地鐵建設(shè)中的節(jié)能措施與細(xì)節(jié)優(yōu)化工學(xué)論文
摘要：對地鐵建設(shè)中的線路、行車組織、列車運(yùn)行方式、供電系統(tǒng)等方面的節(jié)能措施進(jìn)行了介紹，闡述了地鐵屏蔽門的安全節(jié)能環(huán)保功能，提出了地鐵建設(shè)中集中供冷方面的方案，并對地鐵工程中的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行了論述，為地鐵的建設(shè)提供了參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：地鐵，節(jié)能措施，環(huán)保
當(dāng)今社會能源的有限和短缺這一事實(shí)已被大家所公認(rèn)，所以節(jié)能這一概念現(xiàn)在已經(jīng)深入人心，并且早已采取一系列的措施加以改善。在我國各大城市開始紛紛建設(shè)地鐵工程的同時，要考慮到這么大投資的大工程的節(jié)能問題與一些細(xì)節(jié)化的東西。
所謂建筑節(jié)能，其含義比字面上的意義要豐富、深刻得多。其說法分為三個階段：最初就叫“建筑節(jié)能”；但不久即改為“在建筑中保持能源”，意思是減少建筑中能源的散失；近來則普遍認(rèn)為：“提高建筑中的能源利用率”，也就是說不是消極意義上的節(jié)省，而是從積極意義上提高利用率。
1 節(jié)能措施體現(xiàn)在不同的方面
首先考慮線路節(jié)能問題，優(yōu)化線路節(jié)能坡地鐵線路理想的縱斷面是將車站設(shè)在縱斷面的凸形坡段上，使列車進(jìn)站時上坡，將動能轉(zhuǎn)化為勢能，列車出站時下坡，再將勢能轉(zhuǎn)化為動能，這樣有利于減少能量消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。
行車組織方面，針對三號線的客流特點(diǎn)，特別是初、近期客流量不是很大的情況下，非高峰時間將減少每趟列車數(shù)量，每趟以三輛車作小編組運(yùn)行，以增加列車運(yùn)行密度。這樣不但提高服務(wù)水平，而且減少空跑浪費(fèi)能源。
選用高效節(jié)能車輛。選用交流電機(jī)具有效率高、故障率低的優(yōu)點(diǎn)。同時采用VVVF調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)為變頻調(diào)速，利用再生制動，可使列車在進(jìn)站制動時電動機(jī)的工作原理變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，將列車制動時的動能轉(zhuǎn)變成電能。
列車運(yùn)行方式節(jié)能設(shè)計自動駕駛ATO曲線，在行車組織方面，除了高峰小時段采用大編組緊密運(yùn)營以外，在非高峰時間內(nèi)，采用小編組緊密運(yùn)營，延長列車運(yùn)營間隔時間的方法。
供電系統(tǒng)節(jié)能：
1）軌道交通采用110/33kV兩級電壓制式，與采用10kV單級電壓供電相比，線路和變壓器損耗均可以減少。直流牽引網(wǎng)繼續(xù)采用1500V供電制式，與750V制式相比，使得牽引變電所數(shù)量減少，牽引網(wǎng)的電流也較小，所以可以大量地降低變壓器和接觸網(wǎng)的電能損耗。
2）選用高效低耗的電氣設(shè)備，變壓器選用損耗低的干式變壓器。
3）合理布置變電所的位置。
2 地鐵屏蔽門的安全節(jié)能環(huán)保功能
地鐵屏蔽門系統(tǒng)是現(xiàn)代化地鐵工程的必備設(shè)施，乘客跳下軌道撿拾物品或不小心從站臺跌落軌道的險情也時有發(fā)生，為保證乘客安全，應(yīng)該沿地鐵站臺邊緣設(shè)置，將列車與地鐵站臺候車室隔離。地鐵安裝屏蔽門系統(tǒng)后，不僅可以防止乘客跌落或跳下軌道而發(fā)生危險，讓乘客安全、舒適地乘坐地鐵，而且屏蔽門系統(tǒng)作為一種高科技產(chǎn)品所具有的節(jié)能、環(huán)保和安全功能，減少了站臺區(qū)與軌行區(qū)之間冷熱氣流的交換，降低了環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)營能耗，節(jié)約了運(yùn)營成本�？梢杂行У乇ＷC乘客和行車的安全，同時也節(jié)約了大量能源。
據(jù)了解，裝設(shè)站臺屏蔽門后可避免大量冷氣進(jìn)入隧道，減少列車剎車時所散出的熱量進(jìn)入候車區(qū)域，并減少站臺出入口由于列車活塞作用吸入大量新風(fēng)所形成的負(fù)荷。另外，屏蔽門的安裝將地鐵站臺公共區(qū)與隧道軌行區(qū)完全隔離，這樣能大大減少車站的冷氣通過隧道而散失，達(dá)到節(jié)能的目的。
此外，由于地鐵屏蔽門隔離了站臺與軌道，減少了列車進(jìn)站時對站臺候車乘客帶來的噪音影響，為乘客提供了一個舒適的候車環(huán)境，更重要的是屏蔽門有效地防止了乘客掉、跳軌道事故的發(fā)生，并降低了人工成本，減少了對站臺工作人員的數(shù)量要求，讓地鐵的日常運(yùn)營管理所需費(fèi)用減少。使用屏蔽門后廣州地鐵二號線的站內(nèi)工作人員只需80人，而國內(nèi)其他城市的地鐵站內(nèi)工作人員需要多達(dá)兩三倍，采用地鐵屏蔽門已經(jīng)成為國內(nèi)地鐵節(jié)能的重要方法。
屏蔽門有如下幾種形式：
1）高式安全門，頂部弧形鋼固定；
2）全高式封閉、大玻璃門體；
3）半高式安全門，方便地面站通風(fēng)。3 在地鐵的建設(shè)計劃中要使用環(huán)保、節(jié)能材料
使用環(huán)保、節(jié)能材料無論對運(yùn)營成本還是投資方都是一筆很大節(jié)省。在照明上要在保證照明效果的條件下減少電能功率的輸出，據(jù)了解，廣州地鐵是國內(nèi)首家采用的這種新型環(huán)保車站燈箱，這種產(chǎn)品已獲得8項(xiàng)國家發(fā)明專利，采用的是12封燈箱8支燈管照明技術(shù)，與國內(nèi)地鐵界普遍采用的12封燈箱12支燈管照明相比，更具優(yōu)越的性能。據(jù)介紹，采用這種燈箱技術(shù)可以有效提高廣告效益，實(shí)現(xiàn)燈箱照明無光斑化和燈箱照明高亮度化，充分保障色彩還原，讓燈箱整體效果更加節(jié)能，一年可節(jié)約成本204。2萬元人民幣。而且整體效果通透美觀，使廣告客戶的廣告發(fā)布效果更好，還能改變傳統(tǒng)燈箱出現(xiàn)的光照肋骨紋現(xiàn)象，使廣告畫面色彩更加統(tǒng)一。
3集中供冷節(jié)地少污染
地鐵是世人公認(rèn)的“綠色交通”，以廣州地鐵為典型和榜樣。地鐵一號線各車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的冷凍站占用了車站地鐵空間的建筑面積，設(shè)置于地面上的冷卻塔一般都在風(fēng)亭出入口等部位，地鐵空調(diào)的排風(fēng)口有的離民居較近，影響了居民的正常生活，因此，二號線在建設(shè)之初就提出了少拆遷、少擾民的主導(dǎo)思想。在分析和總結(jié)一號線通風(fēng)空調(diào)工程的基礎(chǔ)上，廣州地鐵有關(guān)工程技術(shù)人員多次考察了香港以及開羅等地的地鐵在這方面的解決措施，綜合多方面因素，提出了在地鐵二號線使用集中供冷系統(tǒng)的方案。但此方案從論證到實(shí)施遇到了許多難題：集中供冷要長距離輸送能量，耗能大，投資并不比單獨(dú)供冷有優(yōu)勢，此外控制程序復(fù)雜，自動調(diào)節(jié)的困難加大。但集中供冷具有減少占地空間、通過合理的設(shè)置冷凍站可減少熱污染對居民的.影響等不可替代的環(huán)保功能。
針對能量輸送的管路長，集中供冷系統(tǒng)能耗較大這一難題，廣州地鐵二號線集中供冷系統(tǒng)大膽地采用了大溫差技術(shù)，終究獲得成功。并采用了變頻節(jié)能技術(shù)，有效降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。在節(jié)約土地資源的同時，又美化了環(huán)境，減少了車站環(huán)控機(jī)房的面積，降低了車站的規(guī)模，節(jié)約了工程投資，縮短了建設(shè)工期。
4地鐵工程的細(xì)節(jié)問題
動扶梯考慮變頻調(diào)速的節(jié)能通過感應(yīng)裝置，在有人乘坐扶梯時，扶梯以正常速度運(yùn)行。當(dāng)無人乘坐時，通過變頻調(diào)速，降低扶梯運(yùn)行速度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
站廳、站臺照明設(shè)施的節(jié)能對于站廳、站臺的照明，采用多路交叉供電，應(yīng)能節(jié)省更多的電能。按照設(shè)計規(guī)范的照度標(biāo)準(zhǔn)配備照明設(shè)施，但運(yùn)營時通過節(jié)能運(yùn)行模式，采取打開一部分照明燈，關(guān)閉一部分照明燈的辦法來達(dá)到節(jié)能的目的。
從地鐵的建筑布置看每一個室外出口都不要和地面齊平，要進(jìn)入地鐵口，必須要踏上三級臺階，然后再往下進(jìn)入地鐵站。這三級臺階的作用不容忽視，在下雨天它可以阻擋雨水倒灌，從而減輕地鐵的防洪壓力，從而避免雨天被淹的慘劇，地鐵的每一個出口都應(yīng)設(shè)置一個彎，不要直接通到室外，這樣表面看來是對出口的復(fù)雜化，但如果從減少能量損失的角度來看是非常合理的，這樣可以大大減少地鐵站臺和外部的熱量交換，從而減輕了空調(diào)的壓力，從而大幅度節(jié)省了電能的輸出。
站臺最外邊應(yīng)用金屬裝飾，里面又用黑色大理石嵌了一條邊，在里面鋪設(shè)同一色彩地磚。這樣的裝飾，給予乘客心理上暗示，從而使所有的人都會下意識地站在地磚所在的范圍內(nèi)，和地鐵保持了大約50cm的距離，保證了乘客的安全。
站臺的寬度不宜過窄：較窄的站臺，也使乘客無法看清楚對面的本站站牌，容易坐過站。尤其是一二層的樓梯較窄，高峰時間會非常擁擠。
在設(shè)計的時候應(yīng)有站臺門，地鐵到達(dá)的時候，地鐵門和站臺門會對準(zhǔn)，同時打開。沒有地鐵的時候站臺門關(guān)閉。這進(jìn)一步保存了站臺的熱量，節(jié)省電費(fèi)。同時也保證了旅客的安全。
我國目前僅有5個城市開通地鐵，但到2025年這個情況將會有很大變化，到時我國沈陽、大連、成都、西安、蘇州、杭州、武漢、重慶等30個以上的大中城市建成地鐵交通網(wǎng)，地鐵將成為大中城市的主要交通網(wǎng)。同時，地鐵的節(jié)能課題以及地鐵建設(shè)中的一些細(xì)節(jié)問題在中國也顯得尤為重要。
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