馬棟

中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司

1 前言

軌道交通機(jī)電設(shè)備有給排水設(shè)備、中央空調(diào)、車(chē)輛空調(diào)、自動(dòng)門(mén)、屏蔽門(mén)以及消防噴淋系統(tǒng)、AFC系統(tǒng)、電源控制等系統(tǒng)中的設(shè)備，針對(duì)上述設(shè)備的管理主要有集中式、分散式兩種，依托管理系統(tǒng)加強(qiáng)調(diào)度落實(shí)軌道交通運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。在信息時(shí)代軌道交通機(jī)電設(shè)備可經(jīng)由服務(wù)器獲取動(dòng)態(tài)的文本及圖像等資料，為軌道交通運(yùn)輸部門(mén)科學(xué)使用機(jī)電設(shè)備提供依據(jù)。然而，當(dāng)前有些機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)存在能耗較高的問(wèn)題，與軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)背道而馳，阻滯軌道交通機(jī)電設(shè)備更新迭代?；诖?，為使軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)良性發(fā)展研究軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)顯得尤為重要。

2 軌道交通機(jī)電設(shè)備發(fā)展現(xiàn)況

軌道交通機(jī)電設(shè)備是城市軌道及鐵路交通運(yùn)輸所需裝備的統(tǒng)稱(chēng)，主要包括牽引供電、通信信號(hào)、機(jī)車(chē)車(chē)輛、安全保障、養(yǎng)路機(jī)械、運(yùn)營(yíng)管理等方面相關(guān)的機(jī)電裝備。當(dāng)前我國(guó)屬于軌道交通建設(shè)世界最大市場(chǎng)之一，未來(lái)將致力于實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化發(fā)展目標(biāo)，在自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)助力下研發(fā)更新技術(shù)，助力軌道交通機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)。軌道交通機(jī)電設(shè)備制造業(yè)是提供優(yōu)質(zhì)裝備的“主力軍”，該市場(chǎng)進(jìn)入壁壘較高，相較于一般的機(jī)電設(shè)備制造業(yè)該市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，同時(shí)具有較高的資金壁壘及技術(shù)壁壘。為避免惡性競(jìng)爭(zhēng)及資源浪費(fèi)，當(dāng)前我國(guó)針對(duì)軌道交通機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)制造市場(chǎng)加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)格審查機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)檢等各個(gè)環(huán)節(jié)并針對(duì)市場(chǎng)準(zhǔn)入制度予以完善，根據(jù)市場(chǎng)需求助推軌道交通機(jī)電設(shè)備革新。新時(shí)代對(duì)軌道交通機(jī)電設(shè)備綠色、節(jié)能、環(huán)保的要求更高，然而相關(guān)設(shè)備在設(shè)計(jì)制造及系統(tǒng)性運(yùn)用進(jìn)程中卻存在設(shè)計(jì)低效、節(jié)能方法欠佳、綜合管理滯后、人才不足的問(wèn)題，影響軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能成效。

3 軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能要點(diǎn)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)為基

在軌道交通建設(shè)進(jìn)程中專(zhuān)職機(jī)構(gòu)不斷積累經(jīng)驗(yàn)并設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，旨在引導(dǎo)該運(yùn)輸系統(tǒng)良性發(fā)展，亦針對(duì)軌道交通機(jī)電設(shè)備節(jié)能提出要求，為有關(guān)設(shè)備系統(tǒng)能效評(píng)定給予支持。這就需要軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能做到標(biāo)準(zhǔn)為基，以《城市軌道交通機(jī)電設(shè)備節(jié)能要求》（GB∕T 35553—2017）為例，采用三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)法、標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗(yàn)法、容積式壓縮機(jī)驗(yàn)收試驗(yàn)等方法對(duì)電力變壓器、工業(yè)通風(fēng)機(jī)、不間斷電源設(shè)備等進(jìn)行能效評(píng)定，確保對(duì)有關(guān)設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能成效的評(píng)價(jià)科學(xué)高效，旨在“以評(píng)促改”，為軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)，保障該系統(tǒng)節(jié)能達(dá)標(biāo)，滿(mǎn)足新時(shí)代軌道交通可持續(xù)發(fā)展需要。

3.2 循序漸進(jìn)

軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用重點(diǎn)在于循序漸進(jìn)，主要源于設(shè)備需與系統(tǒng)相匹配，亦在軌道交通綜合管理能力的范疇，基于此相關(guān)設(shè)備需與其所在系統(tǒng)齊頭并進(jìn)，在具備節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)的同時(shí)還需通過(guò)檢修、規(guī)范操作、故障處理達(dá)到節(jié)能的目的。這就需要用動(dòng)態(tài)眼光看待軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題，持續(xù)引入新理念、新設(shè)備、新技術(shù)。例如，可在軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中引入傳感器，負(fù)責(zé)全天候監(jiān)控機(jī)電設(shè)備，將系統(tǒng)中的信息通過(guò)傳感器顯示在中央處理器中，使軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)管理部門(mén)能時(shí)刻了解節(jié)能情況，在此基礎(chǔ)上調(diào)適系統(tǒng)及設(shè)備參數(shù)，還可為有關(guān)設(shè)備檢修、運(yùn)維、養(yǎng)護(hù)、更換提供條件，繼而從實(shí)際出發(fā)循序漸進(jìn)的改善機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)使軌道交通更具節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

3.3 創(chuàng)新?tīng)?zhēng)優(yōu)

創(chuàng)新是助推軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能及可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)驅(qū)動(dòng)力，使軌道交通能與時(shí)俱進(jìn)，以BAS（EMCS）系統(tǒng)為例，依托計(jì)算機(jī)程序在特定條件下針對(duì)局域環(huán)路進(jìn)行控制并達(dá)到節(jié)省能耗的目的，與以往的控制系統(tǒng)相比此系統(tǒng)平臺(tái)更為安全穩(wěn)定、組態(tài)軟件靈活多樣、控制網(wǎng)絡(luò)合一、系統(tǒng)功能模塊化、人機(jī)界面友好、可接入各類(lèi)設(shè)備，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)軌道交通機(jī)電設(shè)備安全監(jiān)測(cè)、管理、檢修目標(biāo)，還可應(yīng)用測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)等功能為軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能效果優(yōu)化提供依據(jù)。以軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)診斷為例，可在BAS（EMCS）系統(tǒng)獲取測(cè)量值的同時(shí)分析需求，整合跳閘電流、設(shè)備維護(hù)、操作時(shí)間等數(shù)據(jù)為系統(tǒng)診斷及節(jié)能參數(shù)優(yōu)化提供一手資料，加之告警管理、事件管理、趨勢(shì)曲線(xiàn)等功能模塊，為軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新給予幫助[1]。

4 軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能主要技術(shù)

4.1 照明節(jié)能技術(shù)

軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)在應(yīng)用照明節(jié)能技術(shù)之初需依據(jù)用電負(fù)荷分布規(guī)律合理設(shè)置配電室，達(dá)到減少線(xiàn)路損耗的目的，照明供電回路需合理劃分，根據(jù)客流設(shè)計(jì)投切照明回路，在此基礎(chǔ)上選擇節(jié)能照明設(shè)備，例如在公共區(qū)設(shè)置節(jié)能型熒光燈，將金屬鹵化物及其他照明光源安裝在車(chē)輛段大空間內(nèi)，氣體放電燈還需配備無(wú)功補(bǔ)償裝置，在站廳或進(jìn)出口通道處安裝廣告燈箱，計(jì)算照度時(shí)需考慮到廣告燈箱對(duì)公共區(qū)照明帶來(lái)的影響，盡量減少照明燈具，列車(chē)停運(yùn)后關(guān)閉廣告燈箱減少能耗。在使用照明裝置的同時(shí)安裝電子鎮(zhèn)流器，解決傳統(tǒng)照明裝置功率因數(shù)低、功率損耗大、維系較為困難等問(wèn)題。在軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中使用LED照明裝置，發(fā)揮該照明設(shè)備能耗低、高效光、免維護(hù)、易控制、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可利用LED燈美化環(huán)境。

4.2 復(fù)合屏蔽門(mén)技術(shù)

屏蔽門(mén)在軌道交通運(yùn)輸中屬于重要的組成部分，具有自動(dòng)、安全、穩(wěn)定等特點(diǎn)，可降低軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)用電負(fù)荷，例如在復(fù)合屏蔽門(mén)的上端設(shè)置控風(fēng)閥通風(fēng)口，能在軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中引入自然風(fēng)，有效控制空調(diào)負(fù)荷并減少通風(fēng)能耗，在設(shè)計(jì)通風(fēng)口時(shí)需考慮結(jié)構(gòu)荷載、密封效果等因素。復(fù)合屏蔽門(mén)的突出特點(diǎn)是功能性強(qiáng)，在軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)水平不斷提升的背景下將凸顯其復(fù)合性，與照明能耗、人流量等數(shù)據(jù)的整合關(guān)聯(lián)在一起，為該系統(tǒng)能耗控制提供復(fù)合型信息，使軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能管控更具綜合性及實(shí)效性。

4.3 環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

首先，軌道交通機(jī)電設(shè)備運(yùn)輸系統(tǒng)可配置多聯(lián)機(jī)，依據(jù)節(jié)能需要靈活匹配電容量，具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、無(wú)技術(shù)壁壘等特點(diǎn)，可解決系統(tǒng)季節(jié)性能耗超標(biāo)的問(wèn)題，可優(yōu)化系統(tǒng)能源調(diào)配效果，聯(lián)合運(yùn)用冷卻塔供冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)；其次，改進(jìn)環(huán)控系統(tǒng)運(yùn)行模式，利用水系統(tǒng)完成能源調(diào)節(jié)任務(wù)，通過(guò)冷卻水、冷凍水流量雙變解決水體運(yùn)輸能耗問(wèn)題，用變水溫調(diào)節(jié)模式取代單一的水系統(tǒng)，使機(jī)組整體可以節(jié)約能耗；最后，加大環(huán)控系統(tǒng)能耗監(jiān)控力度，在局部監(jiān)控的同時(shí)增強(qiáng)能耗監(jiān)控關(guān)聯(lián)性，從一體化的角度切入根據(jù)監(jiān)控結(jié)果改進(jìn)系統(tǒng)，推行針對(duì)性、整體性兼具的節(jié)能策略，提升環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能水平。

4.4 “互聯(lián)網(wǎng)+”節(jié)能技術(shù)

信息時(shí)代軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，旨在共享節(jié)能數(shù)據(jù)，賦予各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性，打造集成化的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用體系，這就需要軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能有效運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，例如在將傳感器敷設(shè)在機(jī)電設(shè)備所處系統(tǒng)的前提下利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，搜集、存儲(chǔ)、挖掘有關(guān)系統(tǒng)節(jié)能數(shù)據(jù)的內(nèi)在價(jià)值，總結(jié)以往的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注有關(guān)設(shè)備實(shí)際的能耗，預(yù)測(cè)系統(tǒng)能耗趨勢(shì)，使軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有據(jù)可依，以免技術(shù)與現(xiàn)實(shí)不符。新時(shí)代節(jié)能數(shù)據(jù)屬于軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)的寶貴資源，除通過(guò)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值加強(qiáng)管控外，還可利用數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)節(jié)能評(píng)價(jià)模型及能耗風(fēng)控模型，旨在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)分析現(xiàn)階段軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)該系統(tǒng)，從能耗管理、設(shè)備運(yùn)維、線(xiàn)路設(shè)計(jì)等方面著手完善該系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用體系[2]。

5 軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的路徑

5.1 提高節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量

為使軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)得以發(fā)揮作用需加大設(shè)計(jì)力度：第一，架構(gòu)設(shè)計(jì)。新時(shí)代軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用離不開(kāi)硬件及軟件，前者包括Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等，后者包括高級(jí)應(yīng)用層、技術(shù)支撐層、數(shù)據(jù)采集層等；第二，實(shí)施設(shè)計(jì)方案。在架構(gòu)設(shè)計(jì)完畢后要規(guī)設(shè)節(jié)能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)并連接終端設(shè)備獲取各類(lèi)信息，在軟件分析基礎(chǔ)上用狀態(tài)圖、報(bào)表等方式顯示節(jié)能情況并分析電能質(zhì)量，研究電流電壓諧波、電壓偏壓、諧波潮流等，創(chuàng)設(shè)節(jié)能模型，從定量角度切入挖掘數(shù)據(jù)，研究能源流轉(zhuǎn)、平衡狀態(tài)、綜合利用等情況，采用因素分析、統(tǒng)計(jì)分析、平衡分析、結(jié)構(gòu)分析等方法并形成OLAP模型；第三，生成節(jié)能策略。利用數(shù)字系統(tǒng)預(yù)測(cè)機(jī)電設(shè)備能耗，從歷史數(shù)據(jù)中采樣為參數(shù)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，建立非線(xiàn)性能源消耗數(shù)字模型，對(duì)軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)能耗予以控制，有效降低該系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。

5.2 改進(jìn)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能的方法

在軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)優(yōu)的背景下該系統(tǒng)節(jié)能的方法不斷豐富，需立足實(shí)際改進(jìn)節(jié)能方法，提高機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能質(zhì)量。以車(chē)輛節(jié)能為例，可選用交流牽引系統(tǒng)，發(fā)揮變頻調(diào)速優(yōu)勢(shì)，解決附加電阻發(fā)熱通風(fēng)制冷設(shè)備能耗上漲的問(wèn)題，該系統(tǒng)具有再生制動(dòng)功能，利用車(chē)輛制動(dòng)工況概率高、不同車(chē)輛牽引力存在差異及車(chē)輛行駛密度大的特點(diǎn)回收制動(dòng)能量，加之選用輕體不銹鋼車(chē)輛節(jié)約運(yùn)輸能量，還可減輕軌道磨耗，降低維修頻率，達(dá)到機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能的目的。

5.3 加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)綜合管理

軌道交通機(jī)電設(shè)備種類(lèi)較多，環(huán)境控制系統(tǒng)、車(chē)站機(jī)電設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)的運(yùn)行要求各異，加之相關(guān)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的約束，需加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)綜合管理。首先，管理人員要充分的了解軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)及節(jié)能需要，在此基礎(chǔ)上做好頂層設(shè)計(jì)，緊抓節(jié)能要點(diǎn)，整合節(jié)能所需資源，如技術(shù)、設(shè)備、制度等；其次，關(guān)注系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)，立足節(jié)能管控要點(diǎn)加強(qiáng)干預(yù)，及時(shí)解決機(jī)電設(shè)備能耗大于預(yù)期的問(wèn)題，使機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用更具實(shí)時(shí)性；最后，反觀軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實(shí)況，發(fā)現(xiàn)節(jié)能短板，調(diào)整管理對(duì)策，改進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)，使該系統(tǒng)可以與時(shí)俱進(jìn)，繼而提升軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能水平。

5.4 培養(yǎng)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能人才

軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用離不開(kāi)人才，只有相關(guān)系統(tǒng)的管理者、檢修人員、設(shè)計(jì)者均能樹(shù)立節(jié)能意識(shí)并遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)事求是、重視創(chuàng)新才能助推該系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展并提升節(jié)能水平。這就需要針對(duì)軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能人才加強(qiáng)培訓(xùn)，助其掌握新理念、了解新標(biāo)準(zhǔn)、懂得新技術(shù)，能將培訓(xùn)所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到日常工作中，旨在為該系統(tǒng)節(jié)能降耗夯實(shí)人才基石。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的高效運(yùn)用具有助推該系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值，這就需要該系統(tǒng)能將標(biāo)準(zhǔn)為基、循序漸進(jìn)及創(chuàng)新?tīng)?zhēng)優(yōu)視為節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際妥善運(yùn)用照明節(jié)能技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”節(jié)能技術(shù)、環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能等技術(shù)，在此基礎(chǔ)上提高節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量，改進(jìn)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能方法，加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)綜合管理，還需培養(yǎng)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能人才，繼而助推軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)良性發(fā)展。