西安轨道交通绿色低碳技术探索与应用

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收稿日期 2022-06-29; 修回日期 2022-11-09 基金项目国家重点研发计划资助项目2019YFB2102205-03 第一作者简介禹建伟1972,男,河南荥阳人,2004年毕业于西南交通大学,运输专业,本科,高级工程师,现从事轨道交通运营管理工作。 E-mail akyycjyjw 163. com。 ∗通信作者王好德, E-mail hnwanghaode0212 126. com。西安轨道交通绿色低碳技术探索与应用禹建伟1, 邢鹏1, 王好德1, ∗ , 梁波2, 李庆阳1 1. 西安市轨道交通集团有限公司, 陕西西安 710018; 2. 湖南中车时代通信信号有限公司, 湖南长沙 410131 摘要为落实与践行国家“双碳”战略目标,对西安轨道交通绿色低碳发展面临的问题和网络化运营能耗现状进行全面梳理与分析归纳。针对城市轨道交通规划设计、工程建设和运营管理过程中的主要环节,从规划设计与运营管理、运营车辆低碳应用、车站系统低碳减排、场段大宗用地资源共享和设备节能减排等方面系统性地提出西安城市轨道交通相应节能降耗和低碳减排措施,阐明绿色低碳技术在城市轨道交通领域的广阔应用前景。结合当前城市轨道交通现状与未来发展方向,立足顶层规划设计,借鉴行业成熟经验和自身试点应用成果,探索适合西安轨道交通绿色低碳的道路,以期为推动绿色低碳技术的推广应用与绿色转型起到积极作用,指导与构建智能化、绿色化和可持续发展的城市轨道交通。关键词绿色低碳; 城市轨道交通; 运营车辆; 节能减排; 轻量化; 碳排放 DOI 10. 3973/ j. issn. 2096-4498. 2022. S2. 002 中图分类号 U 45 文献标志码 A 文章编号 2096-44982022S2-0006-07 Exploration and Application of Green and Low-Carbon Technology of Xi′an Rail Transit YU Jianwei1, XING Peng1, WANG Haode1, * , LIANG Bo2, LI Qingyang1 1. Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd., Xi′an 710018, Shaanxi, China; 2. Hunan CRRC Times Signal urban rail transit; operating vehicle; energy saving and emission reduction; light- weight; carbon emission 0 引言作为城市公共交通的骨干,轨道交通是低能耗、低排放的环保型产业以及电气化较高的交通运输工具, 运营期以电能供给为主,属于间接碳排放。但是,在轨道交通建设期地下车站及区间的土建施工阶段,存在挖掘机、盾构和装载机等燃油工程机械设备,其施工过增刊2禹建伟, 等西安轨道交通绿色低碳技术探索与应用程中的直接碳排放较大。截至2021年12月31日,中国内地累计有50座城市开通运营了轨道交通,运营里程达9 192. 62 km[1-3]。因运营体量巨大、发展迅速, 线网规模及客流量不断增加,整体用电量也非常大。根据中国城市轨道交通协会发布的有关数据,2021年城市轨道交通行业年用电量高达198. 6亿kW·h,其巨大的能源消耗不仅给城市能源供给带来了沉重的负担,也给运营单位带来了较大的成本。随着新一轮城市轨道交通建设的掀起,轨道交通运营里程将继续攀升,其施工过程中的节能减排对城市轨道交通建设意义重大。从全生命周期角度,曾雪兰等[4]对比了广佛2期地铁与出租车、公交车和私人摩托车客运交通工具的能源利用效率与碳排放强度。针对地铁建设阶段,黄旭辉[5]提出地铁工程土建物化阶段盾构隧道和明挖车站建设期的碳排放计算与减排分析;谢宏宇等[6]结合列车牵引用电与地铁站场用电 2方面进行深圳地铁的碳排放量分析,并与深圳公交车、出租车和港铁运营车辆碳排放进行对比分析;唐飞龙等[7]从减少列车质量和关键系统效率提升方面提出节能措施。在既有地铁车辆方面,洪晨曦等[8]以深圳地铁为例提出优化方案。目前,大多数学者对轨道交通节能降碳的研究主要侧重于能源消耗方面,或者对某一特定项目进行碳减排研究,而从轨道交通建设及最终用户角度基于全寿命周期、全过程研究轨道交通节能降碳的成果较少。在当前轨道交通行业面临绿色低碳转型,低碳技术逐步应用及低碳运营理念被广泛关注的背景下,本文在前人研究的基础上,就西安轨道交通绿色低碳技术探索与应用实践作一些论述。 1 西安地铁情况概述 1. 1 建设与发展现状西安地铁2号线于2011年9月16日正式开通, 是中国西北区域首条地下铁路线,西安正式成为国内第13个开通运营轨道交通地铁的城市。西安地铁2020年发送乘客5. 39亿人次,最高日客运量331. 26万人次,列车正点率99. 99,公共交通分担率达到47. 21。 2020年12月28日,西安地铁同时开通运营3条线路5号线、6号线和9号线,并紧随接管西安机场城际线路,开通运营8条线路,里程达259 km,车站 159座换乘站14座,场段13座,初步形成“2纵2 横2L和2放射”的网络化运营模式。西安市已规划了25条线路和里程超过1 200 km的轨道交通网络, 包含市域快线、市区普线和中小运量3个层次,未来将实现多层次、多制式的城市轨道交通系统,共同服务于西安的发展[9]。 1. 2 低碳发展存在的问题及面临的挑战 2005年至今,西安地铁经历了从无到有、从小到大和从弱到强的跨越式发展,迈入“7线共建、8线运营”的高强度建设、网络化运营新阶段。客流强度 2016年和2017年居全国第2,2018年和2019年居全国第1,2020年和2021年分别居全国第3和第4。在安全建设管理、平安运营服务和节能增效降耗方面取得了一些成效,但整体发展中仍有以下低碳问题与挑战。 1当前各层次多制式轨道交通融合发展不完善。现阶段西安轨道交通主要为地铁系统制式,相对比较单一,与正提速建设的国家级中心城市和大西安都市圈发展不相符,需要各层次多制式的综合轨道交通体系。如市域快线系统、地铁系统、中低运量系统等协同融合,满足多样化、差异化的客流需求,同时,结合线路特点与功能定位,在满足运输需求的前提下,优先采用中低运量系统制式,在低碳发展方面大有裨益。 2运营线路客流需求与运输运力匹配差异大。西安地铁6条中心城区线路整体客流效益良好,排除当前疫情影响,日均客流62万人次/条,客流需求与运输运力匹配较好;但是外围9号线和14号线平均每日客流不足9万人次/条,呈现线路客流需求与运输运力不匹配[10]。另外,还存在“潮汐”客流、时空分布不均衡,导致6辆编组列车运行满载率较低,存在大量列车空跑现象,增加了列车能源消耗。当前正在建设的10 号线全天内不同时段客流特征差异较大,客流时空分布不均衡较为明显,初期高峰小时最大断面客流达到 1. 24万人次,远期达到3. 32万人次,但是平峰初期为 0. 5万人次,远期也仅为1. 4万人次如图1所示,需要低碳、可持续的多编组列车运输组织来应对客流时空分布的不均衡。图1 西安地铁10号线不同时段客流特征 Fig. 1 Passenger-flow characteristics in different periods of Xi′an metro line 10 3可再生新能源与轨道交通融合不足。结合西安所处地域光照充分的特点,当前部分地铁线路高架站、停车场和车辆段等采光充足的站场,有较大房屋面积作为可再生太阳能的开发资源,但目前均未实施开 7 隧道建设中英文第42卷发利用。国内北京、上海和重庆等部分城市开展了太阳能光伏发电的相关研究工作[1],并在一些线路上探索应用光伏发电系统,积累了丰富的经验,初步探索了光伏发电能源与轨道交通融合。 4快速发展方式亟待向高质量发展转变。从全生命周期考虑,城市轨道交通低碳、降耗发展仍有较大空间。陈坤阳等[11]基于全生命周期城市轨道交通碳排放强度与碳减排潜力研究,提出建设期建材生产运输、现场施工直接碳排放节能空间占比为1015, 运营期在间接碳排放方面可减少碳排放40 50, 建设与运营2个阶段是城市轨道交通低碳降耗的关键。当前西安地铁正处于多线建设阶段,对于车站与区间施工过程中挖掘机、自卸汽车和装载机器等使用燃油机的占比较大,其对应的直接碳排放量较大,工程机械亟需向电动化或清洁能源结构转变。在网络化运营阶段,主要能源消耗为电力消耗,作为节能降耗减少碳排放的关键,列车和站场机电设备有较大的节能降耗空间。 2 低碳发展基础条件与能耗现状为解决城市快速扩张带来的交通问题,西安市大力发展绿色低碳的城市轨道交通。城市轨道交通系统主要由运营车辆、车站和场段设备等部分组成。 2. 1 低碳发展基础条件相比商用飞机、公共汽车、小汽车等交通方式,城市轨道交通采用以电力能源为主的牵引驱动方式,具备与符合碳排放少、运量大的绿色交通,在人均每千米碳排放方面具有显著的优越性。以城轨地铁列车为基准,燃油汽车是地铁列车人均每千米碳排放的5. 5倍, 混合和纯电动汽车分别是地铁列车人均每千米碳排放的2. 7倍和1. 7倍,如图2所示。因此,大力发展城市轨道交通是西安地区低碳发展的基础条件。图2 城轨地铁列车与相关公共交通碳排放对比 Fig. 2 Carbon comparison between metro trains and related public transports 在当前西安都市圈和西部国际中心城市等背景下,城市轨道交通具有大运量、全天候、安全舒适、速达准时等优势,已成为乘客出行的高度首选方式。运行列车平均实载率与电能消耗相关联,实载率越高,人均能耗和碳排放越小。 2. 2 网络化运营能耗现状结合较新企业温室气体排放核算方法,电能消耗产生的碳排放可由使用电量乘以当地电力排放因子进行核算。按照陕西省电力排放因子为0. 686 kg/ kW·h 进行核算以下电能碳排放核算均用该值,结合2021 年西安地铁线网电能统计数据,年度电能消耗合计 8. 66亿kW·h,碳排放为59. 4万t,具体如表1所示。为区分运营车辆和动力照明各自的电能消耗情况,在现有电能表计及列车自身能耗记录等的基础上,适当改造增加部分电能表计。经测算,运营车辆能耗为 4. 577亿kW·h,占总能耗的52. 85;车站动照和场段动照能耗分别为3. 596亿kW·h和0. 487亿kW·h, 占总能耗的41. 52和5. 63。运营车辆、车站动照和场段动照能耗均有较大的节能降耗空间。表1 2021年西安地铁线网电能统计数据 Table 1 Electric energy statistics of Xi′an metro network in 2021 项目用电量统计/ 亿kW·h占比/ 运营车辆4. 577 52. 85 车站动照3. 596 41. 52 场段动照0. 487 5. 63 合计8. 66 100 由表1可知,西安地铁运营车辆能耗占总能耗的 52. 85,主要是驱动车辆运行的列车牵引、车载电源系统和列车负载所消耗的电能源。其中,列车牵引能耗占运营车辆能耗的6070,与整车质量、牵引系统效率等因素有关。车载电源系统能耗占车辆总能耗的2530,与辅助电源系统效率、大功率负载如车辆空调设备和压缩机等辅助设备有关。车站动照能耗占总能耗的41. 52,是网络化运营阶段能源消耗占比较大的方面,一般由供电、通信信号、安全门、综合监控、电扶梯、通风空调和动力照明等系统机电设备能耗构成。车站动力照明能耗以电能消耗为主,属于间接碳排放。有效降低车站动照能耗是实现车站绿色低碳的最直接手段,也是城轨行业和地铁运营单位的重点研究课题。场段动照能耗占总能耗的5. 63,与车站动照比较相似,减少电能消耗是其低碳降碳的关键要素,低碳策略也大同小异,如合理减少场段办公用电、优化试车线车辆调试与司机培训用电等。还有场段大宗用地资源共享和大型工程维护设备节能减排等,也需要统筹考虑。 3 绿色低碳的应用技术研究 2019年7月国家发改委正式批复西安市轨道交通第三期建设规划20192024年,随后西安轨道交通建设按下“加速键”,2021年6月首个3期建设项目西安地铁14号线顺利开通试运营,线网里程达 8 增刊2禹建伟, 等西安轨道交通绿色低碳技术探索与应用到259 km。当前西安轨道交通面临着“规划、建设和运营一体化”的局面,正在启动第4期建设规划,并筹划完成低碳、降碳技术应用专题研究和实践探索。下面将从规划设计与运营组织管理、运营车辆低碳应用、车站系统低碳减排以及场段大宗用地资源共享与节能减排方面,对西安轨道交通绿色低碳技术应用进行总结与阐述。 3. 1 规划设计与运营组织管理各层次多系统制式并存,低碳运输融合发展。随着西安城镇化进程的加快与人们生活质量的提高,多层次系统制式网络化融合发展势在必行。当前西安市初步规划市域快线、市区普线和中低运量3个层次的系统制式[12]。在中心城区外围的市域快线优先选择高架或地面敷设,并在部分线路开展绿色建造。在市区普线,利用云平台新技术等整合车站机电设备用房, 控制土建规模,减少车站通风及动力照明引起的电能消耗。在大运量接驳线路、区域旅游专线,采用中低运量系统制式,实现多层次城市轨道交通低碳融合发展。新制式轨道交通系统规划与探索应用。当前,西安地铁以城区大运量地铁系统制式为主,在外围地铁线路接驳交通采用低碳新制式轨道交通系统探索尝试。 2020年成功引入低运量制式的电子导向胶轮智轨系统,具有城市轨道交通和地面公共交通双重属性, 吸收了轨道交通准时、运量大、节能环保和地面公交运营灵活、综合成本低等综合优势。车辆为3模块编组, 采用全电驱动,超级电容磷酸铁锂电池的车载储能系统,能源再生效率高,低碳节能效果好。较全线设置接触网现代有轨电车,仅车辆运行低碳节能58, 每列列车每年减少碳排放约1 000 t。目前工程建设基本完成,正在进行系统设备联调阶段,预计在2022 年11月开通试运营。绿色低碳与可持续的多编组车辆运输组织。根据目前西安线网外围线路客流需求与运输运力匹配关系,以及未来发展存在“潮汐”客流时空分布不均衡预判,西安地铁开展了灵活编组和多编组车辆运营组织管理节能应用研究,对正在建设的10号线和15号线均采用4辆、6辆编组列车混合运行的运营组织,较好地满足客流需求,且能减少初期车辆购置成本,相比前期建设规划的固定6编组列车,因其减少列车运行吨位数按每辆空车质量34 t计算,列车每年节约电能消耗306. 9 万kW·h,占总能耗的13,减少碳排放约0. 21万t。 3. 2 运营车辆低碳应用技术研究截至目前,西安地铁承担乘客运输服务的车辆装备保有量达到435列、2 610辆,均为地铁车辆制式、 B2型、不锈钢车体。地铁车辆能耗主要分为牵引净能耗和辅助能耗,与列车质量、列车动能变化、系统部件效率和运行阻力做功变化有关[8-9]。在满足使用的前提下,可以采用列车轻量化、牵引设备轻量化和高频辅助电源设备轻量化等措施实现低碳节能。另外,还有变频空调技术、LED智能照明和永磁牵引技术等新技术也趋向成熟应用,在此不再阐述。 3. 2. 1 列车轻量化减少列车质量可以通过采用轻量化材料、车体及部件的新材料应用等方式实现。在满足使用要求的前提下,如采用铝合金材料车体、制动盘采用铝制材质 100 km/ h以上速度、风道及地板含座椅采用轻量化复合材料和空调采用铝合金壳体等。综合考虑现服役车辆安全平稳,运输和早期车辆技术水平,列车轻量化主要适用于新线购置的列车或已运营线路再增购新车,现服役运营车辆不建议实施大拆卸、复杂类大量改造。根据相关调研数据,国内不同车型、不同整车集成商的车辆铝合金车体与不锈钢车体对比,车体质量减轻略不同,差异不明显。为简化分析,按照相同车型铝合金较不锈钢车体减少质量850 kg/辆,6编组合计减少质量5. 1 t。参考行业数据及西安地铁10余年运营列车能耗经验,车辆每减轻1 t,运行1 km节约电能消耗0. 051 kW·h。以每年走行15万km计算,1列列车平均低碳运行节约电能3. 12万kW·h,按照单线路30列列车概算,1条线路每年节能93. 6万kW·h, 约占每年总能耗的2. 6,因车体减轻核算减少碳排放约640 t。如果推广到西安地铁未来购置的列车上, 运营车辆低碳节能优势更明显。 3. 2. 2 牵引设备轻量化因国内主流的8家列车牵引系统及设备的技术平台有差异,各牵引设备质量也不同,但总体差别不大。鉴于中国中车标准化列车简统化、统型化,将牵引系统配置、结构简统,系统性能和部件等也进行了统型。目前,主流牵引系统设备主要由熔断器箱、高压电器箱、牵引逆变器、过压吸收电阻或车载制动电阻和牵引电机构成,综合6编组4动2拖B型地铁列车2种动车设备质量如表2所示。标准化统型后1套牵引设备质量约3. 5 tMp车和M车牵引设备均值,较现有牵引系统设备质量减轻0. 50. 7 t,每列车总体牵引设备质量减轻22. 8 t,类比车体材料,牵引设备轻量化低碳节能效果可观。 3. 2. 3 辅助电源系统设备轻量化参考由中国中车承担的国家发改委重大技术装备攻关项目系列化中车标准地铁列车研制与试验项目,对辅助电源系统设备在整体配置、结构简统、系统性能和外部接口等方面进行标准化[13-14]。辅助电源系统设备主要由辅助逆变器和蓄电池充电机2部分组成。每辆带司机室拖车配置1套辅助系统设备,标准化统型后每套设备质量为2. 33 t,质量减轻1520, 9 隧道建设中英文第42卷具体与设备容量大小、设备冷却方式等有关。表2 标准化牵引系统设备质量清单 Table 2 Weight list of standardized traction system equipment kg 设备 Mp车 M车主熔断器箱38 高压电器箱含隔离/接地开关、高速断路器和应急牵引接触器等 400 牵引逆变器集成线路电抗器、电容、接触器、三相逆变器和充放电电阻等 950 950 过压吸收电阻65 65 牵引电机5604 5604 合计3 693 3 255 高频技术应用轻量化。利用高频软开关技术一是提高辅助逆变器系统效率,二是实现辅助逆变器设备轻量化。高频技术能减少IGBT的开关损耗,进而降低辅助逆变器损耗,整机效率提升3左右。以单台 185 kVA容量为例,较工频方式效率提升2,按照1 列列车年运营时间3 400 h、整列列车辅助负载 300 kVA计算,每年可节能约2万kW·h,核算减少碳排放约13. 7 t。类比西安地铁1号线和2号线列车辅助电源系统采用工频方式,系统由辅助逆变器箱、整流装置和启动装置构成,设备总质量为3 145 kg,体积为 4. 4 m3;若使用高频逆变技术并高度集成,容量大小、设备体积基本相同,高频集成后质量仅为2 350 kg,质量减轻25。高频技术应用设备质量减轻效果如图3 所示。无论从辅助逆变器系统效率还是设备轻量化, 均有较好的节能减碳效果。图3 高频技术应用设备质量减轻效果 Fig. 3 Weight reduction effect of high frequency technology for equipment 3. 3 车站系统低碳减排结合前面车站系统设备组成和能耗现状,主要从智慧车站装配式建造试点、线路级能源管理系统和智能装备应用进行西安地铁车站系统低碳节能减排。 3. 3. 1 线路能源管理系统在城市轨道交通绿色节能和精细化管理背景下, 传统的人工抄表、手工统计和逐级上报管理方式不能满足网络化运营需求。西安地铁较早就探索了车站能源管理系统,2016年在西安地铁3号线大雁塔站实施车站级能源管理系统试点应用,试点验证节能率达到 912。后续开通运营的5号线、6号线、9号线和14 号线及3期新线路推广应用了线路级能源管理系统。相关有效降低车站能耗的低碳技术还有采用自感应变频扶梯;变频调速通风系统,根据人流和二氧化碳浓度自动调节新风量和制冷量;高效LED节能照明等。 3. 3. 2 智慧车站与装配式技术应用 2021年6月西安地铁14号线作为首条全线智慧车站系统线路开通运营,采用节约资源、减少排放与提高效率的技术创新,取得了较好的低碳节能效果。在装配式车站建造方面,10号线实施了3个绿色车站与装配式建造技术试点应用,结合前期相关研究工作,具有一定的低碳节能效果,将在续建线路车站上全面推广。装配式高效节能机房采用BIM模型二次深化设计、集成计算机软硬件、数据库和网络通信技术等对空调冷源进行关联控制,在线监测和远程管理,结合车站负荷特性、变频控制和设备运行等因素,实现空调设备协调关联高效运行,综合节能率达到2050[15]。该技术成功应用于西安地铁5号线文艺路、边家村及黄雁村站和14号线新寺站,应用效果良好,节能率达到38。 3. 3. 3 智能装备技术应用牵引供电系统装备方面,选用非晶合金变压器,正线设置中压能馈式再生能量吸收装置,提高再生电能利用效率。以西安地铁9号线全线中压能馈式再生回馈系统为例,类比其他线路实际能耗数据,平均每月节能约17. 2万kW·h,年均达到206. 4万kW·h,核算年减少碳排放约1 416 t,低碳发展优势明显。动力照明选择LED节能光源和高架线路智能照明控制等技术实现低碳节能。信号系统装备方面,全新建设的8 号线、10号线、15号线和16号线4条线路,均采用全自动运行系统技术标准;有CBTC信号系统的运营线路,在安全、准点和舒适运行的条件下,实施ATO节能运行策略。 3. 4 大宗用地资源共享和设备节能减排 3. 4. 1 场段大宗用地场段大宗用地主要包括车辆基地、控制中心和主变电站,是运输组织安全运营、高效运转保障基地,如车辆基地是保障地铁车辆正常运营的后勤维修基地。规划合理、经济的场段大宗用地资源共享既能避免大量拆迁、降低工程造价,又能最大化共享资源运用,集约化低碳减排与生态环境保护。统筹顶层规划设计,场段共址共建策略。结合地铁设计规范相关要求,当车辆段距终点超过20 km时, 在线路的适当位置需增设停车场或辅助停车场。参考 01 增刊2禹建伟, 等西安轨道交通绿色低碳技术探索与应用 1条线路长25 km,场段选址用地规模不小于25 hm2。综合整个西安轨道交通线网考虑,统筹规划场段共址共建、合理控制与选址用地。如西安地铁正在建设的8号线车辆段与5号线停车场已运营、10号线停车场与8 号线停车场,以及将来建设的12号线车辆段与17号线停车场等,共址共建规模明显较少,类比已建现有单独场段建设规模,可减少占地、用地面积1215。 8座车辆大架修基地共担线网运营车辆深度维修。结合西安轨道交通线网规划、车辆制式与选型和线站位特点,在综合总体车辆基地规模控制与深度维修运作效率的基础上,全局考虑车辆大架修基地共同承担所有运营车辆深度维修。线网总体设置8座车辆大架修基地,其中A型车基地2座,B型车基地6座。各基地建设与承担规模如表3所示。表3 西安地铁8座车辆大架修基地 Table 3 Eight-vehicle frame overhaul bases of Xi′an line network 车场名称建设情况与承担规模渭河车辆大架修基地已建成并投入使用,承担1号线、2号线、3号线车辆大架修,B型车基地航天城车辆大架修基地已建成,承担4号线、5号线、6号线和9号线车辆大架修,B型车基地高陵车辆大架修基地正在建设,承担10号线、14号线和预留1条线车辆大架修,B型车基地浐灞车辆大架修基地正在建设,承担8号线、11号线和预留1条线车辆大架修,A型车基地细柳车辆大架修基地正在建设,承担15号线和预留2条线车辆大架修,A型车基地沙河滩车辆大架修基地正在建设,承担16号线、18号线和预留1条线车辆大架修,B型车基地沣渭大道车辆大架修基地规划建设,承担预留34条线车辆大架修,B型车基地洪庆车辆大架修基地规划建设,承担预留34条线车辆大架修,B型车基地控制中心和主变电站资源共享,与车辆基地资源共享相似,结合场段建筑条件推进、开发与利用光伏发电等在行业内有成熟的借鉴经验,也可实现资源集约、简约。 3. 4. 2 大型工程维修车辆及设备节能减排场段大型工程维修车辆及工艺设备包括内燃机车、平板车、网轨检测车、洗车机、架车机和悬挂起重机等[16],涵盖机车种类多,驱动方式也有差异,在节能减排方面应区别考虑。一方面,采用氢能源工程车辆或含电力驱动的“双源”机车替代化石能源内燃机车,实施场段调车、物料运输和网轨维护作业;另一方面优化调整洗车机、架车机和起重机的高效利用。特别是内燃机车是城市轨道交通中降碳的主要对象,在隧道作业期间,柴油机排放的废气在隧道中很难扩散。 2019 年西安地铁5号线和6号线首次探索双源机车试点应用,电力驱动完全可满足场段调车和通常轨道检测,初步取得了一定的节能减排效果。 4 绿色低碳技术体系结合西安地铁建设与发展现状,面向绿色和节约型轨道交通需求,构建覆盖全寿命周期和上下游全产业链的低碳、降碳技术体系。统筹安全、高效、环保和节能等生产要素,在规划设计、建设施工、运营维护和装备设施全过程的各个阶段协调实施绿色低碳策略, 智慧化赋能手段在建设施工和运营维护方面大力度应用;替代化石燃料能源的可再生能源、清洁能源积极探索应用。绿色低碳技术体系如图4所示。图4 绿色低碳技术体系 Fig. 4 Technical system of green and low-carbon 5 结语与体会 “双碳”战略发展目标下,城市轨道交通绿色低碳发展一直在路上,相比其他交通运输,城市轨道交通具有人均量运输成本最低与绿色低碳等特点。本文通过 11 隧道建设中英文第42卷总结西安轨道交通绿色低碳发展问题和运营能耗情况,从规划设计、运营管理、车辆及装备设施等方面系统性提出西安轨道交通节能降耗和低碳减排措施,重点对运营车辆低碳应用和车站系统降碳及大宗用地资源共享进行详细阐述。绿色低碳发展贯穿于规划设计、工程建设、运营维护和设备改造等全生命周期的各个阶段和上下游全产业链,为充分响应国务院印发的 2030年前碳达峰行动方案和城市轨道交通协会发布的绿色行动方案,西安轨道交通将结合当前现状与未来发展,统筹谋划全过程、全系统的绿色低碳发展,加快绿色低碳转型。参考文献References [1] 施仲衡, 丁树奎. 城市轨道交通绿色低碳发展战略[J]. 都市快轨交通, 2022, 351 1. SHI Zhongheng, DING Shukui. Strategies for green and low-carbon development of urban rail transit[J]. Urban Rapid Rail Transit, 2022, 351 1. [2] 韩宝明, 李亚伟, 鲁放, 等. 2021年世界城市轨道交通运营统计分析综述[J]. 都市快轨交通, 2022, 351 5. HAN Baoming, LI Yawei, LU Fang, et al. Statistical analysis of urban rail transit operations in the world in 2021 a review [J]. Urban rapid rail transit, 2022, 351 5. [3] 中国城市轨道交通协会. 2021年中国内地城轨交通线路概况[EB/ OL]. [2022-03-28]. https / / www. camet. org. cn/ xhfb/9269. China Association of Mertos. General situation of urban rail transit lines in 2021[EB/OL]. [2022-03-28]. https //www. camet.org.cn/xhfb/9269. [4] 曾雪兰, 徐伟嘉, 郭绍德, 等. 基于生命周期的轨道交通能耗与碳排放分析[J]. 安全与环境学报, 2015, 15 6 290. ZENG Xuelan, XU Weijia, GUO Shaode, et al. Analysis of energy consumption and carbon emission if the transit based on the life cycle assessment [J]. Journal of Safety and Environment, 2015, 156 290. [5] 黄旭辉. 地铁土建工程物化阶段碳排放计量与减排分析 [D]. 广州华南理工大学, 2019. HUANG Xuhui. Carbon emission measurement and reduction analysis in the embodied stage of metro civil engineering[D]. Guangzhou South China University of Technology, 2019. [6] 谢宏宇, 王习祥, 杨木壮, 等. 深圳地铁碳排放量[J]. 生态学报, 2011, 3112 3551. XIE Hongyu, WANG Xixiang, YANG Muzhuang, et al. The carbon emission analysis of Shenzhen metro [ J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 3112 3551. [7] 唐飞龙, 韩庆军. 地铁车辆能耗分析及节能措施研究 [J]. 机车电传动, 2020, 434 138. TANG Feilong, HAN Qingjun. Research on energy consumption and energy saving measures of metro vehicles [J]. Electric Drive for Locomotives, 2020, 434 138. [8] 洪晨曦, 周琦. 既有地铁车辆节能方案研究[J]. 电力机车与城轨车辆, 2022, 452 119. HONG Chenxi, ZHOU Qi. Research on energy saving scheme of existing metro vehicles[J]. Electric Locomotives Mass Transit Vehicles, 2022, 452 119. [9] 王好德. 西安市轨道交通车辆低碳技术应用研究[J]. 西安地铁科技交流, 2022, 751 17. WANG Haode. Applied research on low-carbon technology for Xi′ an rail vehicles [ J]. Xi′ an Metro Technology Exchange, 2022, 751 17. [10] 西安市轨道交通集团有限公司. 列车重联技术在城市轨道交通领域应用专题研究[R]. 西安西安市轨道交通集团有限公司, 2021. Xi′ an Rail Transit Group Co., Ltd. Research on the application of train reconnection technology in urban rail transit[R]. Xi′an Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd., 2021. [11] 陈坤阳, 周鼎, 栗月环, 等. 城市轨道交通生命周期碳排放强度与碳减排潜力研究[J]. 铁道标准设计, 2022, 665 1. CHEN Kunyang, ZHOU Ding, SUN Yuehuan, et al. Research on carbon emission intensity and reduction potentials of urban rail transit life cycle [ J]. Railway Standard Design, 2022, 665 1. [12] 西安市轨道交通集团有限公司. 西安市多层次各制式轨道交通适应性研究[R]. 西安西安市轨道交通集团有限公司, 2019. Xi′ an Rail Transit Group Co., Ltd. Researched on adaptability for different types and multi-level rail transit of Xi′an[R]. Xi′an Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd., 2019. [13] 唐飞龙, 赖森华, 于青松. 系列化中国标准地铁列车综述[J]. 电力机车与城轨车辆, 2021, 445 1. TANG Feilong, LAI Senhua, YU Qingsong. Overview of serialized China standard metro train [ J ]. Electric Locomotives Mass Transit Vehicles, 2021, 445 1. [14] 西安市轨道交通集团有限公司. 西安新机场线及市域快线车辆需求专题研究报告[R]. 西安西安市轨道交通集团有限公司, 2021. Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd. Research report on vehicle demand of Xi′an new airport line and city line[R]. Xi′an Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd., 2021. [15] 西安市轨道交通集团有限公司. 西安轨道交通节能技术研究[R]. 西安西安市轨道交通集团有限公司, 2021. Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd. Research on energy- saving technology of Xi′an rail transit[R]. Xi′an Xi′an Rail Transit Group Co., Ltd., 2021. [16] 杨颖. 城市轨道交通低碳技术应用研究[J]. 机车电传动, 2010, 336 1. YANG Ying. Research on the low-carbon technolog