地铁可视化节能管理体系

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地铁客流量在空间上会随着地铁线路、站点位置不同而变化，在时间上会随着时段、节假日及季节不同而波动，因此客流量与地铁能耗之间存在着密切相关性。此外，可视化节能管理系统还可以新增智能视频检测功能，可在地铁运营中对乘客进行人脸识别、行为识别等功能，以加强地铁运营的安全性。在地铁设计建设阶段就充分考虑构建可视化节能管理系统，则可以累计保存地铁设备系统能耗历史数据，为其他线路运营管理提供宝贵的经验数据；也可为地铁运营能源消耗与客流量的相关性研究提供重要的原始数据档案，也为后续线网规划建设、设备选型、运营组织管理提供决策依据。

可视化节能管理系统总体构架

构建地铁可视化节能管理系统的总体目标是：从地铁运营管理和节能管理两个角度出发，一方面要努力提高地铁运营安全管理水平与服务质量，另一方面要尽可能降低地铁运营的综合成本，以实现地铁建设与运营的可持续发展。在地铁运营中，设备运行安全和乘客安全始终是地铁管理中的头等大事，为乘客提供便捷、舒适的乘车环境是地铁服务的质量保证；同时，就目前的地铁运营现状来看，国内很多地铁运营公司都处于亏损状态，地铁运营成本主要由工资及相关费用、运营能耗、生产维修成本、营运费、管理费用、主营业务税金及附加、[1]设备折旧、贷款利息等费用组成，其中地铁能源消耗占运营成本比重比较大。因此，如何持续性地降低地铁运营的综合能耗成为地铁管理者所面临的重要课题，国内地铁运营公司纷纷立项进行能耗科研课题的攻关，地铁设备节能研究已成为设备厂家以及地铁业主共同关心的主旋律。右图为地铁可视化节能管理系统总体构架。

地铁可视化节能管理系统分析

1地铁设备系统能耗分析

随着城镇化进程的不断推进，必然产生城市人口数量剧增，从而造成城市人们出行越来越困难，如何解决人们的出行问题，已经成为摆在城市管理者面前无法逃避的问题。发展城市公交或者私家车在一定层面上确实能够解决人们出行问题，但是由于私家车数量的不断增加，也会造成城市交通的拥堵以及城市的污染，发展何种交通工具能够合理解决上述问题。当今世界最好的解决办法就是大力发展城市轨道交通，一方面可以最大限度解决城市交通拥挤，同时也不会给城市新增污染问题。但是城市轨道交通除了建设成本高，地铁运营过程所消耗的电能也相对较大。根据北京、上海、广州、深圳、南京等已开通地铁运营公司对地铁用电负荷的统计分析，地铁运营过程中主要能源消耗集中在列车牵引系统用电，通风空调及给排水用，车站、场段及区间照明，电扶梯用电，通信设备、综合监控设备等弱电设备系统用电等方面。[2]地铁列车牵引用电量比例约占45%（B型车），通风空调、电扶梯合计耗电比例约占50%（南方地区）。牵引供电、通风空调、电扶梯、车站照明等电能消耗和约占地铁运营系统总电耗的90%左右，牵引供电、通风空调、电扶梯等设备是节能必须首先考虑的对象。因此，在设计及设备选型过程中，应该对地铁主要用电设备以及持续性运转的大负荷容量设备加强能源管理和监控，并对采用变频等节能技术措施的设备做好经济技术考核和对比分析工作，为不断改善运营管理和节能管理提供决策依据。

2地铁可视化节能管理系统可行性分析

一般来说，地铁主要节能降耗措施包括控制节能、设备节能、管理节能等，根据地铁设计的具体情况，采取相应的节能措施，按照地铁系统的特点可分为：（1）线路设计与运营组织节能（2）车辆空调、照明等节能（3）牵引供电系统节能（4）通风空调及给排水系统节能（5）设备监控系统节能（6）电扶梯节能（7）车站、全歼照明系统节能以上所列节能设备系统，一般在设计阶段，设计单位均会根据以往设计经验对运营设备系统提出节能措施，理论上确实能够起到一定的节能作用，但是此时设计并未确定具体设备供应商，设计方案无法完全确定，节能目标还不能完全确定。因此要真正实现节能设计目标，甚至优于设计目标，大量的实施工作还得靠招标后续设计设计联络、设备深化设计、实验验证来实现。而在地铁运营阶段，由于设备系统能耗费用占据运营成本比例非常大，如何进一步降低电能消耗是摆在运营公司面前的最大压力。因此，为了达到可持续节能的目标，在设备充分考虑节能技术的基础上，考虑实施节能管理，通过构建地铁可视化节能管理系统，实现精细化与系统化的能源监控、明确节能目标管理，有助于地铁系统的总体能源调度，并为未来的发展决策提供科学依据。目前，综合监控系统已在世界范围内的城市轨道交通工程中成功应用。综合监控系统采用通用性好、符合国际标准或行业标准的、高可靠性的网络交换机、服务器和工控机等网络和计算机产品来构建统一硬件集成平台，采用模块式、类似积木结构的多层软件开发平台定制应用软件，采用通用开放的硬件接口及软件通信协议，以集成和互联的方式与各接入系统实现信息交换，最终实现对地铁各相关机电设备的集中监控功能和各系统之间的信息互通、信息共享和协调互动功能。低压配电柜、环控电控柜内智能网络的构成是柜内智能仪表通过冗余的现场总线，将数据信息上传至综合监控系统。采用这种方式不仅能确保采集的设备电能数据能够及时发送到监控系统，而且可靠性高、系统构成简单、经济，也便于集中管理。可见，地铁综合监控系统的工业以太网络等硬件和底层现场总线等基础构架，为地铁可视化节能管理系统的实施创造了非常有利的条件。在此基础上，采用先进可靠的能源管理分析软件、硬件，完全可以建立一套完整的、具有先进水平的地铁能源管理系统。[3]

3环境、安全因素及视频检测系统

3.1环境与安全因素在地铁可视化节能管理系统中，由于能源管理不是一个独立的系统，除了构建能耗指标外，还需将地铁环境的温度、湿度指标作为一个重要的管控因素。对地铁内的温度、湿度和空气流速等进行有效监控，控制通风风量和温升，为乘客提供适宜的乘车环境，并在紧急情况下保证乘客的安全；同时对车站建筑内通风空调系统主要包括区间隧道通风系统、车站隧道通风系统、车站公共区通风空调系统（俗称大系统）、设备用房空调通风系统（俗称小系统）、车站的水系统的设备加以监控，以保证地铁正常运营。对于安全装备要求，在运营管理、系统指挥、设备及外部环境因素等四个方面，存在常规和应急的一系列安全性指令要求，因此在该系统构建中，必须把这些安全因素作为约束性指标，以保障整体地铁系统的安全。

3.2视频检测系统地铁可视化系统分为系统指标和对象指标两大类，对象指标的功能实现则是通过智能视频检测软件来实现，可以进行客流的统计，人脸识别、行为识别等多种功能，对乘客的状态、特征、行动轨迹、乘车习惯等进行有效检测，实现对车站各区域环境参数的合理控制，以降低能源消耗。

结语

通过地铁可视化节能管理系统，地铁运营主管部门可以实现对车站、区间、场段、控制中心等区域进行实时数据的采集，并及时将采集数据发送到能源数据中心对地铁运营能耗进行分析、审计和评价，对运营设备系统的能源消耗以及各车站、场段、控制中心等管理节能效果进行分析，及时掌握不同时段、不同车站、不同区域能源消耗趋势，并以报表的形式显示与输出，同时也可发现运营管理过程中节能管理薄弱环节，为地铁运营开展节能减排、节约运营成本、制定科学的能源管理考核指标提供科学依据。地铁可视化节能管理系统也是确保地铁可持续发展的科学手段，是地铁节能管理的发展方向。

作者：黄少熔单位：无锡地铁集团有限公司