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摘要：轨道交通以其众多优点而越来越受到欢迎，安全和鳥效的将乘客运送到达目的地是城市轨道交通系统追求的两大基本目标，该目标的实现首先取决于城轨列控系统的性能。列控系统是确保列车安全运行、提高行车效率的核屯、子系统，是轨道交通的大脑和神经中枢，也是体现一个国家自动化水平的重要标志。经过多年的发展，基于通信的列车运行控制系统（ＣＢＴＣ）已经成为我国城市轨道交通列控系统未来的发展趋势。目前的城轨列控系统也在向着高安全、低成本、节能和高效的方向发展。
关键词：城市轨道；交通列车；车辆节能；策略
1城市轨道交通列车牵引能耗的影响因素
据相关数据统计，2016年国内有北京、广州、深圳、重庆、武汉、天津、成都、宁波、苏州、郑州、西安、长沙、青岛、东莞、福州、南宁、合肥17座城市轨道交通新增27条运营线路，合计里程为554.00公里，车站370座，总投资额为3222.30亿元。而从路网整体看，国内所有城市的轨道交通网络都是亏损的。对城市轨道交通运营企业而言，想要达到盈亏平衡进而有盈利，其收入除政府补贴、传统票务、广告、通信、商铺租赁、地产开发等多元化业务之外，城市轨道交通运营企业本身相关的节能策略应用也是其降低运营成本，实现利润的重要来源。本文将在城市轨道交通列车车辆节能策略方面做深入研究。
在列车运行过程中，牵引能耗主要包括以下4部分：①牵引供电系统自身消耗的能量。主要产生于地铁牵引供电网络自身的能量开销，可以通过优化供电网络设计来降低能耗。②再生制动消耗的能量。列车利用制动时产生的热能进行发电并上传给供电网络，为其他列车提供电力供应。③制动电阻消耗的能量。主要产生于制动过程中的能量开销，是制动能到再生制动能量转换过程中的损失部分。④列车牵引系统消耗的能量。是指列车牵引过程中所耗费的能量。
根据城市轨道交通系统的实际情况，接触网、线路状态和列车牵引系统及列车的运行策略等因素都会对牵引能耗产生影响，具体表现如下。
（1）接触网。接触网是牵引系统给列车供电的直接环节，其能耗的主要表现形式是热损。随着列车运行密度的增大和列车运行速度的提高，接触网电流不断增大，从而引起能耗的增加。
（2）线路状态。线路条件对牵引能耗的影响主要体现在线路类型、站间距大小和线路纵断面设计方案。不同的线路类型决定列车运行时空气阻力的大小，列车在隧道中运行时所受的空气阻力大于列车在高架上运行时所受的空气阻力，而列车能耗会随着空气阻力的增大而增大；站间距越小，列车启动和停止的频率增加，牵引能耗也会随之增加；线路纵断面对列车能耗的影响主要体现在坡道位置与车站位置的设计上，设计时应考虑列车进站、出站过程中的重力势能。
（3）列车牵引系统。牵引电机是影响列车牵引能耗的关键，牵引电机的空转和电机自身的能量损失会造成不必要的能量消耗。
（4）列车的运行策略。列车运行过程中，频繁加速、减速会造成列车能耗的增加。随着列车运行密度的增大，多列车同时在一个供电分区启动的概率增大，因而造成接触网局部电流在短时间内急剧增大，此时接触网热损能耗也随之增加。
2城市轨道交通列车车辆节能策略
2.1车辆类型
由于城市轨道交通的特殊性，车辆类型在线路开通运营之时就已确定，而一般的城市轨道交通车辆使用年限是30～40年，因此在车辆使用年限内一条线路的车辆类型是固定的，而车辆上的绝大多数设备也是相对稳定不变的。对于车辆上的多数设备一般情况下在使用过程中是不能改造的，而在车辆相关设备节能方面的策略有：
（1）列车客室照明荧光灯改为LED灯管
荧光灯含有重污染的金属物质，使得报废的荧光灯管对环境的污染十分严重，同时也存在功率高、消耗量大、寿命短、维护量大等诸多缺点，而LED灯管采用发光二极管作为光源，功率低、功效高、寿命长、更节能。
（2）列车客室空调定频改为变频
由于供电频率不能改变，定频空调压缩机转速基本不变，依靠不断的开、停压缩机来调节列车客室的温度，很容易造成列车客室的温度忽冷忽热，并消耗较多的电能。相比较而言，变频空调的变频器改变压缩机的供电频率，调节压缩机的转速，依靠压缩机的转速快慢达到控制列车客室温度的目的，其优点是室温波动小、电能消耗少。
（3）传统继电器控制改成PLC集中控制
传统线圈式的继电器，存在能耗大、损坏率高、体积大、接线复杂、附件多、改造复杂等诸多缺点，而PLC集中控制改造起来就会相对简单，只需要改编程逻辑图就可以改变它的控制方式，不仅可以将风险降到最低，还能降低人工改造量和投入的成本，从而达到节能的目的。
2.2列车编组
由于列车编组数量越大，所需的牵引力也越大，相应的其能耗也就越高。因此在列车编组方面的节能策略是：根据城市轨道交通工作日、节假日等不同的高峰小时最大断面客流量及列车运行图，制定满足客流量需求的列车编组数量动态变化方案，减少大编组列车在满载率不高时的空驶，提高能源利用率。
2.3列车重量
列车自重直接影响列车牵引系统的所需电量，越重的列车在同样的牵引系统情况下所消耗的电量越多。故在列车重量方面的节能策略是：在新车采购中实现车辆轻量化，车辆轻量化中最为关键的是车体的轻量化。除此之外，车体型材间的连接方式、内装材料的选择对车体重量产生很大的影响。因此，城市轨道交通运营企业在新车采购时，应逐步研究在保证列车安全及各项主要性能的前提下，如何降低并控制列车自重从而达到减少列车牵引用电的目的。
2.4列车的牵引制动性能
列车在运行过程中，主要有牵引加速、惰行、制动工况组成。在列车牵引制动性能方面的节能策略有：
（1）根据线路实际情况，增加惰性工况
通过综合考虑列车分别处于各个不同工况下从电网取电的不同，在设计列车运行曲线时充分考虑列车处于不同时段、列车间隔的需求，采用高峰和非高峰时段区别对待，在非高峰时段增加惰行工况，达到节能的效果。
（2）列车制动能量再利用
城市轨道交通列车目前主要有三种制动方式，即反馈制动、电子制动、气制动。研究表明，列车的制动能量很大一部分都是消耗在了电子制动上，而将电子制动能量通过有效的回收再利用是列车节能问题上的一项重要举措。
2.5线路坡道、曲线半径和站间距设计
在城市轨道交通线路设计规划阶段，应综合考虑线路投入运营后的能耗问题。线路坡道、曲线半径和站间距设计方面的节能策略是：在土建条件允许的条件下，在坡道设计时应尽量采用节能坡设计理念，在线路弯道处应尽量采用曲线半径大于300米，在非中心城区的站间距应大于1400米。
结语：在城市轨道交通日益发展成熟的今天，我们应该看到绿色节能的目标任重而道远，在节能的同时还应处理好与环保的关系。在城市轨道交通网络越来越发达的时候，轨道交通运营企业应该更加深入深化节能设计改进及创新，实现技术节能，同时，加强节能管理，落实管理节能措施，充分发挥轨道交通大运量、高速度、准时、安全、节能、环保的优势，从而实现城市轨道交通可持续发展。
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