編者按：

一套名為“地面式超級電容/電池混合儲能裝置”的設(shè)備，日前已在北京地鐵通過了掛網(wǎng)試驗(yàn)。在北京地鐵的試驗(yàn)表明，夜間單車運(yùn)行時，每趟節(jié)能率均能達(dá)到20%。該裝置工作日每日節(jié)能約1500度電，周末每日節(jié)能約900度電。

這套由北京交通大學(xué)自主研發(fā)的世界首套城軌交通地面式混合儲能裝置，能夠回收利用列車制動能量，還能夠在供電系統(tǒng)突發(fā)故障時，利用儲能將列車緊急牽引至地鐵站。

從科研立項(xiàng)、理論研究、系統(tǒng)建模與仿真、軟硬件設(shè)計(jì)、樣機(jī)的研發(fā)，再到設(shè)備的安裝、掛網(wǎng)試驗(yàn)，都有北京交通大學(xué)學(xué)生的深度參與，北交大碩士研究生楊浩豐及博士研究生劉宇嫣參與了該項(xiàng)目的全過程。

故事要從在鎮(zhèn)江調(diào)試的時候說起。2019年9月，完成了前期的一些設(shè)計(jì)工作后，混合儲能系統(tǒng)從仿真和設(shè)計(jì)的圖紙，變成具象化的實(shí)物——那五個兩米多高幾噸重的裝置占據(jù)了大半個實(shí)驗(yàn)區(qū)。

接下來，要完成從仿真階段到實(shí)物調(diào)試的切換，并完成實(shí)驗(yàn)室情況下模擬真實(shí)地鐵列車運(yùn)行工況，完成所有裝置軟件的開發(fā)工作。想著這些，站在實(shí)驗(yàn)區(qū)的我和另外幾位同學(xué)略顯手足無措，不知從何下手。

那段時間，熬夜成了家常便飯，通常完成當(dāng)天的測試已經(jīng)是夜里12點(diǎn)。印象最為深刻的是2020年1月，按計(jì)劃春節(jié)前要將裝置運(yùn)往北京地鐵八通線梨園站，但當(dāng)時我們還沒有進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，這是非常重要的一環(huán)，如果聯(lián)合調(diào)試沒有成功，儲能裝置就不具備在地鐵正線運(yùn)營的能力。

1月8日，系統(tǒng)的調(diào)試仍然存在一些問題，為了解決一個又一個問題，當(dāng)天晚上我們熬了整個通宵。第二天早上，也就是1月9日7點(diǎn)，調(diào)試仍在繼續(xù)。我不經(jīng)意間望著窗外，竟不知何時這個南方小鎮(zhèn)下起了雪，沒想到第一次看到南方的雪是在這樣的情境之下。終于，趕在9日晚上18點(diǎn)完成了所有的測試，此時運(yùn)輸工人已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室外等待兩個多小時了。之后就是將裝置打包、裝車運(yùn)往北京。我們隨后也坐上火車，按計(jì)劃前往北京地鐵進(jìn)行裝置的現(xiàn)場安裝。

那是我第一次進(jìn)入地鐵站的變電所，儲能系統(tǒng)雖然已經(jīng)運(yùn)到地鐵的變電所中，但是在混合儲能系統(tǒng)投入地鐵運(yùn)行之前還有很多事情要做。比如與安裝工人一起下到變電所的地下電纜溝中，用電纜將儲能系統(tǒng)接入到地鐵的供電系統(tǒng)中。第一次下到電纜溝中，映入眼簾的是錯綜復(fù)雜數(shù)量龐大的電纜，沒想到地上變電所整整齊齊的供電設(shè)備下竟會是這般景象。電纜溝下滿是灰塵，即使戴著口罩也能聞到空氣中刺鼻的味道，后來問了變電所值班員才知道，為了防止老鼠咬食電纜在電纜溝中撒了老鼠藥。除了與地鐵供電系統(tǒng)的電纜連接外，還需要鋪設(shè)儲能系統(tǒng)間控制回路的接線。一個師弟回憶起這段經(jīng)歷，他說數(shù)不清接了多少根線，核驗(yàn)了多少次。因?yàn)槟呐掠幸桓€接錯，整個儲能系統(tǒng)都將無法正常運(yùn)行。

春節(jié)前，我們把之前規(guī)劃的事情基本完成后，便放假回家了。突如其來的疫情打亂了我們的計(jì)劃，原計(jì)劃春節(jié)后回京繼續(xù)儲能裝置的恢復(fù)和調(diào)試工作，只能一拖再拖。我們當(dāng)時心急如焚。只能通過線上視頻會議，盡可能完善測試和試驗(yàn)方案，為回京調(diào)試做準(zhǔn)備。

6月份，疫情情況有所好轉(zhuǎn)，在向北京地鐵方面申請了調(diào)試計(jì)劃后，于6月20日我和三位師兄弟各自從家回到北京。

當(dāng)時正值入夏，但是按照地鐵的安全規(guī)程，我們進(jìn)入地鐵做調(diào)試時必須要穿勞保服和絕緣鞋。長袖和長褲的勞保服，比普通夏裝還要厚一些，同時因?yàn)榉酪哌€要佩戴口罩。變電所沒有空調(diào)，里面的設(shè)備運(yùn)行散發(fā)著巨大的熱量，身上的衣服是濕了又干，干了又濕。為了保證調(diào)試的順利進(jìn)行，兩位2020年畢業(yè)的師兄，一直堅(jiān)守到入職的前一天，才從北京趕去各自的工作地點(diǎn)入職。

為了保證地鐵運(yùn)行安全，一些調(diào)試只能放在夜間變電所停運(yùn)之后才能進(jìn)行。整座城市寂靜下來以后，我們與老師在夜色下一起趕往梨園變電所。23：30到達(dá)變電所，00：30待最后一班列車入庫，變電所停運(yùn)后，才進(jìn)入到我們的主場，開始進(jìn)行調(diào)試，凌晨3：30調(diào)試工作結(jié)束?；厝ズ唵涡菡?，第二天一早九十點(diǎn)鐘起床立即對夜間做的試驗(yàn)進(jìn)行分析。

夜間調(diào)試的時間其實(shí)是非常有限的。即使在實(shí)驗(yàn)室中盡可能模擬地鐵的運(yùn)行工況并多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)試中總會出現(xiàn)各種意想不到的問題。有一次調(diào)試出現(xiàn)問題實(shí)驗(yàn)被迫終止，所有人的目光都投向我，問怎么回事，當(dāng)時我倍感壓力，甚至能感覺到臉在發(fā)燙。我清楚地記得7月27日夜里，第一次行車試驗(yàn)，利用一班地鐵列車模擬日間的運(yùn)行工況，這也是儲能系統(tǒng)能否進(jìn)行日間掛網(wǎng)的關(guān)鍵前提。當(dāng)時我身著勞保服在高溫變壓器室中進(jìn)行試驗(yàn)，高度緊張的我居然一滴汗都沒出。直到凌晨3點(diǎn)多，第一趟試驗(yàn)列車走完，我才如釋重負(fù)，激動地問：這就成功了？是成功了嗎？

夜間的行車成功，證明儲能系統(tǒng)已經(jīng)具備日間掛網(wǎng)的能力。在日間掛網(wǎng)試驗(yàn)前，還需要去采集梨園變電所及其相鄰變電所全天的電壓電流數(shù)據(jù)。有一次在土橋變電所考取數(shù)據(jù)，看著空蕩蕩的地鐵站和忙碌的地鐵站工作人員，望著這城市我不曾見過的另外一面，不禁感嘆我們享受著的便利交通的背后竟有這樣一群人在默默付出，這也是我之前從未知曉的。

8月底，日間掛網(wǎng)試驗(yàn)迎來了最終的考驗(yàn)，能否完成科技部的要求在此一搏。那段時間，我們每天要在凌晨4：30前與變電所一起投入運(yùn)行，同時一直在變壓器室觀察、記錄儲能裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。雖然期間多有波折，但是最后結(jié)果還是令人滿意的。（楊浩豐）

楊浩豐

以前覺得列車跑起來全靠司機(jī)操控，從來沒想過列車為什么能動起來，怎樣才能動起來？現(xiàn)在再乘坐地鐵，看著列車經(jīng)過一站又一站，眼里不再只有列車和站臺，還有地下為列車供電的變電站、列車夜間休息和檢修的車輛段，這些變化還得從我們開始試驗(yàn)用于城軌交通節(jié)能的地面混合儲能說起。

列車在每站間的運(yùn)行都是由牽引、惰行和制動組成的。列車的牽引，就是我們平常說的加速運(yùn)動，制動就是列車剎車的過程。列車牽引的時候需要很大一部分電能，這部分電能轉(zhuǎn)換為列車向前運(yùn)動需要的能量。根據(jù)能量守恒，當(dāng)列車制動停站的時候動能可以轉(zhuǎn)換為電能，這部分能量相當(dāng)可觀，如果合理利用好這部分能量能大大減少列車的運(yùn)行能耗。地面混合儲能系統(tǒng)可以充當(dāng)中轉(zhuǎn)站的角色，收集起這部分能量待需要時再釋放，可以達(dá)到節(jié)能的效果。

2020年7月17日晚上10：30，我和同實(shí)驗(yàn)室的師妹一起到達(dá)土橋車輛段，準(zhǔn)備配合變電站的同學(xué)進(jìn)行第一次地面混合儲能系統(tǒng)掛網(wǎng)試驗(yàn)。我們比預(yù)定的時間早到了半小時，先和配合我們試驗(yàn)的司機(jī)討論駕駛方案。夜里12點(diǎn)，我們上車準(zhǔn)備開始試驗(yàn)。到達(dá)庫里的時候看著眼前停著一排排的列車，很壯觀也很新奇，這是我們第一次見到列車晚上“休息”的地方。

大伙坐在車?yán)锏却?2：30的到來，既緊張又興奮。我和師妹總是互問實(shí)驗(yàn)會順利吧，然后再互相打氣說肯定沒問題的！那天晚上我們共設(shè)計(jì)了三圈土橋到果園的往返實(shí)驗(yàn)。我拿著手臺與變電站的同學(xué)保持溝通，詢問他們的設(shè)備投入情況。第一次投入時發(fā)生了故障，老師讓我們繼續(xù)待命。司機(jī)說：“這都1點(diǎn)了，三圈估計(jì)跑不完了，不管實(shí)驗(yàn)做沒做完，3點(diǎn)鐘我們都得返回車輛段了。”我和師妹相互對視了下，焦急卻使不上力。又過了一會兒，地面上的同學(xué)說設(shè)備投入成功了，可以跑車了。司機(jī)按照我的指令開始加速，然后減速到達(dá)臨河里站。我問站里做測試的同學(xué)有效果嗎？她說：“師姐，儲能系統(tǒng)可以放電，但是充不了電，你們再等一下，我們調(diào)整下參數(shù)?！庇谑牵质请y熬地等待設(shè)備調(diào)整。就這樣反復(fù)調(diào)試、試驗(yàn)、調(diào)試再試驗(yàn)，在第二圈梨園到臨河里的時候，終于看到了我們想要的效果。此時已近凌晨3點(diǎn)，3小時的實(shí)驗(yàn)時間過得遠(yuǎn)比想象中快得多，為了保證第二天地鐵的正常運(yùn)營，我們不得不中斷實(shí)驗(yàn)，返回庫里。我和師妹十分開心，凌晨3點(diǎn)仍毫無困意。

經(jīng)歷了5天的夜間調(diào)試，我們的設(shè)備終于能正常運(yùn)行了。8月25日開始正式投入使用。白天在列車正常運(yùn)營的時候，讓儲能裝置工作，驗(yàn)證它實(shí)際的節(jié)能效果。白天的試驗(yàn)為期5天，從每天早上4點(diǎn)半開始到晚上7點(diǎn)收工。設(shè)備房里的噪聲很大，師弟總是開玩笑說，每次結(jié)束實(shí)驗(yàn)感覺整個世界都安靜了。沒有能坐的地方，也顧不了形象，累了就直接坐在地上。導(dǎo)師也很辛苦，每天一大早從西直門趕到梨園陪我們實(shí)驗(yàn)，大部分時間他都是站著。第二天來的時候我們都能聞到他身上的膏藥味。

在大家的共同努力下，最終的節(jié)能效果達(dá)到了我們的預(yù)期。（劉宇嫣）

責(zé)任編輯：陳思