地铁人必看︱一万字报道杭州地铁机电设备创新及未来技术发展方向

杭州以风景秀丽著称，素有人间天堂的美誉。10多年来，杭州地铁在建精品地铁理念的驱动下，坚持以人为本理念，在方便乘客、环保节能、安全可靠、提高效率等方面做了很多工作。2012年11月24日，杭州地铁一号线48km(31座车站)一次性开通，成为当时国内一次性开通里程最长、车站数最多的线路。

日前，RT《轨道交通》杂志记者走访了杭州市地铁集团有限责任公司，与杭州地铁集团副总工程师张建根、机电设备部副部长谢锡荣、机电设备部车站设备科科长冒宏军、机电设备部三级项目经理孙毅进行了交流，在张建根副总工程师的精心组织下，4位专家从供电、车辆、通信、信号、综合监控、暖通、给排水以及节能技术等多维度、全方位地向记者介绍了杭州地铁在机电设备创新方面取得的成果。本次走访活动详实深入，张建根副总工和谢锡荣副部长结合实际案例栩栩如生地阐述了他们对机电设备创新的独到理解以及伴随杭州地铁10年成长的心路历程。

对于轨道交通业主而言，安全永远是摆在第一位，创新就意味着要做第一个吃螃蟹的人。杭州地铁在确保安全至上前提下，将创新也引入到机电多个专业的方方面面。

近年来，杭州地铁通过持续推进供电设备创新管理，推行全寿命周期设备管理，为广大乘客提供了安全可靠的出行服务。张建根是轨道交通供电领域知名专家之一，从事轨道交通供电系统设计和技术管理工作30余年，杭州地铁机电部供电专业团队为杭州地铁供电系统技术创新做出了积极的贡献。

特别指出的是，杭州地铁2号线一期正线及车辆段率先在国内引入接触网可视化接地系统。张建根表示：地铁由于检修的需要造成接触网频繁接挂地线，传统接挂地线采取就地操作，人工接挂地线具有工作繁重、劳动强度大、工作效率低、安全可靠性不高等问题。

接触网可视化接地系统的使用实现了在后台远程遥控实现挂拆接地线，大大节省运营人力成本和增加运营天窗作业时间，提高检修效率、确保工作人员的人身安全，达到运营安全、可靠、经济的目的，实现了地铁接触网停电施工接地的安全性和便捷性，消除夜间轨行区检修人工接地线带来的不便。

此外，围绕在已知河水或江水进入区间的危急情况下，如何实现不需运营人员前往危险区域人工拆除接触网小锚段再关闭防淹门，杭州地铁首先提出并联合浙江旺隆公司开发了区间防淹门处接触网电动可断开接头装置，通过车控室实现遥控操作，在确保人员安全的前提下有效解决了防淹门处接触网可断开接头装置快速动作，使防淹门快速关闭真正起到防淹作用。目前此技术已在西安、上海等多个城市地铁采用。

杭州地铁在通信系统创新方面一直走在国内的前列，比如国内第一个在轨道交通内实现4G移动通信的全覆盖与线路试运营同步开通、率先采用数字广告发布系统、第一个通过设计、公开招投标，实现基于LTE技术的宽带车地无线通信系统的应用……。谢锡荣是杭州地铁通信专家，在推动杭州地铁通信系统的创新发展方面功不可没。具体而言，杭州地铁通信创新主要体现在7大方面：

国内第一个在轨道交通内在新线试运营开通时同步实现4G移动通信的无线全覆盖。杭州地铁1号线首次在站厅站台、全线区间引入移动、联通、电信三家运营商的4G移动通信无线覆盖系统，为广大乘客利用4G移动全网上网提供便利。

国内轨道交通中率先采用数字广告发布系统。杭州地铁1号线首次引入DAS（数字广告系统）系统，在人流密集的几个中心车站的站厅、轨旁，安装103英寸大屏幕的LCD屏或对屏，不间断播放地铁运营及广告等视频信息，为运营公司创造效益。

在国内轨道交通中率先采用出入口LED屏显示系统。杭州地铁1号线首次在各站出入口使用了LED屏显示系统，并接入PIS系统，运营人员可以根据需要在出入口LED屏上发布运行信息，紧急情况下，可以发布本站疏散或关停信息。

在国内轨道交通中率先采用全高清数字视频监控方案。地铁2号线一期公安通信的CCTV（闭路电视系统）系统，采用了分辨率不低于1080P的高清摄像机，以IP SAN方式存储，录像和回放均达到HD（1920×1080）标准。并首次在地铁应用人群密集警示和人脸识别等新的软件技术。

在国内轨道交通中率先采用基于802.11技术的5.8GHz车地无线通信系统用于PIS系统。地铁1号线PIS系统，车地无线采用了基于802.11a，5.8GHz技术的宽带车地无线通信系统，2号线采用802.11n，5.8GHz，与信号系统车地通信系统（2.4GHz）永远错开频段，很好地实现了华数电视节目在地铁车厢流畅播放，并顺利的将列车上的视频信息传到中心。

在国内轨道交通中率先通过设计、招标实现基于LTE技术的宽带车地无线通信系统的地铁应用。地铁4号线一期，在初步设计阶段，就率先提出采用了基于3GPP的TD-LTE（1.8GHz）无线移动通信技术用于PIS系统（信号系统采用5.8GHz频段），与800M专用无线集群合用区间漏缆，在浙江省无委的大力支持下，通过公开招投标，2015年2月开通20MHz带宽的1.8GHz LTE网，实现全线车－地间PIS信息实时、无缝的传输，实际有效带宽不低于40M。并为将来利用LTE系统承载信号CBTC、专用无线系统等应用预留了充分条件。

国内轨道交通中率先采用公安和运营共建共享的全高清数字视频监控方案。地铁4号线首次采用了公安和运营共建共享的全高清数字视频监控方案，实现了资源的最优共享，节约了建设投资。

谢锡荣表示：杭州地铁通信系统创新发展主要归功于我们有专业化的团队及领导层注重对专业人才的培养。

杭州是一座典型的南方城市，境内河流湖泊众多，地铁1、2号线也两次穿越钱塘江和京杭大运河，因此在设计时也充分考虑了人防与防淹的功能需要。但通过对各地铁公司的调研发现安装两套门系统投资大，运营维护成本高，为节约投资，更利于运营维护，经过与相关业内专家的反复论证，杭州地铁决定在人防工程设计中结合全线防护单元的划分，将防护密闭隔断门和防淹门合二为一，在过钱塘江和京杭大运河的两端的区间风井内和地铁站顶端与隧道接口处设置新型的人防兼防淹门系统即防淹防护密闭门系统。

基于对人防工程设计更深层次的理解，杭州地铁于2008年1月联合总参工程兵第四设计研究院共同进行了科研立项，通过工程技术人员历时1年多的反复设计、论证，并在解放军理工大学、浙江大学等多个国家科学实验室对有关部件、模型进行了抗暴、密封、抗老化、电磁兼容试验及软件测试，2009年1月完成正式产品图设计。2009年9月，在浙江中兴人防设备有限公司成功完成了样机的试制。10月由国家人防办主持，浙江省人防办、南京军区、杭州市人防办、总参工程兵第四设计研究院等10多家人防系统单位与会，由著名岩土工程与防护工程地质力学模型试验研究专家，中国工程院院士吴金虎教授领衔，北京军区、南京军区等12位人防系统专家组成的鉴定委员会，对研制成果、样机进行了全面评审，最终专家一致认为该项目的研制成功，填补城市轨道交通过江隧道工程满足人防和防淹功能要求、适应隧道紧凑空间的高性能、智能化防护设备的空白。不仅具有突出的军事效益，而且还具有显著的经济效益，该门在功能上将人防门同防淹门进行了有机的结合，节约了为满足各单项功能分别设置人防门和防淹门而造成的土建和设备的投入，而且可以节省土建空间，给设计和施工带来了方便，加快工程建设的进度。同时整个系统功能完善，安全、合理、可靠，完全满足了城市轨道交通工程中人防与防淹的双重要求，创造了地铁工程平时防灾、战时防空的范例。

张建根表示：目前该成果已成功应用于杭州地铁1、2、4号线，宁波地铁1、2号线、成都地铁1、2号线，无锡地铁1、2号线，苏州地铁1号线，郑州地铁1号线，带来了良好的军事、社会、经济效益。现全国地铁城市的建设中都已将此成果纳入标准设计，在今后的地铁建设中将发挥越来越大的作用。

车站设备最关乎乘客切身体验和感受，因此对创新也提出了极高的要求。杭州地铁始终不遗余力地推动车站设备的创新，并取得了不俗的成绩。比如，车站除正常设置空调大小系统外，在车站重要设备用房（车控室、信号设备室、通信设备室、通信电源室、综合监控设备室、公共通信设备室、变电所控制室、公安设备室、AFC设备室、AFC票务室等房间）和管理用房（站长室、会议交接班室、站务室、公安值班室、男女更衣室等）增设一套VRV多联空调系统，即可作为正常通风空调小系统的备用系统，也可充分发挥通风空调系统的节能减排作用，夜间只开VRV空调，关闭通风空调系统；最为重要的是，可以很好解决过渡季节（春夏、夏秋）至少2个月左右时间（温度在20-30度之间徘徊），不开通风空调系统，只开VRV空调，解决重要设备用房的散热及运营人员的工作环境问题，节约大量的能源。

为提高乘客的乘坐体验和提升地铁的空气品质，杭州地铁空调全线采用变频技术，不仅如此，冒宏军还表示：全线车站空调采用净电除尘杀菌技术，空调送风系统中率先采用双面彩钢复合钢管，这些技术的使用不仅节省了工期，实现节能效果，还促进了本地产业的发展。

在给排水新技术的应用方面，杭州地铁也是走在全国前列，杭州是国内第一座所有地铁车站均设置有卫生间的城市，而卫生间对给排水系统要求非常高，经过对国内各大城市地铁及大型公共场所历史一年的调研，杭州地铁决定选用密闭污水装置，并从1号线开始全线推广应用。冒宏军表示：该装置在杭州地铁1、2、4号线的应用，不仅消除了地铁站的异味，达到了环保效果，而且维护简单方便，目前国内部分地铁也在逐步应用该装置。

作为支撑城市正常运行的大动脉，轨道交通是解决城市交通拥堵问题的一剂良药。2015年，全国轨道交通运营里程超过了3500km，到2020年，这个数字将达到6000km。不断增长的里程数，意味着能耗量的急速攀升，给运营单位、能源供应带来巨大的成本、能源压力。

杭州地铁在节能技术方面较早做了一些探索，张建根表示：杭州是全国从第一条线路开始就将LED技术全面应用到地铁的城市。据统计，杭州地铁LED照明的节能效果能达到20%以上。

车站采用LED照明效果

车站采用荧光灯照明效果

杭州地铁已经开通运营的1、2、4号线，全线车站普通照明、应急照明和广告灯箱照明等全面推广采用LED照明，同时在车站公共区采用LED综合节能智能照明控制系统，控制系统对任意区域灯具编组、光控制，结合智能控制系统的就地智能面板、定时表、场景模式控制、第三方系统联动，为车站公共区照明运行提供高峰模式、平峰模式、清扫模式、停运模式、全亮模式、BAS联动模式，并提供模式的定时功能。可在车站中央控制室智能照明系统控制电脑上操作，或者在照明配电室智能照明系统控制开关上手动操作。LED灯具在经过调光控制系统的亮度调节等情况使用下，大大的延长使用寿命，维护成本也进一步下降，节电方面较荧光灯优势更大。不但公共区照明控制灵活多样，延长LED灯具寿命，LED光源灯具相比荧光灯具有非常明显的节能效果，节约大量电能损耗，节省运营费用。

当前，国内诸多地铁业主在建设过程中遭遇与规划部门协调车站站点地面周边冷却塔的设置位置时，出现无法落地的尴尬和困境，尤其是市中心繁华地带，周围景观的要求严格的区域矛盾尤为突出。已运营的地铁冷却塔不时遭受附近居民投诉，给地铁建设和运营带来一定困难，对地铁公司造成一定经济损失和负面影响。

如何解决长期困扰地铁公司的车站冷却塔安放落地问题？杭州地铁机电设备团队经过多方沟通了解到：蒸发式冷凝技术在国外已经得到较为广泛的应用，在国内的民用建筑中也得到一定程度的应用。经过商讨，大家一致认为：采用虑蒸发式冷凝冷水机组技术方案可以取消地面设置的冷却塔带来的征地困境。

于是，杭州地铁团队将蒸发式冷凝螺杆冷水机组空调节能技术引入杭州地铁4号线全线6座车站，后续的杭州地铁2号线一期工程西北段等也有多个车站采用了此项技术，杭州因此而成为全国第一座推广采用该技术的城市。张建根认为，蒸发式冷凝螺杆冷水机组空调节能技术在地铁领域的应用，不仅有效解决了冷却塔与地面规划景观冲突问题，从运营的角度，也带来了诸多裨益。

首先，整体式蒸发式冷凝机组方案虽较常规制冷机组方案少单独配置冷却塔及冷却水泵，而是集成到机组内，因此设备初投资稍高，但系统运行费用低于常规制冷机组。从技术原理上看，蒸发式冷凝技术可以降低冷凝压力，减少压缩机功率，结构上将冷却塔和冷凝器合为一体，不需要独立设置冷却塔，大大减少冷却水泵流量与扬程，提高整个空调系统能效比，节电节水。

其次，杭州地铁4号线蒸发式冷凝机螺杆冷水机组布置方式主要采用将整体式机组布置于新、排风亭之间。冷冻机房位置在新风亭和排风亭之间，将蒸发式冷凝机组布置于其中，一侧从新风道进风，另一侧则通过强制排风，将热量有效的排出到室外。蒸发式冷凝机螺杆冷水机组设置于地下，无须设置地面冷却塔，规划协调难度大为下降，在目前各城市轨道交通规划线路在建过程中，不失为是一种解决规划问题的良好举措，同时避免了冷却塔噪声及漂水扰民的问题，给运营管理提供方便。

再次，蒸发式冷凝空调机组是蒸发冷凝技术的开发应用，能够为地铁空调提供能效更高、无需冷却塔、系统更为紧凑、控制更方便的新型节能空调产品，节省安装占地面积，节约用水达50%以上。

可以说，蒸发式冷凝空调产品的开发应用，不仅对于提高地铁空调的节能水平、推动地铁装备产业的发展有着非常深远的意义，而且对推动地铁设备的国产化，也是一条又好又快发展的必由之路，为城市发展轨道交通提供了更多、更优的选择。

不单只是LED照明和空调采用大量节能技术，杭州地铁在车辆的节能设计及技术应用方面也大做文章。比如，列车采用轻量化设计，实现节能降耗，杭州地铁的列车重量比国家标准规定值轻17t，平均每节车轻2.8t。列车轻量化设计为杭州地铁带来非常显著的节能效果，每列车每年由于列车轻量化所节省的牵引消耗电能为620512.19 KWh，杭州地铁2号线27列车每年节省的电能为1675.4万 KWh，杭州地铁4号线29列车每年中节省的电能为1799.5万 KWh。

杭州地铁注重车载LED照明系统实现节能降耗，整车客室采用LED照明灯具，与传统荧光灯管比较灯源使用寿命大大延长，达50000小时，而传统荧光灯使用寿命仅为5000小时左右，减少了灯具的更换及维修，节能效果更加明显。与传统荧光灯相比，每列车每年可节能约14532KWh，杭州地铁2号线27列车每年中可节能约为39.2万KWh；杭州地铁4号线29列车每年中可节能约为42.1万KWh。

杭州地铁列车空调系统采用智能化控温技术，客室空调系统与列车控制单元通过MVB网络接口来实现信息交换，列车控制单元把列车的实时载荷信号（可等效为乘客量）传输给空调控制单元，空调控制单元可以根据自信息实时调节新风门的开度，并结合当前室内外温度控制客室内温度，最终实现客室温度舒适要求并实现节能目的。为进一步提高车辆的节能水平，杭州地铁在新线车辆招标时也已确定了采用变频空调技术。

这些节能技术和措施的成功应用，将为杭州地铁运营更加节能打下良好的基础，使节能效果走在国内地铁行业最前沿。

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当前，互联网+、云计算、大数据等新兴技术的发展方兴未艾，为轨道交通建设更好地实现网络化和信息化提供了更好的技术支撑，为进一步为乘客提供优质高效的服务，杭州地铁将秉承安全、优质、高效、节能、环保的理念，在轨道交通建设和运营中继续推动机电系统的科技创新、技术国产化、自主化和网络化。