广州地铁五号线能耗装置运行分析
地铁车辆能耗分析及节能措施研究
地铁车辆能耗分析及节能措施研究摘要：随着我国经济的高速发展，地铁已经成为重要的公共交通工具。
当前地铁的建设规模不断扩大，耗电总量非常大，从绿色环保角度看仍具备很大的提升空间。
对此，本文基于地铁车辆当前运行情况进行分析，了解当前地铁能源的消耗结构，并提出相应的改善措施，提升地铁节能技术水平，让地铁运行达到更小的能源消耗。
关键词：地铁车辆；能耗问题；节能措施引言：地铁为城市交通运输带来极大的好处，其使用电力，大大降低了交通工具中的石油使用量，同时，地铁建于地下能够大大减少地面交通拥挤度，节约了土地资源。
虽说地铁相比其他交通工具来说已经具备了很多的优势，也更符合绿色发展的理念，但当下地铁的电量消耗巨大，与节能理念相违背。
对此，本文将对地铁车辆能耗进行分析，以便研究出更多的节能措施，建设出节能型城市交通工具。
一、地铁车辆能耗分析地铁耗电主要有两大部分，一是列车牵引电能，二是照明设备。
对此在进行地铁车辆能耗分析时需要从这两大方向深入分析，具体如下：1、地铁车辆类型不同类型的车辆有着不同的牵引能耗。
首先，车辆自身的重量、车型设计、速度设计等对车辆启动有着直接的影响，而这些因素与车辆牵引能耗息息相关。
其次，车辆内部设备的配置、车辆长宽高等因素影响着车辆的运输能力，也对车辆整体牵引耗能产生一定的影响。
最后，车辆车体结构、材料等还影响着车辆的编组，并对车辆制动力矩产生一定影响，进而影响着整个车辆的牵引能耗。
2、地铁车辆编组地铁的客流量是一个变动的数值，进而车辆编组也要随之而变化。
如果车辆编组没有结合客流量和运作组织方案就容易造成不必要的能量消耗。
一般来说，当车辆编组数量越大，所需能耗也就越大。
如若地铁车辆编组都按照客流量高峰时期进行编排，那必定造成很大的能量消耗。
3、地铁车辆驱动方式地铁车辆传统的驱动方式是采用旋转电机，该方式需要较大的电能进行驱动，相比较直线电机驱动方式更为节能。
直线感应电机作为地铁车辆牵引时，将定子固定在车辆，转子固定在轨道上，让整个转向架结构更为简化，运转起来也更为快速，大大地降低了车辆能耗。
城市轨道交通系统能耗优化方案
城市轨道交通系统能耗优化方案城市轨道交通系统作为现代都市公共交通的脊梁，承载着缓解城市交通拥堵、促进经济发展、减少环境污染的重任。
然而，随着城市规模的扩张和乘客量的激增，其能耗问题日益凸显，成为制约可持续发展的瓶颈。
因此，探索并实施高效的能耗优化方案显得尤为重要。
以下从六个维度阐述城市轨道交通系统的能耗优化策略。
一、车辆能效提升与技术革新城市轨道交通车辆是能耗的主要来源之一，优化车辆设计，采用轻量化材料，减少列车自身重量，可显著降低运行能耗。
同时，引入先进的牵引及制动系统，如永磁电机和能量回馈制动技术，能在保证运营效率的同时，将列车制动时产生的能量回收再利用，减少电能消耗。
此外，推广无人驾驶技术，利用精确的自动化控制减少不必要的加速与制动，进一步提升能效。
二、智能调度与运营优化建立基于大数据和的智能调度系统，通过分析历史运营数据，预测乘客流量，动态调整列车发车间隔与编组，避免空驶和过度拥挤，从而达到节能目的。
智能调度还能根据实时路况和乘客需求灵活调整线路，提高运输效率，减少无效能耗。
同时，优化列车停靠时间，确保高效有序的上下客流程，减少站台空调和照明的长时间开启，也是重要的节电措施。
三、能源管理系统集成构建综合能源管理系统，集成监控、分析、控制功能于一体，对轨道交通系统内的电力消耗进行精细化管理。
该系统能够实时监测各站点和车辆的能耗状况，识别异常能耗点，及时采取措施。
通过数据分析，合理配置能源使用，如在低峰时段利用电网谷价充电，存储电能供高峰时段使用，实现能源成本优化。
四、绿色能源应用积极推广太阳能、风能等可再生能源在轨道交通设施中的应用，如在车站屋顶安装太阳能光伏板，为车站部分设施供电，减少对化石能源的依赖。
此外，探索地热能、生物质能等新型能源在地铁站空调系统中的运用，实现清洁能源的多元化利用，减少碳排放，推动绿色低碳发展。
五、车站建筑设计与环境控制优化车站建筑设计，如采用自然采光设计、高效保温隔热材料，减少人工照明和空调系统的使用。
广州地铁5号线环境与设备监控系统的调试
电源、Ｃ Ｐ Ｕ、通信模块任一模块发 手动控制功能的需求。
设备安装、调试过程必须严格按照
生故障情况下，冗余 ＰＬＣ 发生主从
（４）ＦＡＳ 自动触发模式只对车 设计施工图纸、设备安装图以及相
切换，从机架变为主机架工作，冗余 站 通 风 空 调 系 统 火 灾 模 式 有 效 。 关规范等要求进行，才能确保 Ｂ Ａ Ｓ
ＰＬＣ 保证发生故障时不影响系统正 ＦＡＳ 自动触发模式测试，当 ＦＡＳ 探 系统调试顺利完成。
常使用，在进行主从切换时不会对 被控设备造成任何影响。
（３） 控制网冗余测试。检查控 制网冗余可靠性及冗余功能，在一 条网络发生故障时冗余控制网仍能 正常工作。
（４）Ｒ Ｉ／Ｏ 站冗余测试。测试 Ｒ Ｉ／Ｏ 站冗余连接的可靠性。
室设一组冗余的 Ｂ Ａ Ｓ 主控制器和 ＢＡＳ 一体化维修工作站，ＢＡＳ 主控 制器经双以太网与车站综合监控系 统冗余交换机相连，ＢＡＳ 冗余主控 制器通过 ＲＳ４８５ 总线与 ＦＡＳ 相连、 通过冗余总线与 ＩＢＰ 盘中 Ｒ Ｉ／Ｏ 相
1 系统概况
地下车站级 ＢＡＳ 系统设备由车 连、ＢＡＳ 主控制器通过 Ｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔ 站 ＢＡＳ 总线网络、冗余控制器、ＢＡＳ 冗 余 总 线 与 车 站 另 一 端 的 冗 余 的
技术装备
广州地铁 ５ 号线环境与 设备监控系统的调试
滕君祥
摘 要：介绍广州地铁 ５ 号线环境与设备监控系统的结构组成以及系统 调试。环境与设备监控系统与众多设备连接，并涉及正常、阻塞和火灾 模式运行，因而需要完成相关接口专业的测试和模式调试。 关键词：环境与设备监控系统；综合监控系统；火灾自动报警系统；冗 余测试；接口测试；调试
功能调试是测试 ＢＡＳ 实现的功 能，检测功能的完整性和正确性，以 满足正常使用的要求。
地铁环控系统不同区域能耗分析解析
第 23卷第 5期常莉, 等:地铁环控系统不同区域能耗分析 ·115·文章编号:1671-6612(2009 05-115-04地铁环控系统不同区域能耗分析常莉冯炼李鹏(西南交通大学机械工程学院成都 610031【摘要】简要介绍了三种地铁环控系统的特点,采用能耗分析方法对不同区域地铁环控系统的能耗进行定量比较。
对地铁公共区分别进行空调季和非空调季节通风能耗计算以及区间隧道能耗计算,通过分析得出屏蔽门系统在寒冷地区、温和地区的节能效果不明显的结论,为以后的地铁车站环控设计提供了参考价值。
【关键词】屏蔽门系统;闭式系统;通风空调;能耗分析;节能中图分类号 TU83 文献标识码 AEnergy consumption analysis of different areas on Subway ECSChang Li Feng Lian Li Peng( School of Mechanical Engineering of Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031, China【 Abstract 】 Briefly describes the features in three kinds of Subway Environmental Control System with quantitative comparison to evaluate energy consumption in different areas of Subway ECS. By calculating ventilation energy consumption and interzone tunnel energy consumption in air-condition and non-air-condition seasons in public area in the subway, we can conclude in PSD system energy-saving effect is not obvious in cold area and mild climates area, which provides referential value for future subway station environmental control design.【 Keywords 】 platform screen doors ; closed system; ventilation and air conditioning; energy consumption analysis; energy efficiency作者简介:常莉(1983- ,女,在读硕士研究生。
城市轨道交通车辆全寿命周期成本分析
城市轨道交通车辆全寿命周期成本分析城市轨道交通体系的运行是全国各大城市的交通体系重要组成部分，轨道交通已经成为当今社会人们出行选择的首要代步工具，车辆的全寿命周期成本的分析尤为重要，各个城市在进行车辆招标的时候往往考虑的因素是价钱最低，但是价钱最低并不意味着成本最低，后期车辆的维修以及使用寿命的长短均会影响城市交通后期的收益指标。
政府大力支持完善城市交通网络体系，一线城市的交通问题倍受关注，尤其是北上广深在早晚高峰期间的地铁拥挤事件更是多次被人大代表在人民代表大会上提出，中央重视城市交通体系的建设，一方面能够反映出党中央关注民生，另一个方面也能够反应城市轨道交通网络的建设仍然存在问题。
本文依据地铁车辆为模型进行分析，了解车辆的全寿命成本对于城市轨道交通的影响。
标签：轨道交通；车辆全寿命周期；成本列车的车体，牵引及制动系统，空调等都属于城市轨道交通的组成部分，设计师对于城市轨道交通工具的开发及实际的应用有着自己的见解，但是对于成本而言却有着极大的差异，有些列车的成本比较高，消费者在市场上进行选择的时候大多数人会选择价格较低的产品，但是价格低的产品在使用过程中性价比并不一定是最优的。
国际电工委员会对于城市轨道交通车辆全寿命周期的成本有着明确的定义，提出定义的同时也就意味着对于车辆的全寿命周期应该进行分析，保证城市交通运营收益的最优化。
1 城市轨道交通中反映出的车辆全寿命周期车辆的全寿命周期包括采购阶段、运行阶段、后期维护阶段以及报废处理阶段。
采购时要考虑成本的高低以及列车所使用的寿命状况，列车的综合质量应当成为衡量寿命指标的一大前提，在列车运行阶段的能量消耗包括车辆缓冲与制动系统，空调系统、牵引系统和辅助电源系统等，对于已建成的地铁路线进行分析发现，车辆购置成本所占的比例并没有高于车辆全寿命周期对于利益的影响。
根据广州地铁五号线的调查报告显示，将车身改为铝合金制造，铝合金制造会使车身重量减少，显著节约能源以及减少后期对于列车维护的费用[1]。
广州地铁五号线专用传输系统概述
从而呈现 对地 电压 。 以保 护接零线 应该从干线引 所 短 路 电流 ， 令线 路上的保护装 置立 即动作 ， 故障部分迅速切 外壳 带电， 将
出， 绝对不能从 支线引出， 而且零线上不允许 安装熔 断器 ， 距离
就会比较安全。 按其保 护线形式 ， Ｎ Ｔ 系统又分为： Ｎ Ｃ Ｔ — 系统 、 Ｎ Ｓ Ｔ — 系统和 较远时要对零 线进行重复接地 ，
５ ２ 以太 网业 务 ． 以太网业务是总线 型业务， 每个 节点都需要从 上一节点获
再转发 到下一节点。 ＰＭ Ｃ 模块 汇聚成２ 才 能接入￣ Ｓ Ｈ 时钟系 统是先接入到Ｐ Ｍ Ｍ ＵＤ 。 ｃ 的 取以太 网包，
６ 业务 保 护
广州地铁 五号线传输系统 的业务有Ｅ 业务和以太 网业务两 １
． 合系统 ） 系统 中有一部分 中性线和保 护线是合 一的； ， 而另一 部 ４５保 护零 线与工作零线 应分敷 设 对于采用 一相线 ， 一零 线工作的单相负荷， 若采用保 护接 分是分 开 的。 它兼有Ｔ — 系统和Ｔ — 系统 的特点， ＮＣ Ｎｓ 常用于配 电
系统末端环 境较差或有对 电磁抗干扰要求较 严的场所。 零 的方 式应注意保护线 和工作零线分别敷设 ， 不能借用工作零 线作保 护接零 。 因为绝大多数单相线路在进户这 前， 一般 都在
的设备 外壳等金 属部分呈现较 高的对 地电压， 从而危及使 用人 员的安全。因此， 同一配电系统只能采用 同一种保 护方式， 两种
Ｔ — — 系统等三 种。 Ｎ Ｃ Ｎ ＣＳ Ｔ — 系统 （ 三相 四线 制） 该系统 的中性线 ４３严防电源中性点接地线断开 ， ． 在保 护接零 系统中， 电源 中性 点接地线 断开， 若 当系统 中 （） Ｎ 和保 护线 （Ｅ 是合一的， Ｐ） 该线 又称为保护 中性线 （Ｅ ） 它 ＰＮ。 都会使所有接 零设备外壳呈 的优 点是节省了一条导线 ， 但在 三相负载不平衡或保 护 中性线 任何一处发生接地或设备碰壳时， 现接 近于相 电压的对地电压， 这是十分危险的。 因此， 日常工 在 断 开时会使 所有用电设备 的金 属外壳都带上危险 电压 ， 所以有 发现 中性点接地 线断开或 接触不 良 爆炸危 险环境不能使用。 Ｎ ｓ Ｔ ～ 系统 （ 三相五线制） 该系统 的Ｎ ， 线 作中要认真做好巡视检 查， 应及时进行处理 。 和Ｐ 线是 分开 的。 点是 Ｐ 线在 正常情况下没有 电流通 过 ， Ｅ 优 Ｅ 因 时，
广州地铁五号线PSCADA系统介绍
主要监视范围
主变电站：开关位置、事故信号和预告信号、自动装置投入撤除 信号、开关当地/远动操作位置信号、交直流装置信号等。
牵引降压混合变电所：0.4kV以上级所有设备(含所有0.4kV断路器) 运行信息、开关位置(含接触网开关位置) 、事故信号和预告信号、 自动装置投入撤除信号、开关当地/远动操作位置信号、交直流装 置信号、制动能量消耗装置信号、轨电位限制装置信号等。
地铁监控系统
PSCADA系统介绍
(Power Supervision Control And Data Acquisition) 地铁电力系统构成与综合自动化系统的构成
地铁电力系统构成
按系统的构成分 变电所高压系统 变电所直流系统（机车牵引供电） 变电所低压系统（车站动力供电） 按系统的地点分 变电所高压室 变电所中压室 变电所低压配电室，包括跟随所。
系统时钟同步对时
车控室MCS 远程通信
车控室MCS 远程通信
网 络 通 信 层
光纤
光纤以太网 通信单元
间
隔
设
备
110kV保护
层
测控单元
五类双绞线
间隔层 交换机A
间隔层 交换机B
主变保护 测控单元
33kV保护测控 单元一段母线
33kV保护测控 单元二段母线
110kV智能 电度表单元
AB PLC
控 制 电 缆
屏
屏
屏
屏
蔽
蔽
蔽
蔽
双
双
双
双
绞
绞
绞
绞
线
线
线
线
信 号 电 缆
电动隔离刀闸 有载调压
主变压器
消防报警
无功补偿 智能装置
广州地铁五号线无线通信系统概述
广州地铁五号线无线通信系统概述
广州地铁五号线无线通信系统是一种用于实现车站、车辆之间
交互和传递信息的系统。
该系统由监控中心、车载设备、信号基站、无线骨干网、无线接入点等多个组成部分构成。
其目的是为了保证
地铁列车运行的通畅和安全，为乘客提供优质的出行服务。
监控中心是该系统的核心部分，负责实现对整个系统的管理和
控制，同时也承担着车站、车辆之间信息交互的任务。
监控中心配
备了多种设备，如计算机、电视监控、语音广播等，能够实时获取
车站、车辆运行状态的信息，同时也能够通过语音广播系统阐述运
营情况，方便乘客及时掌握信息。
为了实现监控中心和车载设备之间的互动交流，信号基站被摆
放在各个车站以及隧道内。
该基站能够接收到车辆内部发送的信息，并通过骨干网连接到监控中心进行处理。
在车站内，无线接入点则
被设置在钢轨上方，能够接收到车辆内部的信号，从而在车站站台
上显示列车到站时间、派发公告以及乘客安全警告等信息。
除此之外，该无线通信系统还能够实现车辆之间的信息传递。
车载设备可以通过无线骨干网向其他车辆发送操作指令，从而优化
运行过程。
同时，车载设备还能够向乘客提供列车的相关信息，如
当前位置、下一站点、车速等，以保障乘客的旅途体验。
广州地铁五号线无线通信系统是一项高效、智能、安全的系统，为地铁列车的运营与管理提供了重要的技术支持，对整个地铁交通
业的发展有着深远的影响。
1。
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广州地铁五号线能耗装置运行分析
作者：黄德晖方刚
来源：《科技创新与应用》2013年第20期
摘要：文章根据在广州地铁5号线车辆在调试中出现列车制动不平稳的情况，分析了该地铁车辆制动系统的作用原理，对能耗制动作了较为详尽的分析。
同时多次进行不同速度下紧急制动测试，通过吸收参数优化，明显改善了VVVF网压过高的问题，确保列车安全稳定运行。
关键词：直流；牵引；热过负荷
1 前言
五号线全线共设13座牵引降压混合变电所。
每个牵引所设置制动能量消耗装置一套，当处于再生制动状况的列车回馈出去的电流不能完全被其他车辆和本车的用电设备所吸收时，能量消耗装置立即投入工作，吸收掉多余的回馈电流，使车辆再生电流持续稳定，最大限度的发挥电制动功能。
制动能量消耗装置的投入和撤出采用电压相对判断和电流判断方式，电压判断采用交流侧电压与直流侧电压进行比较判断，电网电压DC1670V以下，车辆进行再生电制动时，吸收设备不进行判断，外部具备吸收能力时，由外部吸收；如果外部没有吸收能力，则电网电压将抬高，抬高到电网电压大于DC1670V时，吸收设备投入工作，根据吸收电流的大小，进行恒压控制使电压保持在1800v左右。
五号线列车VVVF工作情况如下：VVVF箱内有两个VVVF逆变器，每个VVVF逆变器驱动2个直线电机。
当VVVF接受到牵引手柄给出的牵引指令后，充电接触器CHB闭合，滤波电容器充电，当滤波电容电压达到一定值时，线路接触器LB闭合，接着CHB分离，逆变器的门极开始工作。
逆变器由IGBT模块组成，能够实现变频变压控制，将1500V直流电压转换为驱动三相直线感应电机所需的三相交流电压。
如果DCPT12，22（滤波电容电压传感器）检测到的电压高于1980V，门极将停止工作，同时LB分离，OVCR F1，2（过压保护晶闸管）导通，通过OVCR FR1，2（过压保护电阻）放电。
另外利用车辆VVVF监测软件检测到的部分数据样本分析可得以下一些参数：牵引工况时，DCPT11检测到的网压大于滤波电容电压30～100V左右，电制动工况时，滤波电容电压大于DCPT11检测到的网压0～100V左右。
2 发现问题
2009年9月份车辆调试以来，列车常出现制动不平稳，电制动消失。
检查列车故障记录，发现故障为VVVF滤波电容过电压。
3 采取措施
9月15号在车辆段试车线进行40km/h紧急制动时能耗装置效果测试，当天共进行了三次40km/h运行时速紧急制动测试，从能耗制动柜上读取的实时波形来看，每次能耗装置能够及时投入吸收，吸收电流较大，吸收效果明显，但是制动瞬间列车上检测的VVVF网压偏高
当时五号线只投入了文冲、三溪、员村、猎德四个牵引所的能耗装置。
参数设置见表1。
投入猎德、员村、三溪、文冲四个牵引所的能耗吸收装置。
测试列车在30km/h、45km/h-60km/h、80km/h三种速度下进行紧急制动时能耗吸收效果。
此时测试效果并不理想，之后经厂家共同讨论把参数进行优化如表2。
从数据来看，能耗装置在参数优化后吸收都比较平稳，电压控制在1800v以下。
对比之前效果有明显改善。
所以经过多方讨论，初步确定了变电所能耗装置的参数最优化设置为（启动电压1680V、P值40、I值20）。
2009年11月初，又进行五号线AW2模式下列车与能耗装置制动匹配性试验，以达到优化参数配置的目的。
调试时，能耗装置的参数设置为启动电压1670V、P值40、I值20，本次调试中正线1500v直流系统由窖口、坦尾、火车站、猎德、员村、三溪、文冲变电所供电；同时投入坦尾、火车站、猎德、员村、三溪、文冲6个牵引所的能耗装置。
车辆中心安排一列六动车编组的五号线列车进行测试，分别测试在车速为30km/h、60km/h、80km/h或以上时的常规制动（或快速制动）。
根据能耗装置投入的现有状况，测试区域为窖口～火车站、火车站～猎德、猎德～员村、员村～文冲四个区段。
每个区段分别做制动测试，并记录测试结果。
在不同时速下多次制动情况下，由变电所内录到的波形可以判断：制动时，吸收效果明显，电压平稳；而且车辆上也未出现异常。
由此可以证明能耗装置的参数设置为启动电压1670V、P值40、I值20完全能够满足运行需要，在随后时间里，我部加强了对制动能耗装置的跟踪，确认制动能耗装置吸收效果明显，电压平稳；制动能量模拟根据直线电机车辆特性，按照全线每座牵引变电所设置一套制动能量消耗装置的原则，在不同运行交路下，对列车制动能量进行模拟计算，并分析统计结果，校验制动能量消耗装置的安装容量能否满足列车运行要求。
供电模拟条件车辆基础参数及特性曲线：车辆编组：6辆编组；运行交路（对/小时）：30、24、20、17、10；直流牵引系统运行方式：正常及故障运行两种。
模拟结果统计值
根据模拟结果，在不同运行交路下，除了被线路上其他车辆利用的制动能量以外，反馈至全线各牵引变电所直流母线的制动能量平均功率为242kW，短时功率为2208kW，均小于现阶段设计的制动能量消耗装置对应的额定值
4 结束语
从目前全线的能耗装置的运行情况来看，设备运行正常，吸收效果良好，直流1500v供电系统电压满足运营标准。
列车制动时VVVF的制动能量释放曲线和制动能耗装置的吸收曲线不匹配，可能影响能耗装置吸收效果，导致列车VVVF滤波电容过压故障，经车辆厂家修改VVVF参数后，设备运行正常
参考文献
[1]程迪.列车制动系统[M].郑州大学出版社，1998.
[2]殳企平.城市轨道交通车辆制动技术[M].中国铁道出版，2007.
[3]张和平.南京地铁车辆制动系统特点分析[J].机车电传动，2005.
[4]王明飞.城市轨道交通再生电能吸收装置[J].城市轨道交通研究，2009.
[5]赵荣华，杨中平，郑琼林，城轨列车设置地面制动电阻的仿真研究[J].城市轨道交通研究，2008.
作者简介：黄德晖（1984，8-），男，籍贯：安徽省合肥市，现职称：电气助理工程师，学历：本科，研究方向：城市轨道交通电气。