轨道交通站内客运设备节能设计方案研究摘要：随着建设“绿色、人文、智慧”交通理念的贯彻，站内客运设备作为轨道交通至关重要的系统之一，设备节能的需求越来越受到重视。
本文在传统方案基础上，归纳总结了高效节能的技术与材料，提高了站内客运设备的能效，在践行“绿色交通”大政策方面提供了具体措施，可供类似工程设计、设备选型时借鉴参考。
关键词：轨道交通；站内客运设备；节能；研究引言近年来，国家政府不断贯彻“碳达峰”、“碳中和”政策，绿色轨道交通建设成为交通领域“双碳”目标实现的重要途径，对设备节能要求的广度和维度不断在扩大，约束性指标也不断在强化，对轨道交通全过程绿色建设提出了更高要求。
轨道交通站内客运设备为机电系统重要的系统之一，包括站台门、自动扶梯及电梯系统。
通常在车站站台边缘设置站台门系统，将轨行区与公共区隔开，能有效防止乘客跌落站台，保证候车乘客安全；同时减小噪声及活塞风对站台上候车乘客的影响，极大地改善、美化乘客候车环境。
在车站站内及出入口设置自动扶梯及电梯系统，方便乘客及残疾人出行。
考虑站内客运设备数量多、用电量大，对其节能方案进行重点研究。
1 站台门系统站台门按结构型式分为全高封闭式站台门、全高非封闭式站台门、半高站台门，地面及高架站通常采用半高站台门，地下站可结合通风空调制式、工程所在地冬夏季气候特点，选用全高封闭式或非封闭式站台门，也可采用全高可调风阀站台门，在冷暖季进行切换，避免站台能量流失，节省通风空调系统运行能耗。
在确定了站台门结构型式后，具体的节能设计主要体现在以下几个方面：（1）站台门系统在满足功能要求基础上，与土建接口处进行了专门密封设计，尽量降低空调能量流失，以节约能源。
（2）在提高密封性能基础上，站台门系统采用传热系数相对较小的钢化玻璃或其他具有节能效果并满足工程站台门功能需求（含越行车站较大风载荷影响）的节能安全玻璃，以降低站台门门体的传导冷负荷，达到绿色节能减排的目的。
（3）在满足《轨道交通机电设备节能要求》（GB/T35553-2017）的要求基础上，电机等采用能耗低的产品。
（4）在满足限界专业要求的情况下，尽可能减小站台门与站台边缘的距离，以减小列车停站时车体与站台门的间隙，减少站台门开启时车站空调冷热空气的散失。
通过以上措施分析，顶箱密封与门体密封是实施上述技术方案的关键所在，具体措施如下。
1.1 顶箱密封在站台侧顶箱活动盖板周边设密封胶条，可以起到良好的密封作用，密封件应更换方便，只需将需要更换的密封胶条取出，换上新的密封胶条即可，如下图所示：图1 活动盖板密封胶条结构示意图顶箱轨道侧设置伸缩绝缘橡胶条，采用沿车头前进方向，橡胶与橡胶搭接处，采用不锈钢抽芯铆钉缝补，再打胶处理方式，对顶部上、下封板起到连接、密封作用，如下图所示：图2 顶箱轨道侧密封示意图顶箱内部在前盖板和后盖板间设置后中封板进行密封，如下图所示：图3 顶箱内部中封板结构示意图在顶箱底部，滑动门的运行通道采用后封板与门楣之间的尼龙毛刷密封，保证门扇开/关活动顺畅，当站台门内外承受风压差时减少漏风，滑动门关闭后达到密封的要求。
同时由于毛刷的存在能够有效降低列车带起的气流进入顶箱的速度，进而避免顶箱因活塞风引起哨声，如下图所示：图4 顶箱底部密封示意图顶箱能在门机上方密封，保证灰尘不会从上方掉落至门机内；因顶箱底部有滑动门的运动，使顶箱不能做到完全密封，由于隧道和站台的空气温度、相对湿度相差较大，有可能在顶箱内产生结露，为此要求顶箱内电气设备有防护措施。
门机上的运行导轨会耐磨并设计科学、会水平固定在顶箱结构上，各种水平荷载不会对门机梁带来水平方向的变形；门机梁上的各种电气元件及机械部件会合理固定，在列车运行和滑动门工作时顶箱不会产生震动。
导轨断面形状与导轮相匹配，导轮与导轨间的传动除有拖动滚轮外，还有防倾覆滚轮，在水平风压作用下，导轮能够与导轨保持传动关系。
1.2 门体密封在滑动门、固定门、应急门、端门门体玻璃与门框间用密封胶密封，固定门与门槛间的缝隙用密封胶填充。
门体上所有的密封胶或密封胶条均可靠地固定或粘结在门体上，固定门、滑动门门玻璃与门框间隙不大于5mm，填充的密封胶能防止乘客徒手破坏。
门体密封件的压缩范围足以抵消门框的挠度、制造公差，密封件用在所有类型门的运动件与固定件之间，密封件方便更换，使用寿命通常不小于5年。
门体密封件的安装确保各条缝隙不透光线，全高封闭式站台门在门关闭状态气密要求不透过灯光且漏风量在站台门内外压差为10Pa压力的情况下，固定门漏风量不大于2m3/h/m2，滑动门漏风量不大于8m3/h/m2。
图5 门体密封示意图1.3 产生效益（1）经济效益地下站站台门系统特别是全高封闭的结构型式，大幅度地降低了地铁车站空调能耗，符合国家节能减排要求，在节能方面起到了良好的经济效益。
（2）社会效益站台门系统将车站站台与行车隧道区域隔离，减少了列车运行噪声和活塞风对车站的影响，且能防止人员跌落轨道产生意外事故，为乘客提供了舒适、安全的候车环境，大大提高了地铁的服务水平，极大地体现了以人为本的理念，起到了很好的社会效益。
（3）技术效益站台门系统方案新颖独特、适用美观设计功能全面完善，采用了成熟可靠的结构型式，集成了多种绝缘措施，合理应用了智能运维及间隙探测等多种新技术，设计理念先进，技术水平高，对新线站台门系统设计和建设具有很好的指导和示范作用。
综上分析，通过以上措施站台门系统实现了节能降耗的目的，节约了社会资源的消耗，降低了运营期间的能源消耗，具有显著的经济效益、社会效益、技术效益。
2 自动扶梯及电梯系统2.1 电梯选用永磁同步电机电梯的能耗绝大部分集中在电力拖动（曳引机）上，电梯选用永磁同步驱动电梯，无齿轮永磁同步电梯应用了高磁通密度的永磁材料，将曳引轮直接安装在电机的转子上，采用直接传动，没有传动损耗，效率远远高于以往的有齿轮曳引机，和同规格电梯相比，综合节能20%左右，另外由于取消了涡轮涡杆的中间环节，避免了齿轮油的大量应用，噪音降低约达10dB，节省保养人力成本。
图6 永磁同步电机2.2 选用无机房电梯电梯主要涉及的关键部件有曳引机、控制柜、主电源箱、限速器装置等设备，轨道交通车站电梯采用无机房（曳引机安装在电梯井道顶端）形式，无机房电梯不需要在建筑物内设置封闭的独立机房，机房内设备在保持原有性能的前提下进行小型化设计，将曳引机、限速器、控制柜等设备安装在电梯井道顶部或井道侧部。
大大节省了土建费用，也在一定程度上节约了能源。
图7 无机房电梯示意图2.3 电梯具备待机节能功能早晚高峰、客流量较大情况下，车站电梯几乎连续投入使用；在其他工况下，车站电梯具备待机时可自动关闭变频器、轿厢照明及风扇，从而节省电能，减少不必要的资源浪费；此外，电梯轿厢照明设计方案采用 LED 灯具，显示面板及控制面板尽可能采用节能控制器件。
图8 电梯轿厢LED 照明2.4 自动扶梯采用全变频方式自动扶梯采用变频运行方式（VVVF方式）：在扶梯上增设变频装置，扶梯开始运行时通过变频器启动，当扶梯达到100%（0.65m/s）额定速度运行后，如无乘客乘梯，扶梯由100%额定速度自动降为20%（0.13m/s）速度运行（如扶梯在20%速度下运行很长一段时间仍无人乘梯，则扶梯会自动平缓地停梯待命）。
如安装在扶梯出入口处的传感器检测到有乘客乘梯，则扶梯速度马上平缓地升至100%额定速度，如乘客继续进入扶梯，扶梯将一直以额定速度正常运行。
如在预先设定的时间内扶梯入口处的传感器没再检测到有乘客进入扶梯，则扶梯将自动转至爬行速度运行。
据统计自动扶梯采用变频运行方式（VVVF方式），可以节约能耗30％左右。
自动扶梯变频节能模式具有全变频和旁路变频两种模式，经下表比较，自动扶梯变频节能方式，采用全变频方案。
表1 两种变频方式优缺点对比表2.5 产生效益综上分析，电梯采用永磁同步无齿轮电机驱动，综合节能约20%；自动扶梯采用节能运行模式，节能约30%；自动扶梯采用节能措施后，运营初期年节电大约为15%～20%，节约了社会能源消耗，提高了资源利用率。
3 结语通过对站内客运设备节能设计方案研究总结，工程设计与设备选型时得出主要的技术与材料要求如下：（1）地下站结合通风空调制式、工程所在地冬夏季气候特点最终确定站台门结构型式，当选用全高封闭式站台门时顶箱与门体的密封是技术方案的关键所在，应进行专项设计。
（2）轨道交通车站电梯选用无机房电梯，具备待机节能功能，同时轿厢照明采用 LED 灯具，显示面板及控制面板尽可能采用节能控制器件。
（3）轨道交通车站自动扶梯采用全变频方式，平稳性、舒适性较好，在额定速度运行情况时相对节能。
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