地铁车辆段节能设计

罗曦春

摘要：本文分析了地铁车辆段的主要能耗点，以及与之相对应的主要节能方向。对目前常用的地铁车辆段在设计阶段引入的节能措施逐一进行了节能效果的对比分析，有助于节能措施的选择。

关键词：地铁；车辆段；节能

Designofenergysavingmeasuresfor

metrovehicledepot

LuoXichun

YunnanJingjianRailTransitInvestment&ConstructionCo.,LtdYunnanKunming650000China

Abstract:Thispaperanalysisthemainenergyconsumptionofmetrovehiclesdepot,andtheenergysavingmeasureswhichcorrespondingits.Andthispapercomparativeanalysistheeffectivenessoftypicalenergysavingmeasuresinthestepofdesignformetrovehiclesdepot,Contributetotheselectionofenergysavingmeasures.

Keyword:Metro,vehicledepot,energysaving

城市轨道交通作为能耗大户,其中车辆段肩负着车辆的大修、架修、双周检、三月检、停车列检等任务,能耗很大。因此,须树立城市轨道交通车辆段的节能设计理念,落实节能措施，形成规模效益。

根据《地铁设计规范》（GB50157），“车辆段与综合基地的设计，应贯穿节约用地、节约能源的方针”。因此在设计阶段的车辆基地选址、总平面布局、工艺设计、工艺设备、资源共享、建筑及机电等配套方面应提前进行节能考虑。

1地铁车辆段主要节能思路

具体措施方面，车辆基地的能耗分析，主要应分为两大类：车辆段工艺类（涉及车辆基地工艺流程、总平面布置方案、工艺设备方面）以及建设工程类（涉及建筑、结构、通风空调、给排水、供电、轨道、桥隧等专业）。

除车辆基地的建设工程方面的节能外，本节还将从车辆基地设计规模、选址、出入段线、总平面布置方案、工艺流程、工艺设备等方面进行节能分析。

图1车辆段节能思路

2规划阶段

2.1车辆基地选址

车辆段选址方面，若需考虑节能因素，主要应以如下两个方面为主：具备良好的接轨条件，以方便行车组织，提高运营效率，减少列车的空走距离，减少空走能耗；车辆段选址应有良好的自然排水条件，减少机械排水耗能，应便于城市电力、通信等各种管道的引入，便于与城市道路的连接，减少各种货物及设施运输能耗。

2.2资源共享

车辆段选址应综合考虑城市快速轨道交通线网规划及其车辆基地的分布，实现资源共享，措施主要如下：

高级别维修资源共享：设置线网性的大架修基地，承担多条线路的车辆大架修任务；培训中心资源共享：应临近线路共同使用一个培训中心，甚至设置全线网集中式的培训中心，有效降低用电规模以及日常能耗，同时降低设备投资；综合维修中心承担工程范围内的机电设备、通信信号设备、供电设备、以及线路、桥梁、隧道、车站等建筑物、构筑物的日常检查和维护维修等工作，大多设置为多线共享。

3可行性研究阶段

3.1出入段线

图2尽头式及八字式出入段线

车辆段出入线据连接车辆段的形式不同，可以分为尽头式车辆段出入线和、八字式车辆段出入线、通过式车辆段出入线；根据与地铁车站连接的出入线条数不同，可分为单出入线和双出入线形式；根据出入线在地铁车站接轨位置的不同，可分为站前出入线和站后出入线等等。

尽头式出入段线距离可设置的较短，列车空走距离短，但无法实现列车“掉头”。

八字式、贯通式出入段线，它不仅与两个地铁站相连，方便了地铁列车的出入段，并且形成了列车所必要的掉头条件。

图3贯通式出入段线

若从节能的角度考虑，应优先选择贯通式出入段线、尽头式出入段线次之。

3.2平面布局

由于车辆段（含停车场，下同）布局形式不仅在很大程度上决定了整个基地的布局，同时对整个基地的设置也有决定性的影响。主要有如下几类：

尽端并列平形式：停车部分与检修部分并列平行设置，内部调车工作量相对较小，线路工程量较低。

图4并列平行式车辆段布置

尽端错开倒装式：将停车部分与检修部分的咽喉逆向设置，利用段内调车线将两部分连接。但列车进检修库需迂回走行，增加了调车工作量、线路工程量。

图5错开倒装式车辆段布置

贯通式：两端均设有咽喉区，使得列车的出入段作业十分方便。

图6贯通式车辆段布置

若从节能的因素考虑车辆段布局方式，则应参考“方便行车组织，提高运营效率，减少列车的空走距离，减少空走能耗”，采用贯通式布置最优，尽端式布置中的平行并列式次之。

4具体设计阶段

4.1工艺流程

1）洗车线

洗车线的布置形式一般有两种：贯通式洗车线、八字式洗车线。

图6贯通式洗车线

图7八字式洗车线

根据地铁设计规范，列车洗刷设备宜按贯通式布置，以提高洗车作业效率，减少对其他作业的干扰。从节能角度考虑，也应优先选择贯通式洗车线。

2）停车及列股道比例

根据地铁设计规范（GB50157），运用库检修列位数宜按运用库总列位数的50%设计，国内目前大多数地铁运营单位仍然采取车辆日检的模式，此时就需要每天进行大量的调车作业，若检查坑一步到位，列检列位按照运用库总列位数100%设计，节能效果较好。

4.2新技术及材料

1）光导照明

将室外的自然光线透过采光罩导入系统内进行重新分配，再经特殊制作的光导管传输和强化后由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到室内任何需要光线的地方，得到由自然光带来的特殊照明效果。

2）减震降噪

有条件的线路可采用无缝线路，以消除过钢轨接头所发出咔嗒声。试车线上的车辆速度为70km/h，噪音除上述两个原因外，车辆由于速度产生的噪音，可采用声屏障加以防护。试车线等采用减振的轨道结构。车辆段生产时机器设备发出的震动，其基础采用减振设计。

3）低压配电环保设计

变电所低压侧集中设置有源滤波装置，降低低压配电系统的谐波含量，减少电磁辐射及干扰，提高配电系统的电能质量。照明控制采用EIB电气总线技术。采用APS有源滤波技术，提高电能质量、减少谐波干扰，实现节能增效。

4.3土建及机电配套专业

1）真空玻璃

具有比中空玻璃更好的隔热、保温性能。其保温性能是中空玻璃的2倍，是单片普通玻璃的4倍；由于真空玻璃热阻高，具有更好的防结露结霜性能，在相同湿度条件下，真空玻璃结露温度更低。

2）墙体保温材料

墙体外墙外保温系统以保温板为主要材料，兼备保温与外饰两大功能。独特优势：优质高效，保温隔热；外层美观，不开裂，抗撞击；机械锚固，干作业，可四季施工材料系统配套供应，杜绝兼容隐患；耐候性更强，适合各种气候条件。

3）太阳能利用

太阳能的利用主要有太阳能热水器、太阳能照明、风光互补照明等。太阳能属于可再生资源，即可供人类大规模开发和长期利用。太阳能主要特点是：储量丰富、无污染、经济性。

太阳能热水：车辆段内淋浴及厨房热水采用太阳能＋空气源热泵的集中热水供应系统，适于作为集中热水系统的辅助热源。

太阳能热照明：太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伏打效应”，主要组成部分包括太阳能电池方阵、控制器、蓄电池、逆变器、灯具。

风光互补照明：在路灯杆的顶端安装太阳能电池和风力发电装置，由太阳能和风能转化的电能储存于同一蓄电池内。既节能又节费，节约太阳能硅晶片矿产资源65％。

4）节约用水

节约用水措施主要可通过供水、节能型管材、废水处理、中水利用、雨水利用等方实现。

无负压供水：采用加压供水的方式，充分利用城市管网压力供水就是最大的节约能源车辆段与综合基地的给水系统设计。

废水、中水利用：是一项最基本的节水措施，并符合国家节能减排的政策。它实现了水资源的多次重复利用，极大地节约了水资源,减少环境污染。通过采用中水回用措施，车辆段与综合基地可节水30～40％。

5）雨水利用

设计建造时调整好路面高程、绿地高程、雨水口高程的关系，使路面高程高于绿地高程，雨水口设在绿地内，雨水口高程高于绿地高程而低于路面高程，这样就形成了下凹式绿地，降雨后汇入的雨水径流都进入绿地。

6）电力节能

照明节能：光源采用优质绿色节能光源和高效节能灯具。对于建筑轮廓照明及地沟照明可选用高效的LED灯。灯具选用配光合理、反射效率高、耐久性好、并与光源、电器附件协调配套的灯具，采用EIB电气总线控制技术，通过时间控制、感光控制及调光控制，实现整个车辆段与综合基地内的照明智能化控制。

7）动力节能

在满足允许载流量、运行电压等前提下，应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。有效地缩短低压配电线路的长度，既节财、节能，又可提高供电质量。变配电所位置尽量靠近负荷中心、合理选择导线截面，减少电能在传输中的损耗。

8）通风空调

对集中空调系统采用智能化能源控制系统控制设备的运行。充分利用有组织的自然通风排除余热余湿，达到国家要求的节能减排目的。

5结论

车辆段选址方面，若需考虑节能因素，主要应考虑减少列车的空走距离，减少空走能耗，进行统筹规划，实现资源共享。

若从节能的因素考虑车辆段出入段线、总平面布局方式，则应参考“方便行车组织，提高运营效率，减少列车的空走距离，减少空走能耗”，采用贯通式布置最优，尽端式布置中的平行并列式次之。优先选择贯通式洗车线，八字贯通式洗车线次之。另可考虑探索实行双日检策略，列检列位占运用库股道比例减少50%。

工艺设备方面，主要应考虑检查坑照明系统改进，洗车机节水设计，工程车类采用蓄电池驱动等。

配套专业的节能方面的措施主要可采用建筑节能、太阳能利用、节约用水、电力节能、通风空调系统节能、低压配电设计节能等。

资源共享方面，主要考虑在同一基地承担多条线路的高级别维修（架修、大修）、综合维修、培训，部分线路物资总库共享等措施。

参考文献

[1]刘富强.2011.城市轨道交通车辆段电气节能设计.现代建筑电气，2011（02）：9～12.

[2]史明红.2011.地铁车辆段的集约节能设计.都市快轨交通，2011（3）：40～42.

作者简介

罗曦春，2008年毕业于西南交通大学车辆工程专业，硕士学位，工程师，从事地铁车辆新车、大架修、运营检修等技术工作以及车辆段技术工作。