>　　低碳技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】：雖然城市軌道交通在當(dāng)前所有交通方式中最綠色環(huán)保的，但其耗能量、碳排放總數(shù)量仍舊非常大。怎樣充分利用低碳技術(shù)降低耗能量、并且減少碳排放量已經(jīng)成為城市軌道交通發(fā)展過(guò)程中不得不思考的一個(gè)問(wèn)題。下面本文就從車(chē)輛輕量化技術(shù)；牽引、輔助與控制系統(tǒng)的高效率、節(jié)能化；供電系統(tǒng)的反饋儲(chǔ)能與利用三個(gè)方面來(lái)論述低碳技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用。 <

2、/p><p>　　【關(guān)鍵詞】：低碳技術(shù)；城市軌道交通；節(jié)能 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　低碳技術(shù)，其主要英文意思即：low carbon，溫室氣體的低排放量，主要是是降低CO2排放量的各種技術(shù)。其中包括：①有害物質(zhì)的較低污染及排放技術(shù)；②開(kāi)發(fā)出新型綠色無(wú)污染的能源技術(shù)；③以較小的代價(jià)確保能源消耗量較低、利用率較高的

3、技術(shù)；④CO2的捕獲、埋存新技術(shù)；⑤新型回收利用技術(shù)。將低碳技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通中，不但具有非常明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，而且還可以降低有害氣體、CO2排放量及能源的消耗。 </p><p>　　1.車(chē)輛輕量化技術(shù) </p><p>　　使用這種技術(shù)，首先需要確保車(chē)輛能夠正常使用，然后采用各種辦法降低列車(chē)重量，縮減其運(yùn)行途中的能源消耗、運(yùn)行周期成本等。根據(jù)西安北客站至機(jī)場(chǎng)鐵路項(xiàng)目可行性研究報(bào)

4、告中車(chē)輛選型分析可知，車(chē)輛的重量每減輕1噸，每年就可以節(jié)約8000kw/h的電能，降低CO2的排放量約6.3噸。而使車(chē)輛的整體質(zhì)量變輕，最重要的是讓車(chē)體變輕，因車(chē)體在車(chē)輛重量中占很大比例，所以，選用輕量化的材料是降低車(chē)體重量的有效方法。 </p><p>　　其一，在設(shè)計(jì)車(chē)輛時(shí)就要選用性能較好的牽引電機(jī)、主逆變器功率等，當(dāng)滿足一定的運(yùn)營(yíng)速度時(shí)要盡可能用小功率零件，避免出現(xiàn)功率太大引起的車(chē)整體重量增加或者資源浪費(fèi)的

5、情況[1]。如：工程師們?cè)谘芯可虾５罔F11號(hào)線北段工程應(yīng)該用何種技術(shù)時(shí)，在保證旅行速度為37km/h的基礎(chǔ)上，需要合理放寬啟動(dòng)加速度方面規(guī)定，將速度從0.5m/s2減少為0.4 m/s2，同時(shí)讓牽引電機(jī)功率從240kw減少至200kw，而每一個(gè)單臺(tái)電機(jī)質(zhì)量就相應(yīng)地減少75kg。 </p><p>　　其二，需要優(yōu)化牽引系統(tǒng)的通風(fēng)方式。運(yùn)用強(qiáng)迫風(fēng)冷的牽引系統(tǒng)可大大降低設(shè)備本身質(zhì)量，與同等功率的vvvF地鐵牽引變流器

6、相比，強(qiáng)迫的冷風(fēng)要比自然走勢(shì)的冷風(fēng)降低800kg左右，同時(shí)還能提升車(chē)輛再生制動(dòng)能力。但采用這種主要方式也要消耗一定數(shù)量的能量，故在設(shè)計(jì)車(chē)輛時(shí)需要綜合考慮，找出最佳的通風(fēng)冷卻方法。 </p><p>　　其三，零部件集成化。在設(shè)計(jì)車(chē)輛的過(guò)程中，針對(duì)車(chē)下高低壓箱、制動(dòng)設(shè)備、輔助逆變器等盡可能用集成安裝，以避免分散安裝帶來(lái)重量增加的問(wèn)題[2]。比如：可以將制動(dòng)模塊與各種不同的制動(dòng)風(fēng)缸集成安裝，輔助逆變器與充電機(jī)集成于同

7、一個(gè)箱體等，這樣能夠大大降低設(shè)備骨架重量。 </p><p>　　其四，可以在車(chē)下面放置設(shè)備箱，立柱扶手、內(nèi)裝材料均選用鋁合金材料，減輕每一節(jié)車(chē)的重量，采用C型導(dǎo)槽懸掛。可以肯定的一點(diǎn)是：在用車(chē)輛輕量化技術(shù)時(shí)，必須要保證車(chē)輛運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，當(dāng)進(jìn)行一系列詳細(xì)的計(jì)算研究后才能實(shí)施。 </p><p>　　2.牽引、輔助與控制系統(tǒng)的高效率、節(jié)能化 </p><p>

8、　　其一，可以提升牽引電機(jī)、主逆變器等相關(guān)零部件的效率。在一般情況下，直流牽引電機(jī)效率低，只能達(dá)到（0.90~0.91），但是如果采用交流牽引電機(jī)，效率就能達(dá)到（0.92~0.93），當(dāng)前用的新型永磁同步電機(jī)效率會(huì)更高，為0.97.主逆變器若用大功率的零件可降低能量運(yùn)輸消耗，而新型的逆變器其能量輸送效率可以達(dá)到0.99左右[3]。同時(shí)也要提升齒輪傳動(dòng)的效率，這樣才能全面提升牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。 </p><p>

9、　　其二，進(jìn)一步提升再生制動(dòng)能力。在城市軌道交通中，車(chē)輛停站，相應(yīng)的牽引電機(jī)就會(huì)從電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)狀態(tài)，因?yàn)橹髂孀兤靼衍?chē)輛運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成再生電能，反饋給了電網(wǎng)，倘若在同一個(gè)供電區(qū)間內(nèi)其它車(chē)輛需吸收能量，那反饋的能量就揮別需要能量的車(chē)輛吸收，這就能節(jié)約一定數(shù)量的能源。因此，設(shè)計(jì)車(chē)輛時(shí)，必須考慮到如何增大車(chē)輛的再生制動(dòng)能力，避免能量的損失。 </p><p>　　其三，車(chē)輛中空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置必須依據(jù)載客人數(shù)、

10、CO2含量及自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量。通常而言，車(chē)輛中，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)所消耗的能量占據(jù)整個(gè)輔助系統(tǒng)能量消耗的85%，甚至以上。因此，為了進(jìn)一步降低空調(diào)的耗能量，需要適時(shí)采用節(jié)能型的空調(diào)，以自動(dòng)調(diào)節(jié)新風(fēng)。城市的早晨、夜間車(chē)輛載客人數(shù)不多，此時(shí)降低車(chē)廂中含有的新風(fēng)量就可以避免流失一定量的冷/熱氣流。 </p><p>　　其四，可以選用節(jié)能型LED光源，這種光源光效高、壽命長(zhǎng)，如果將其運(yùn)用在城市軌道交通中，每個(gè)20W的LED照明模

11、型就能替換掉36W的熒光燈管，節(jié)約能源達(dá)到41.5%以上，平均每年就能節(jié)約電能總量將超過(guò)40萬(wàn)kw/h。 </p><p>　　3.供電系統(tǒng)的反饋儲(chǔ)能與使用 </p><p>　　在城市軌道交通中，車(chē)輛制動(dòng)停車(chē)過(guò)程中，需要向電網(wǎng)回饋能量。當(dāng)電網(wǎng)吸收能力不強(qiáng)時(shí)，很多余下的能量就會(huì)被消耗在車(chē)輛自身系統(tǒng)攜帶的制動(dòng)電阻上面，或者是摩擦空氣的制動(dòng)方面，利用能量的效率就會(huì)被大大降低。而若在供電電網(wǎng)中增

12、設(shè)儲(chǔ)存能量裝置，其多余的能量就會(huì)快速地被儲(chǔ)存在這個(gè)裝置中，比如：超級(jí)電容裝置。當(dāng)遇到車(chē)輛需提速行駛時(shí)就會(huì)被釋放出來(lái)，這樣就節(jié)約了能耗。但是電容儲(chǔ)能裝備的儲(chǔ)存量也是有限的，一般用在客流量較小的通行線路及輕軌車(chē)輛中，一旦軌道交通線路的運(yùn)量很高，就需換用更高容量的裝置[4]。如：新加坡這個(gè)城市的地鐵供電系統(tǒng)使用逆變裝置時(shí)，若車(chē)輛再生回饋的能量無(wú)法被電網(wǎng)充分吸收，逆變裝置就會(huì)自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)壓提高運(yùn)行工作，把多余的能量反饋進(jìn)供電變壓器或相應(yīng)的中壓供電

13、系統(tǒng)。 </p><p>　　現(xiàn)階段，我國(guó)還未大量開(kāi)展有關(guān)節(jié)能使用的研究、實(shí)驗(yàn)工作，這是由于城市軌道交通運(yùn)營(yíng)的公司對(duì)節(jié)能投入、產(chǎn)出未產(chǎn)生清晰的定量認(rèn)識(shí)。但是國(guó)際上新的節(jié)能模式正在被推廣使用，這種模式是一種將現(xiàn)有的能源耗量當(dāng)作基礎(chǔ)，當(dāng)和用戶簽訂完能源使用管理合同之后，再用節(jié)能技術(shù)、新型設(shè)備節(jié)能等方法，來(lái)獲得最大節(jié)能效益的新型服務(wù)模式。 </p><p>　　總之，低碳技術(shù)在城市軌道交通中具有

14、廣闊的應(yīng)用前景，當(dāng)前世界各個(gè)國(guó)家為了解決緊張擁擠的城市交通問(wèn)題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保交通，都在不遺余力地推廣城市軌道交通，希望能夠?qū)崿F(xiàn)降低能源消耗數(shù)量、同時(shí)減少CO2排放量的目標(biāo)。相信未來(lái)隨著城市軌道交通的發(fā)展，低碳技術(shù)將會(huì)越來(lái)越受到人們的歡迎。 </p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】 </b></p><p>　　[1]陸鍵.當(dāng)代世界城市低碳本位的交通戰(zhàn)略[J].

15、上海城市管理. 2011(01):23-24. </p><p>　　[2]馬麗宣,汪瑩.對(duì)城市交通發(fā)展的思考[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì). 2008(19):225-226. </p><p>　　[3]黃少卿.低碳交通模式及其在現(xiàn)代都市的普及——以上海為例[J].上海城市管理. 2010(04):42-43. </p><p>　　[4]伍勇.升級(jí)整合,城市公共交通