宋 福 陳富東

深圳地鐵3號線電客車PPIISS客室LCD屏節(jié)能改造

宋 福 陳富東

摘 要：在簡要介紹深圳地鐵3號線電客車乘客信息系統(tǒng)（PIS）功能及客室液晶顯示屏（LCD）電源控制原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合3號線列車出入庫流程、檢修作業(yè)項目、運營時刻表等生產(chǎn)組織情況，經(jīng)過分析、計算，對PIS客室LCD屏進行節(jié)能改造的可行性、必要性以及預(yù)期效益等進行了論證，對新車設(shè)計有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；PIS；LCD屏；節(jié)能；改造

宋 福：深圳市地鐵集團有限公司運營總部車輛中心，工程師，廣東深圳 518173

1　深圳地鐵3號線電客車PIS

1.1系統(tǒng)概要

深圳地鐵3號線電客車PIS包括多媒體和車載廣播等子系統(tǒng)，可實現(xiàn)多媒體信息播放、列車到站廣播、動態(tài)地圖顯示、客室狀態(tài)實時監(jiān)控及上傳等功能。系統(tǒng)處理后的多媒體及到站信息分別顯示在安裝于客室的LCD屏上，客室實時監(jiān)控畫面顯示在司機室CCTV監(jiān)控屏上，同步上傳于車站警務(wù)室。

1.2電客車客室LCD屏

深圳地鐵3號線電客車PIS客室LCD屏，左側(cè)為運營屏，用于顯示到站信息，右側(cè)為媒體屏，用于顯示多媒體信息。LCD屏安裝于客室門區(qū)蓋板上，每個門區(qū)蓋板安裝2塊，全列車共96塊，額定功率為30 W。LCD屏隨列車蓄電池激活同步點亮，電源為單車控制，電源開關(guān)分別設(shè)置在每節(jié)車客室電氣柜內(nèi)。

2　客室LCD屏節(jié)能改造

2.1LCD屏節(jié)能改造的必要性

深圳地鐵3號線電客車在正線運營時LCD正常顯示，為乘客提供媒體信息和車輛到站等信息。列車非運營情況下，客室LCD屏只是一個耗能部件，并不發(fā)揮實際作用，可關(guān)閉，以節(jié)省電能，同時延長LCD屏使用壽命。

列車非運營情況主要包括正線及庫內(nèi)應(yīng)急、計劃修、出入場以及運營結(jié)束庫停等，非運營情況下電客車LCD屏功耗粗略計算如下。

2.1.1正線應(yīng)急備車和庫內(nèi)應(yīng)急備車客室LCD屏耗能

為保證正線運營秩序，降低車輛故障后對運行圖的影響，參照行業(yè)做法，深圳地鐵車輛中心規(guī)定每天列車運營期間正線（兩端終點站存車線）及車庫（檢修庫及停車場）內(nèi)分別擺放2列應(yīng)急備用車，備用車處于激活狀態(tài)，滿足隨時發(fā)車條件。線備車和庫備車每天LCD屏消耗電能如表1統(tǒng)計。

表1　備用列車每日客室LCD屏耗能統(tǒng)計

2.1.2計劃修電客車客室LCD屏耗能

按照深圳地鐵3號線目前的生產(chǎn)安排，每天進入計劃修修程的電客車約為6列，檢修人員每天工作8 h，其中約一半時間為無電檢修作業(yè)，檢修作業(yè)完畢，列車處于送電狀態(tài)（以20 h計），客室LCD屏耗能為：

96×30×20×6=345.6（kW.h)

2.1.3電客車空車出、回庫客室LCD屏耗能

按照深圳地鐵3號線現(xiàn)有運營時刻表，每天上線列車數(shù)為34列，空車出、回場過程中客室LCD屏均為開啟狀態(tài)，每列每天空車出、回庫占用時間約1 h以上，期間客室LCD屏耗能為：

96×30×1×34=97.92（kW.h) 2.1.4 運營結(jié)束庫停列車客室LCD屏耗能

深圳地鐵3號線實行雙日檢，電客車運營結(jié)束后，約有每天上線列車數(shù)一半的列車無需任何檢查（故障車除外），直接停放在停車庫內(nèi)進入熱備狀態(tài)，另外，一般列車進行完雙日檢修程后進入熱備狀態(tài)，熱備車每天LCD屏消耗電能如表2統(tǒng)計。熱備是指為減少電氣元器件故障（繼電器、接觸器卡滯等），非運營狀態(tài)下列車保持激活狀態(tài)，以減少電客車出庫故障對運營秩序影響的做法。

2.1.5列車在非運營工作狀態(tài)下客室LCD屏總耗能

按照深圳地鐵3號線現(xiàn)有運行圖，列車在非運營工作狀態(tài)下每天LCD屏總耗能為:

198.72+345.6+97.92+383.04= 1 025.28（kW.h）

由于客室L C D屏隨列車蓄電池激活同步點亮，卻只能操作每節(jié)車客室電氣柜的電源斷路器空開（4QF25、4QF26）來關(guān)閉，無法在司機室集中關(guān)閉全列車的LCD電源，導(dǎo)致非運營情況下LCD屏開啟，造成大量電能浪費。除此之外，LCD屏長期處于工作狀態(tài)，會縮短屏幕使用壽命，增加維修成本。綜合以上因素，客室LCD屏進行節(jié)能改造，實現(xiàn)電源集控開關(guān)是非常必要的。

2.2LCD屏節(jié)能改造技術(shù)分析

2.2.1理論分析

本著不改變原有設(shè)計，不影響原有設(shè)備性能，盡量減少改造復(fù)雜程度的原則，同時結(jié)合公司非運營狀態(tài)的列車，必須關(guān)閉客室照明及空調(diào)（特殊情況除外）的規(guī)定，制定的初步方案如下。

在每節(jié)車電氣柜內(nèi)加裝L C D屏集控接觸器，從電氣柜DC110V母線端子排上引出DC110V正線，接入原有照明接觸器常開輔助觸點，經(jīng)該觸點的出線接入集控接觸器線圈電源，集控接觸器主觸頭串在客室LCD屏電源開關(guān)與LCD屏電源模塊之間，電氣原理圖如圖1所示。

上述方案集控接觸器線圈通斷信號由照明接觸器輔助常開觸點給出，利用既有車照明控制開關(guān)控制LCD屏電源通斷，實現(xiàn)LCD屏電源控制與照明聯(lián)動，即照明開啟LCD屏同步開啟，照明關(guān)閉LCD屏同步關(guān)閉。

表2　熱備車每天LCD屏消耗電能統(tǒng)計

圖1　改造后LCD屏電源控制原理圖

經(jīng)查閱資料，原有照明接觸器的輔助觸點最大可承受約1 A的電流，而加裝的集控接觸器吸合電流50～100 mA，遠小于照明接觸器輔助觸點的承受電流，不會對既有接觸器產(chǎn)生影響，同時也不會增加既有照明控制開關(guān)的負載。現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)客室電氣柜內(nèi)靠近照明接觸器處有多余空間可以加裝接觸器。結(jié)合電氣原理圖初步測量，加裝接觸器后只需增加3根長度約60 cm、線徑為1.5 mm2的接線即可實現(xiàn)，上述方案理論上可行。

2.2.2接觸器選型

通過現(xiàn)場調(diào)研得知，客室LCD屏電源開關(guān)為容量6 A的直流斷路器，因此，只要選擇主觸點容量大于6 A的直流接觸器即可，通過查閱相關(guān)手冊，選用施耐德的LC1D12FDC型接觸器，該產(chǎn)品為成熟通用產(chǎn)品，容易購買，無需特殊定制。

2.2.3改造風(fēng)險評估

按照上述方案改造，較改造前存在的唯一風(fēng)險就是加裝的LCD屏集控接觸器故障后會導(dǎo)致其所在車廂LCD屏黑屏，無法顯示相關(guān)信息。經(jīng)過分析調(diào)查，改造所用的施耐德的LC1D12FDC型接觸器為成熟產(chǎn)品，目前電客車上大量使用，查閱運營以來的故障信息，未發(fā)現(xiàn)因接觸器本身原因?qū)е铝熊囅鄳?yīng)系統(tǒng)無法正常工作的現(xiàn)象。因此，只要按照相關(guān)規(guī)定開展檢修維護作業(yè)，改造風(fēng)險處于可控范圍內(nèi)。

2.3電客車客室LCD屏節(jié)能改造試改經(jīng)過充分的理論分析和現(xiàn)場調(diào)研，確認對既有車進行LCD屏節(jié)能改造不會對現(xiàn)有各部件功能產(chǎn)生影響后，按照既定的方案（接線示意圖如圖2所示），先行對一組車LCD屏進行了節(jié)能改造試改，改造后的現(xiàn)場情況如圖3所示。

表3　LCD屏節(jié)能改在成本統(tǒng)計表

圖2　LCD屏節(jié)能改造接線示意圖

圖3　LCD屏節(jié)能改造現(xiàn)場圖

3　投資回報分析

按照上述方案改造，每列車（6節(jié)編組）需加裝接觸器6個，接線端子36個，線徑1.5 mm2的電纜約18 m，不計算人工成本，每列車改造成本約2 496元。完成全部43列車客室L C D屏節(jié)能改造共需投入107 328元（表3)。按照之前計算，LCD屏節(jié)能改造后每天可節(jié)約電能1 025.28 k W.h，電費按0 . 9 元/(k W.h)計算，每天可節(jié)約電費922.75元，約117天可收回投入成本，改造后每年可節(jié)約電費約33.68萬元。

4　結(jié)束語

通過精細化管理，對既有列車進行分析、論證，開展技術(shù)節(jié)能改造，可進一步降低運營維護成本。同時，在新車設(shè)計時注重節(jié)能細節(jié)，全面考慮，也可減少后期運營維護成本，提升列車品質(zhì)。

參考文獻

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[2] 韓國現(xiàn)代ROTEM公司. 深圳地鐵三號線輔助電源容量計算書[G].2008.

[3] 施耐德電動機啟動與保護產(chǎn)品選型手冊[G].2008.

責(zé)任編輯 冒一平

Energy Saving Reform on LCD Screens on Train in PIS of Shenzhen Metro Line 3

Song Fu, Chen Fudong

Abstract:Taking into consideration of train entry and exist depot process, repair, and operation timetable and production organization on Shenzhen metro line 3, through analysis and calculation, the paper verifi es the feasibility, necessity and expected benefi ts of energy saving reform on passenger compartment LCD screens of PIS.

Keywords:metro vehicle, PIS, LCD screen, energy saving, reform

收稿日期2014-03-19

中圖分類號：U293.25