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储能式轻轨交通系统技术的应用前景分析 　　摘 要 针对当前轨道交通面临的节能重大课题，本文介绍了一种适应于中小运量的低成本、高效、绿色、智能的新型储能式轻轨交通模式，并阐述了该系统的构成、特点及核心技术。从技术和经济方面分析，探讨储能式轻轨交通系统在城市轨道交通中的应用前景。 　　关键词 储能式 轨道交通 高效 能耗 　　中图分类号：U29 文献标识码：A 　　1 应用背景 　　随着我国城市化进程的不断推进，城市规模迅速扩张，城市交通拥堵成为制约城市发展的突出问题。轨道交通由于具备能耗低、污染小、时刻准、速度快等诸多特点，已成为解决城市交通拥挤最有效的方式。 　　与传统有轨电车相比，储能式现代有轨电车采用超级电容作为储能元件，能够无接触网运行。以超级电容作为储能元件的目的是实现能量的高效利用和循环利用，在车辆制动时可以将80%以上的制动能量即时回收，达到绿色节能的双重目标。另外，地铁因其造价高昂，需要有雄厚的财政实力做支撑，基本局限在省会城市。相比而言，储能式轻轨交通系统更适合在全国中小城市范围内推广，具有更广阔的产业空间。 　　2 储能式轻轨交通系统功能定位 　　按照我国城市轨道交通工程项目建设标准《建标104-2008》①规定，每小时单向客流量在1～3万人次为中运量，适用于城市城区人口规模不低于150万人；3万人次以上为大运量，适用于城市城区人口规模不低于300万人。目前，中小运量轨道交通系统一般采用轻轨车辆或有轨电车。随着超级电容技术的不断发展进步，超级电容在城市轨道交通中的应用越趋成熟，储能式轻轨交通系统已成为城市轨道交通未来发展的一种趋势。它适用于中心城市中小运量轻轨交通；可实现全线无供电网高效运行；可实现能量高效、循环利用；全面改善城市景观与交通安全。 　　3 储能式轻轨交通系统的特点和核心技术 　　3.1 储能式轻轨交通系统三大特点 　　3.1.1 最高效的能源利用 　　3.2 储能式轻轨交通系统五大核心技术 　　3.2.1 大容量、高比功率、高比能量超级电容器件 　　超级电容是与电解电容相似的电物理过程，没有化学反应过程，不会像电池那样内部产生气体，更安全可靠；功率容量为电池容量的20倍，并比蓄电池具有更高的功率密度（可达18KW/kg数量级）。 　　3.2.3高效、低噪永磁同步电机驱动 　　永磁同步驱动技术可以大大提高驱动系统的效率，在整个调速范围内都可以保持较高的效率和功率因数。在整个速度范围内，相比异步驱动系统效率提高3～5个百分点，④实际使用工况下可节能10%以上。未来如采用直接驱动永磁同步电机技术，可进一步提高传动效率2～3个百分点，并能显著降低车辆重量和减少机械维护成本，同时提高减振降噪性能。 　　3.2.4 机、电、磁轨式智能控制复合制动系统 　　（1）常用制动。采用电制动优先、电制动不足时由机械制动补足的智能控制的混合制动方式。 　　（2）速度低于5km/h时，平稳的施加机械制动取代电制动。 　　3.2.5 基于能量最优运营模式的自动驾驶控制系统 　　4 经济效益和社会效益分析 　　4.1 初步经济效益分析 　　4.1.1 建设成本低 　　由于取消了接触网或第三轨的供电线路，且无需考虑钢轨杂散回流电流的处理措施，可大大降低线路和供电系统的初期投资。目前国内地铁架空接触网供电系统的初期建设成本大约在3 850万/公里⑤以上，储能式轻轨交通系统的成本，根据列车编组的不同大约在600～1000万元/公里之间，每公里初略测算至少可降低3 000万元以上。线路允许弯道较小（50 m地铁250 m），设计选线容易、拆迁工作量小，因此无论是地面还是高架的土建投资都会显著降低，每公里估算可望降低数千万元。 　　4.1.2 维护成本低 　　无论采用接触网还是接触轨，由于接触线/接触轨存在磨耗，每列车按2个受电弓核算30年寿命周期内需要更换数十万元的滑板；每列车按20个三轨受流器核算30年寿命周期内需要更换上百万元的滑块。同时，还需要定期维护受电弓和三轨受流器，对供电网实施定期维护、调整和保养。而储能式轻轨供电系统由于车辆进站停车时受电，基本无集电器电磨耗和机械磨耗，理论上可以做到全寿命周期免维护。 　　4.1.3 运营成本低 　　储能式现代有轨电车是以储能电源为主动力源，并设计有制动能量回馈系统，采用“制动即充电”模式，使得车辆一次能够回收80%以上的制动减速能量，实现能量的循环利用和高效利用，节能效果非常明显。与既有城轨车辆相比，牵引能耗有望降低30%左右。 　　4.2 初步社会效益分析 　　4.2.1 完善我国城市轨道交通运输方式 　　传统的轮轨交通运量大、速度快，已经成为城市公共轨道交通的主要模式。但在环境要求高的地方，需建设隔音墙降低对周边居