对地铁建设中的线路、行车组织、列车运行方式、供电系统等方面的节能措施进行了介绍,阐述了地铁屏蔽门的安全节能环保功能,提出了地铁建设中集中供冷方面的方案,并对地铁工程中的细节问题进行了论述,为地铁的建设提供了参考依据。
当今社会能源的有限和短缺这一事实已被大家所公认,所以节能这一概念现在已经深入人心,并且早已采取一系列的措施加以改善。在我国各大城市开始纷纷建设地铁工程的同时,要考虑到这么大投资的大工程的节能问题与一些细节化的东西。
所谓建筑节能,其含义比字面上的意义要丰富、深刻得多。其说法分为三个阶段:最初就叫“建筑节能”;但不久即改为“在建筑中保持能源”,意思是减少建筑中能源的散失;近来则普遍认为:“提高建筑中的能源利用率”,也就是说不是消极意义上的节省,而是从积极意义上提高利用率。
1 节能措施体现在不同的方面
首先考虑线路节能问题,优化线路节能坡地铁线路理想的纵断面是将车站设在纵断面的凸形坡段上,使列车进站时上坡,将动能转化为势能,列车出站时下坡,再将势能转化为动能,这样有利于减少能量消耗,达到节能的目的。
行车组织方面,针对三号线的客流特点,特别是初、近期客流量不是很大的情况下,非高峰时间将减少每趟列车数量,每趟以三辆车作小编组运行,以增加列车运行密度。这样不但提高服务水平,而且减少空跑浪费能源。
选用高效节能车辆。选用交流电机具有效率高、故障率低的优点。同时采用VVVF调速系统,该系统为变频调速,利用再生制动,可使列车在进站制动时电动机的工作原理变为发电机,将列车制动时的动能转变成电能。
列车运行方式节能设计自动驾驶ATO曲线,在行车组织方面,除了高峰小时段采用大编组紧密运营以外,在非高峰时间内,采用小编组紧密运营,延长列车运营间隔时间的方法。
供电系统节能:
1)轨道交通采用110/33kV两级电压制式,与采用10kV单级电压供电相比,线路和变压器损耗均可以减少。直流牵引网继续采用1500V供电制式,与750V制式相比,使得牵引变电所数量减少,牵引网的电流也较小,所以可以大量地降低变压器和接触网的电能损耗。
2)选用高效低耗的电气设备,变压器选用损耗低的干式变压器。
3)合理布置变电所的位置。
2 地铁屏蔽门的安全节能环保功能
地铁屏蔽门系统是现代化地铁工程的必备设施,乘客跳下轨道捡拾物品或不小心从站台跌落轨道的险情也时有发生,为保证乘客安全,应该沿地铁站台边缘设置,将列车与地铁站台候车室隔离。
地铁安装屏蔽门系统后,不仅可以防止乘客跌落或跳下轨道而发生危险,让乘客安全、舒适地乘坐地铁,而且屏蔽门系统作为一种高科技产品所具有的节能、环保和安全功能,减少了站台区与轨行区之间冷热气流的交换,降低了环控系统的运营能耗,节约了运营成本。可以有效地保证乘客和行车的安全,同时也节约了大量能源。
据了解,装设站台屏蔽门后可避免大量冷气进入隧道,减少列车刹车时所散出的热量进入候车区域,并减少站台出入口由于列车活塞作用吸入大量新风所形成的负荷。另外,屏蔽门的安装将地铁站台公共区与隧道轨行区完全隔离,这样能大大减少车站的冷气通过隧道而散失,达到节能的目的。
此外,由于地铁屏蔽门隔离了站台与轨道,减少了列车进站时对站台候车乘客带来的噪音影响,为乘客提供了一个舒适的候车环境,更重要的是屏蔽门有效地防止了乘客掉、跳轨道事故的发生,并降低了人工成本,减少了对站台工作人员的数量要求,让地铁的日常运营管理所需费用减少。使用屏蔽门后广州地铁二号线的站内工作人员只需80人,而国内其他城市的地铁站内工作人员需要多达两三倍,采用地铁屏蔽门已经成为国内地铁节能的重要方法。
屏蔽门有如下几种形式:
1)高式安全门,顶部弧形钢固定;
2)全高式封闭、大玻璃门体;
3)半高式安全门,方便地面站通风。
3 在地铁的建设计划中要使用环保、节能材料
使用环保、节能材料无论对运营成本还是投资方都是一笔很大节省。在照明上要在保证照明效果的条件下减少电能功率的输出,据了解,广州地铁是国内首家采用的这种新型环保车站灯箱,这种产品已获得8项国家发明专利,采用的是12封灯箱8支灯管照明技术,与国内地铁界普遍采用的12封灯箱12支灯管照明相比,更具优越的性能。
据介绍,采用这种灯箱技术可以有效提高广告效益,实现灯箱照明无光斑化和灯箱照明高亮度化,充分保障色彩还原,让灯箱整体效果更加节能,一年可节约成本204.2万元人民币。而且整体效果通透美观,使广告客户的广告发布效果更好,还能改变传统灯箱出现的光照肋骨纹现象,使广告画面色彩更加统一。
4 集中供冷节地少污染
地铁是世人公认的“绿色交通”,以广州地铁为典型和榜样。地铁一号线各车站通风空调系统的冷冻站占用了车站地铁空间的建筑面积,设置于地面上的冷却塔一般都在风亭出入口等部位,地铁空调的排风口有的离民居较近,影响了居民的正常生活,因此,二号线在建设之初就提出了少拆迁、少扰民的主导思想。在分析和总结一号线通风空调工程的基础上,广州地铁有关工程技术人员多次考察了香港以及开罗等地的地铁在这方面的解决措施,综合多方面因素,提出了在地铁二号线使用集中供冷系统的方案。但此方案从论证到实施遇到了许多难题:集中供冷要长距离输送能量,耗能大,投资并不比单独供冷有优势,此外控制程序复杂,自动调节的困难加大。但集中供冷具有减少占地空间、通过合理的设置冷冻站可减少热污染对居民的影响等不可替代的环保功能。
针对能量输送的管路长,集中供冷系统能耗较大这一难题,广州地铁二号线集中供冷系统大胆地采用了大温差技术,终究获得成功。并采用了变频节能技术,有效降低系统运行费用。在节约土地资源的同时,又美化了环境,减少了车站环控机房的面积,降低了车站的规模,节约了工程投资,缩短了建设工期。
5 地铁工程的细节问题
动扶梯考虑变频调速的节能通过感应装置,在有人乘坐扶梯时,扶梯以正常速度运行。当无人乘坐时,通过变频调速,降低扶梯运行速度,从而达到节能的目的。
站厅、站台照明设施的节能对于站厅、站台的照明,采用多路交叉供电,应能节省更多的电能。按照设计规范的照度标准配备照明设施,但运营时通过节能运行模式,采取打开一部分照明灯,关闭一部分照明灯的办法来达到节能的目的。
从地铁的建筑布置看每一个室外出口都不要和地面齐平,要进入地铁口,必须要踏上三级台阶,然后再往下进入地铁站。这三级台阶的作用不容忽视,在下雨天它可以阻挡雨水倒灌,从而减轻地铁的防洪压力,从而避免雨天被淹的惨剧,地铁的每一个出口都应设置一个弯,不要直接通到室外,这样表面看来是对出口的复杂化,但如果从减少能量损失的角度来看是非常合理的,这样可以大大减少地铁站台和外部的热量交换,从而减轻了空调的压力,从而大幅度节省了电能的输出。
站台最外边应用金属装饰,里面又用黑色大理石嵌了一条边,在里面铺设同一色彩地砖。这样的装饰,给予乘客心理上暗示,从而使所有的人都会下意识地站在地砖所在的范围内,和地铁保持了大约50cm的距离,保证了乘客的安全。
站台的宽度不宜过窄:较窄的站台,也使乘客无法看清楚对面的本站站牌,容易坐过站。尤其是一二层的楼梯较窄,高峰时间会非常拥挤。
在设计的时候应有站台门,地铁到达的时候,地铁门和站台门会对准,同时打开。没有地铁的时候站台门关闭。这进一步保存了站台的热量,节省电费。同时也保证了旅客的安全。
我国目前仅有5个城市开通地铁,但到2025年这个情况将会有很大变化,到时我国沈阳、大连、成都、西安、苏州、杭州、武汉、重庆等30个以上的大中城市建成地铁交通网,地铁将成为大中城市的主要交通网。同时,地铁的节能课题以及地铁建设中的一些细节问题在中国也显得尤为重要。