基于电子工程的地铁能源管理系统设计与实现.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 08 日 作者简介：王相辉（1985），男，汉族，天津人，高级工程师，硕士研究生，研究方向为电子工程。-33-基于电子工程的地铁能源管理系统设计与实现 王相辉 石家庄市轨道交通集团有限责任公司，河北 石家庄 050035 摘要：摘要：城市交通的枢纽，地铁，秉承了效率、速度和安全性的优势，然而，它也不可避免地陷入能源消耗和环境污染的困境。为了优化地铁的操作效率并提高节能的并行结果，对地铁所耗费的能源需要进行周密的管理和控制。常规的地铁能源管理流程主要依赖于人力，恰恰因此，效率较低且可能出现较大误差。基于这种现状，本文首先阐述地铁能源管理系统的定义和组成，其次分析电子工程的地铁能源管理系统的优势，再次阐述地铁能源管理系统的设计原理，最后基于电子工程的地铁能源管理系统设计与实现路径提出几条策略建议，以供参考。关键词：关键词：电子工程；地铁；能源管理系统；设计实现 中图分类号：中图分类号：U231 0 引言 随着城市化的步伐越来越快，人们对公共交通的需求日益增强，特别是地铁系统作为城市建设的基础设施，对提升城市的通行效率起到了不可替代的重要作用。但随着地铁系统的日益复杂化，面临的挑战也随之增多，比如能源消费量高，运营费用逐年上升等问题。科技进步给带来了可能的解决方案：一项被称为“地铁能源管理系统”的全方位解决方案，它的作用在于实现实时的监控、优化以及管理地铁运行过程中的能源消耗。这一系统的开发目的是提升输电网的效率，降低运营的相关成本，减小对环境的潜在破坏，同时保证地铁运行的稳定性，为利用绿色能源做贡献。1 地铁能源管理系统的定义和组成 1.1 定义 城市化进程中，公共交通的要求不断上升，尤其是地铁系统，它已经成为支撑城市建设，提高城市流通效果的重要载体。然而，地铁系统日益繁复也导致了各类问题的浮现，例如：用电量大，运营开支升高等。好在科技的进步带来了潜在的解决之道：一种被称作“地铁能源管理系统”的全景式方案。此方案旨在实施地铁在运行过程中能源消耗的实时监测，优化和管理。系统开发的目标是提高电力转输的效率，减少运营成本，抑制对环境的负面影响，同时保障地铁运行的稳定性，推动绿色能源的使用。1.2 组成 1.2.1 实时监测与数据收集 该模块对地铁的运行流程中的各项能源消耗情况进行连续性的监测和数据收集，比如电能、燃料气、水源等主要能源使用状况。其中涉及的数据包含用量、压力值、温度值等，由一系列的传感器和仪器进行测量后，再依次传送至具备数据处理功能的单元进行全面的解读与操控。1.2.2 数据整理与分析模块 该模块专注于处理和分析所有收集到的能源消耗数据，处理步骤包括数据清理、分类和存储等过程。另外，通过对这些数据进行解析，可以轻松地发现出在能源利用过程中存在的不合理现象和浪费状况，为后续的优化工作提供可行性的依据。1.2.3 能源调度与优化模块 预测未来的能源需求情况，并结合当前实时的能源消耗数据，本模块负责对能源供应进行精确的调度，以实现最优化的能源使用效果。同时，基于算法的优化，运行状态各异的设备能够减少无谓的能源浪费。2 电子工程的地铁能源管理系统的优势 2.1 能源利用效率高 电子工程技术是地铁能源管理系统普遍依赖的一个构建工具，这套系统鼓励和极大地提高了对能源利用效率的优化程度。透过实时的数据监管与收集，可以得出列车、车站等主要地方在能源消耗上的具体状况，这给予地铁能源管理系统以自由度，它可以根据运营状态的区别进行智能化调配列车的行驶速度，调整信号系统的运行方式，以及控制车站设施上的能源中国科技期刊数据库 工业 A-34-消耗，以尽可能地提升整个地铁系统中对能源的利用效率。在数据的解读与疾病诊断过程中，电子工程领域的最新算法为系统提供了处理能源消耗模式的方法。借助于为机器学习设计的算法的应用，愈加精准的预测对能源的需求、优化能源分布的策略，都可以确保在不同的运营情况下得出对能源利用效果最好的数据。智力的提升对地铁能源管理方式的应用有着巨大的助力，它降低了能源浪费的可能，同时也提高了整个系统中的能源利用效率。2.2 节省能源开销 电子工程技术对地铁能源管理系统的提升，意义深远。当最前沿的能源管理技术得以应用，地铁系统便能实行对能源的细密监测与高效控制。而智能化的电子方案，有能力根据瞬息万变的运行状况和乘客需求进行精确的动态能源供应调整，从而使能源的使用效率大大增强。同时，电子工程系统透过数据分析和优化算法，提供对未来能源消耗的精准预测，使得地铁系统能根据情况制定合理的能源采购计划以及使用策略，进而降低能源成本。因此，电子工程在地铁能源管理中的应用，从根本上为能源开销的节约提供了有效的技术支持，对地铁系统的可持续发展起到了关键作用。照此看来，电子工程在推动地铁能源管理系统的发展进步方面职责重大，同时也向我们这一代以及未来的研究者提出了更高的要求。2.3 稳定运行以及安全性的提升 在承载城市生命动脉的地铁能源管理系统中，电子工程技术的导入，赋予了系统的运行更高的智能化水平和持续发展的可能性。其表现出的卓越能力，主要在于促进能源使用效率的提升、细微级别的能源监管和操控等关键领域，牵引地铁系统在智能运行中奔驰。在地铁系统中，电子工程技术起到的积极作用在于，它通过动态配调能源供应，进行地铁系统能源利用的优化管理。这一优势，让地铁系统有能力依据当前的运行状况和乘客需求，自由地调整能源的供给分配，大幅度提高了总体的能源利用率。借由电子工程技术的加持，地铁系统有能力以更智能的方式，满足各个时间段和区域的能源需求，将没有必要所造成的能源浪费降至最低。再则，电子工程技术也贡献出了精细化能源管理的可能，为地铁系统提供了能准确掌握能源消耗状况的手段。利用精密的算法和数据分析能力，电子工程技术可以预见能源消耗的走向，从而为地铁系统在确立合乎实际的能源策略和设立购买计划上，提供来自决策级别的参考标准。2.4 提高乘客体验和环境友好性 自动化系统可持续监控列车的运行状态和能源消耗，进而进行精准预测和规划关于列车的到站时间及发车间隔，针对性地减少后者的等候时间，有效提高地铁的准确性和可信赖度，使得后者的出行体验更加便捷和舒心。再者，地铁能源管理系统的智慧化调度功能可以避免能源的过度消耗，降低对环境的不利影响，由实时数据分析和高级算法优化驱动，系统能在列车的能源需求和运行状态考量下，进行合理的能源供应分配，旨在避免不必要的能源消耗，进而抑制温室气体的排放和能源资源的浪费。3 地铁能源管理系统的设计原理 3.1 多元化的能源采集 能源的采集是地铁能源管理系统关键的一环，该系统将动力反馈系统中制动过程产生的动能以及太阳能光伏板等可再生能源设施集结在一起，实现了多方位的能源收集。这种多元化的能源采集策略利于获得最大化的能源收益，同时提升了系统的可靠性。在确保能量转化率上，系统细致考虑各类能源来源的特性，并进行合理的整合与协调。能源采集过程的设计，除了瞄准高效性，还要考虑系统的稳定性，以满足不同工作环境的需求。3.2 动态的能源存储 应对地铁系统能源需求波动，能源存储成为关键，系统选用大容量电池组、超级电容器等装置，借此从吸取多余能量到释放储备电力，实现对系统的能源供应平衡。智能调控策略保证了储能装置的安全性和寿命。通过实时监测装置状态和合理的能量调度，系统能更好地应变需求的变动。在维持系统的持久性上，能源存储的设计注重储能装置的寿命和性能指标，需要不断改进控制策略，以适应地铁系统运行中的动态需求变化。3.3 能源配给 于地铁能源管理系统的初构之际，无疑，能源分布立下了鲜明的重要印记。该系统的主导目标围绕着满足地铁系统的能源需求，以确保其运作的高效从而中国科技期刊数据库 工业 A-35-使得可持续性更上一层楼。系统在运行过程中，尽可能地多角度监控和深度分析能源的消耗情况。不单依据各时段以及铁路线的需求，精妙设计能源分配的相应策略，更要依赖于预测模型和实时数据。其中需尽可能兼顾载入地铁的运行状态、乘客流量以及车辆的负重等不同因素，实现动态平衡，彻底实现能源分配的最优化。为了精准地达成目标，必须引入智能控制技术和优化算法。所有这些技术的目的，最终都体现为要动态调整能源分配策略，以适应能源需求和供应的快速变化。例如，系统能根据不同时间段的电力需求差异，为能源供应做出适合的安排，平衡能源的需求差异数量与其消耗量。3.4 能源监督 地铁能源管理系统的核心部分就是能源监督，这可以被认为是系统的 智能大脑。系统根据实时监控能源的生成、保存和分配状况，对能源需求的变化做出及时反应。借助传感器技术和数据分析算法，系统对能源的流动有全面的掌控，有助于提高系统的安全性和可靠性。4 基于电子工程的地铁能源管理系统设计与实现路径 4.1 先进的节能控制技术探索及研究 设计地铁能源管理系统的过程中，在电子工程领域，深化节能控制技术的应用显得尤其关键。系统中引用的独步先进的节能控制方法和适应性强的管理策略，使得对地铁车辆、信号系统以及供电设备等重要组角的微观管理成为可能。这呈现出精彩的场面：智能的调速、节能的能量回馈、针对性的能源分配等环节都力图精打细算，控制到位，以避免任何可能的能源漏洞，进一步提升系统整体的能效。此外，系统多亏实时数据的采集或分析，故能在运行模式上腾挪出灵活的空间，借此可依照实际运行状况和客流动态去优化能源的利用，该举措有力降低了能耗，延长设备寿命，乃至实现持续绿色的交通运输。这一新型的节能控制技术不仅有益于运营成本的下降，更为我们的城市可持续发展注入活力。4.2 推广应用节能产品 节能产品的广泛应用如高效电机、节能照明、节能空调等，均有助于降低地铁设施的能源损耗，提升能源利用效率。首先，高效电机常被地铁系统在列车牵引电机、空调系统的电机等环节中使用，应用高效电机可以降低能源损耗，提高系统的能源利用效率。高效电机由于具备较高的转化效率和较低的能量损耗，可以在提供功率输出的同时，减少能源浪费。其次，节能照明也是地铁系统中重要的节能手段，地铁车站、平台以及车厢等地区需用大量的照明设备，传统的照明设备通常能消耗较高，而应用节能照明技术如 LED照明，可以显著降低能源损耗。LED 照明具有高效率、长寿命和可调节亮度等特点，可以提供良好的照明效果的同时，降低能源损耗。4.3 建立完善的能源管理体系 配置一套完善的能源管理运行体系作为优化的坚实基础是必不可少的，这一体系不仅需要明确定义各部门中不同层级的职责分工，同时也需要保证其中的节能措施得以全面地执行，以至于管理和控制过程能更达到智能化和细致化的程度。在组建能源管理体系的过程中，院方需要设定各个管理层级的职责和权利，以保证能量决策的顺利进行。并且，只当在管理层级之间设立了明确的职责界限后，信息流通才能更为顺畅。在此过程中，可以借鉴电子工程技术，实现信息的实时传递和处理，使得管理层级能够迅速做出反应。与此同时，构建能源管理体系还需要制订详尽的能源管理计划和标准操作流程，包括从能源采购到利用的全过程，明确每个环节的能源消耗标准和节能目标，为能源管理提供明确的依据，同时也方便对照实际情况进行调整和改进。在能源管理体系中，电子工程技术的应用不仅体现在信息的传递上，还可以通过智能化的设备控制实现能源的精准管理，比如，引入了先进的智能传感器监测系统，能够实时掌握列车运行状态和车厢内部的能源使用情况，从而进行更有效的节能调度。4.4 加强能源监测和数据分析 在地铁能源管理系统这一专业领域中，电子工程犹如一个强大的后盾，贡献其无微不至的力量。该系统的构建，必然依赖于高度智能化的传感器网络的全力配合，能准确感知地铁车辆的能耗动态，把握电力系统运行的实时状况，以及用以评判供电设备性能的关键指标。大量的实时数据在经过筛选和深入分析后，都将有力助阵掌握了能源消耗的模式，乃至于探寻潜中国科技期刊数据库 工业 A-36-藏其中的能效优化契机。拥有这些经过深度解析的数据，系统可在精确执行能源调度策略的同时，致力于提高地铁系统的能源使用效率，减轻运营的成本压力，并在未来可持续高效地铁运营提供繁茂果实的数据支持。5 结束语 总之，在地铁管理领域，中国已经应用了电子工程的新式想法和实践，基于此，精心打造了一个精致的地铁能源管理系统。通过此系统，地铁列车在运行中的效率得以显著提高，节能和减排效果更是上乘。参考文献 1唐艳英.城市轨道交通能源管理系统研究J.交通节能与环保,2021,17(03):143-145.2喻奇.地铁电气火灾监控与能源管理系统融合设计研究J.城市轨道交通研究,2021,24(05):73-76.3褚红健,李佑文,李寅.地铁能源管理系统中基于模型的设备数据查询展示方法分析J.无线互联科技,2019,16(23):53-55.4赵广岭,王英龙,谭银玲等.哈尔滨地铁能源管理系统建设分析J.交通企业管理,2019,34(01):82-84.5李寅.青岛地铁 13 号线节能型能源管理系统的运用J.中国住宅设施,2017(06):127-128.