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引言
城市軌道交通通常是以電能作為動力，以實現運輸客流的目的。現階段，我國城市軌道交通主要包含：地鐵、有軌電車、輕軌、市郊鐵路等。至2017年末，我國內地累計已有34個城市開通軌道交通并投入運營，運營里程達5033km，有62個城市的軌道交通線網規劃獲批；至2020年，全國規劃軌道交通的城市達79個，規劃總里程達13385km。雖然城市軌道交通較同等運力的其他交通方式而言能耗少，但其運營里程長、運量大，總耗電量大，為降低運行成本，提高經濟效益，需采取有效節能措施。
1.軌道交通能耗組成
城市軌道交通系統是由車輛系統、通信系統、信號系統、供電系統、車站系統等組成，其對電力資源及水資源的需求量較大。城市軌道交通也被稱為“電老虎”，主要耗電系統就是車輛牽引系統和車站設備系統。據調查，車輛牽引供電系統能耗約占整個城市軌道交通系統總能耗的45%。其中，車輛制動過程中產生的動能并未被回收，造成了能量浪費，此部分損耗的電力資源大約占制動能量的40%。部分地區夏季溫度較高，軌道交通中的空調系統需運行5~6個月，此時段的用電量約占軌道交通系統全年用電量的30%。車站電扶梯、照明的能耗約占系統總能耗的20%。另外，若城市軌道交通系統建設過程中未嚴格依據設計要求或相關規范進行施工，將直接影響軌道交通系統運行過程中的節能效果。
2.城市軌道交通供電系統節能措施
2.1在設計過程中使用仿真分析軟件
隨著城市軌道交通行業的發展，城市軌道交通供電系統仿真分析軟件也逐漸完善，較為出名的就是Netomac軟件。此軟件的主要作用是模擬列車運行情況及牽引供電設備運行情況。仿真分析軟件則可及時監測并分析列車牽引分析、列車供電和電流曲線等數據，進而在設計階段保障軌道交通系統的節能效果。
2.2選擇節能型設備
為實現節能降耗的目的，需選擇具有節能效果的電氣設備。及時，需選用高效、低能耗、噪音較小的自冷干式變壓器作為牽引變壓器，究其原因為：與風冷式變壓器相比，自冷干式變壓器消耗的電能較少。第二，由于軌道交通系統中需要配置大量配電變壓器設備，其總能耗較大，因此為降低變壓器能耗，需選用節能型配電變壓設備，如：卷鐵心配電變壓器、單相配電變壓器等。相較于常規硅鋼片變壓器而言，非晶合金變壓器的節能效果較好，可有效提升軌道交通系統節能效果。第三，為實現節能降耗的目標，需選擇2次側電流為1A的電流互感器。
2.3優化牽引直流系統運行方式
通常情況下，城市軌道交通牽引供電系統使用的是直流供電方式。為降低接觸網損耗，一般牽引變電所及接觸網均會使用雙機組運行及供電方法。在選擇整流機組運行方式時，需詳細分析有功功率損耗量、無功功率損耗量，以保障整流機組運行方式的合理性（通常選用2臺整流機組并聯運行方式）。為減少牽引網損耗實現節能降耗的目標，在保障負載率及諧波符合要求的情況下，可關閉1臺牽引整流機組，使用單機雙邊供電方式為軌道交通系統供電。
2.4使用智能照明系統
調查發現，用電成本約占城市軌道交通系統運營成本的40%。現階段，一些城市的軌道交通系統仍采用粗放式管理方式，此方式對實現節能降耗目標不利。因此，需優化照明配電及控制設計，以保障照明系統節能效果。為實現這一目標，在建設軌道交通系統時，需選用高效、節能燈具。在軌道交通系統中使用智能照明系統與高效、節能燈具，可實現節能目標，同時還可節約軌道交通系統運營成本。比如：200個常規照明燈具的耗電量為400kWh，若使用LED節能燈的耗電量為238kWh，由此可見使用節能型燈具可有效節約電力資源。針對已建成投入使用的城市軌道交通，為降低其照明系統耗電量，需依據功能分區及使用要求，合理使用集中控制、分散控制及自動控制方法，依據實際需求開啟或關閉燈具，以實現節約電力資源的目標。
2.5無功補償及防止過補償
除上述幾點之外，在設計、建設供電系統時，還需充分考慮低壓無功補償的問題。通常情況下，動力照明配電系統中感性負載的無功容量較大，因此無功損耗較大。為實現節能降耗的目標，在設計供電系統與動力照明配電系統時，需充分考慮無功補償策略，嚴格控制無功損耗。為避免變電所出現無功電容過補問題，可通過在變電所處配置有源濾波裝置，實現治理諧波、電壓補償等目標。
2.6采用再生制動系統
再生制動系統形成的電能可輸送到架空線路上，從而供給其他列車。使用此系統可有效降低電能損耗，提高電力資源利用率。但是再生制動系統產生的電流也將影響電壓的穩定性。若同一線路區段上沒有其他車輛運行，再生制動系統形成的電流將通過制動電阻損耗。若此部分電流未得到充分利用，將浪費大量能源。因此，可利用能量存儲設備將這部分電流存儲起來。利用能量存儲設備將能量存儲在列車或線路兩側，也可避免再生電流影響電壓的情況。在列車加速時，可使用存儲在列車上的能量，以免架空線路，導致電壓下降過多。
2.7其他設備系統節能措施
2.7.1自動售檢票系統節能措施
在城市軌道交通系統中，自動售檢票系統具有節能潛力，因此為實現節能降耗目標，可在保障自動售票機功能的基礎上，使用節電計算機操作系統。在選擇車站終端設備時，需盡量選擇高效、節能型設備。閘機設備、導向設備、自動售票機等設備的LED顯示屏可采用高效、節能型LED設施，可有效節約電力資源。
2.7.2自動扶梯節能措施
在自動扶梯設置變頻器，不僅可降低扶梯的機械損耗，還可降低配電網的線路損耗。若無人乘坐自動扶梯，可將扶梯設置為節能運行情況。若有人乘坐自動扶梯，則確保扶梯由節能運行狀態轉換為額定運行速度。
3.結語
綜上所述，城市軌道交通運行中將消耗大量電力資源，為實現節能減排的目標，需采取節能措施，降低城市軌道交通對電能的需求。需在城市軌道交通系統中使用先進技術、新產品，提高資源利用率，降低軌道交通運營成本，推動城市軌道交通行業穩定、健康發展。