地铁节能设备的研究与应用
引言/PREFACE
随着国民经济的快速发展以及城市居民出行需求的日益增长，各大城市都在大力建设以地铁为代表的轨道交通项目，地铁相对于其他城市公共交通工具具有单位运能能耗小、节约地面土地资源、运量大等不可替代的优势，随着我国城市化进程的加速发展，越来越多的一线、超一线城市依赖于地铁作为城市交通疏解的第一选择。
正因为地铁运量大，地下车站通风动力照明设备较多，导致地铁线路的耗电总量也十分巨大。根据国内建成线路的运营调查，对于20公里的地铁线路，车站设空调的线路年用电量约8000万kW·h，而车站设空调的南方城市线路年用电量可达1亿kW·h。因此，在当前我国建设节约型社会、绿色环保行业的背景下，分析和研究地铁的节能技术措施显得尤为重要。
长沙轨道交通绿色节能理念
精品地铁经营地铁人文地铁安全地铁绿色地铁
CONTENTS 目录
01
02
03
04 地铁车站能耗分布车辆节能技术应用供电端节能技术应用空调端节能技术应用
PART 01
地铁车站能耗分布
电力是地铁消耗的主要能源，地铁供电来自城市电网，通过地铁供电系统实现变换和传输。
主要包括正线列车运营消耗的电能、车辆段列车出入库消耗的电能、列车试车和试验所消耗的电能等。
主要包括保障车站可靠运营要求的设备系统，为乘客提供良好乘车环境的设备系统及商业用电等。
电力能耗
牵引供电系统
车站动力照明系统
电力能耗
牵引供
电系统
车站动力
照明系统
45%
弱电系统
已运营长沙地铁2号线全长26.579千米共23个车站，2016、2017年总能耗约为1.04亿、1.07亿 kW·h ，属于典型的南方地铁线路，车站用电能耗随着客流数量和空调季节的变换显著变换，其中牵引供电能耗在不同月份占比在39%-47%之间。
PART 02
车辆节能技术应用
长沙地铁自首条线路
车
LED
节电
度。
2015
线使用的永磁同步电机成功交付。这是国内永磁牵引技术首次在地铁上得到成功商业应用，为我国城市轨道交通开辟了新的典范。
号线开始车
辆采用变频空调，变频空调可
实时调整压缩机运行频率和电
子膨胀阀开度，合理控制冷量
输出，避免压缩机频繁启停，
达到节能效果。
长沙地铁在线路设计时加入了
节能坡的设计，即将车站建在
一个小坡上，车站本身会比列
车运行的隧道区间高，从而形
成一个小坡，地铁业内称为高
站位、低区间。
节能措施
LED灯具
永磁电机变频空调
节能坡
节能坡
永磁牵引系统
永磁牵引系统永磁电机与异步电机的区别
总结 通过实地的测量，永磁牵引列车确实有比较好的节能效果，但永磁牵引列车及异步牵引列车能耗统计分析受到客流、网压等外部环境的影响，数据有一定的误差。后续，我们将继续跟踪永磁牵引列车轮对磨耗及能耗情况，为更真实、客观的反映永磁牵引列车的运行情况提供基础数据。 永磁牵引系统 性能表现与节能效果
运营性能表现情况 能耗情况
为更好的了解永磁电机的节能情况，通过选取四列异步电机的电客车（01-02,15-16,25-26、35-36车）和永磁电机的电客车（45-46车）能耗情况进行统计及对比分析。 能耗记录仪 能耗记录仪箱安装在带受电弓的动车车底，通过采集受电弓端的电压值和电流值，计算电客车的总能耗值（牵引能耗+辅助能耗-再生能量）。 数据采集 我们统计了载客后异步牵引列车01-02、15-16、25-26、35-36车及永磁牵引列车45-46车正线运营7个月的能耗记录仪数据及公里数，得到平均数值：异步牵引列车每公里能耗（总能耗/运行里程）约为10.52Kwh/Km ，永磁牵引列车每公里能耗约为7.47 Kwh/Km 。
能耗数据分析 通过能耗记录仪统计的能耗值分析，载客运营后永磁牵引列车每公里节约总能耗10.52-7.47=3.05Kwh/Km ，相比异步牵引列车约节约29.0%左右。 自搭载了永磁牵引系统的列车于投入运营后的3个月内，我们对列车的使用性能进行了跟踪，列车质量表现情况良好，共发生故障19次，其中涉及牵引及控制系统实质性故障1次（制动电阻风扇相关的接触器因触点接线不良导致不能正常启动），占总故障的5.3%，未发生影响行车安全的故障。
1、永磁牵引列车45-46车载客运营过程中与信号系统配合良好，未发现冲标及欠标情况。
2、与异步牵引列车相比，牵引性能满足运行图的使用要求。
3、司机及乘客反映永磁牵引列车冲动、平稳性、舒适度方面与异步牵引列车无异。
4、永磁牵引列车制动性能满足使用要求，与异步牵引列车一致。
5、通过调研司机永磁牵引列车及异步牵引列车使用情况，一致认为其手动操作平滑、无抖动及指令延时情况。
PART 03
供电端节能技术应用
1
35KV双向变流型再生电能吸收装置
长沙地铁1号线一期工程全长23.627km,设19座地下车站和
1座高架站。正线设置9座牵引降压混合变电所，每座牵引降
压混合变电所设置1套双向变流型再生电能吸收利用装置，并
于2016年6月28日开通试运营后全部投入运行。通过近10个
月的运行验证，设备运行稳定，节能效果显著。
长沙地铁1号线一期工程为国内双向变流型再生电能装置正式运营线
路首次全线采用，具有极大的示范作用。
并且长沙在建的3、4、5号线及后续线路都会全线采用。
