供稿/上海地鐵維護保障有限公司車輛分公司技術主管 董雪春
截至2014年11月，上海地鐵運營線路總長度達到657公裡，車站332座，運營線路14條，單日最大客流量達到948.4萬人次。
第一節 上海地鐵列車節能工作開展現狀
上海地鐵開展的節能工作主要分為四塊：
（1）1、2、3、4、5、9、11號線列車客室照明LED改造
在傳統列車上，客室照明基本採用螢光燈加整流器的方式。上海地鐵經研究發現，在列車的輔助迴路用電中，除了空調耗電較多外，照明耗電也相對較多。為了達到節能的目的，上海地鐵著重進行了照明LED改造。
2010年，在上海地鐵9號線10號列車上，上海地鐵進行了客室照明LED改造。經過三年多的統計發現，該列車故障率相對較低。因此，上海地鐵集團2014年在地鐵1、3、4號線進行了LED改造，截至2014年11月為止，3號線已完成全線LED改造，4號線完成了10列車，1號線（53列車）完成了6列車，2014年年底全部完成。經過換算，1、3、4號線的LED節電量分別可達到79.07萬度、47.26萬度、44.98萬度。
從上表可看出，2010年，9號線處於試運行的階段，對10列車進行了LED改造，有四家廠家中標，這是上海地鐵的一個嘗試。2014年，上海地鐵LED改造全線鋪開。2、5、11號線的LED改造完成招標，2015年1月或2月完成所有列車的改造。
每年的節電量通過計算而得出。按照每年的節能電費，1、3、4號線分別可以達到71.16萬元、42.53萬元、40.47萬元。經過與上海地鐵實際投入改造的費用對比來看，每條線在兩年之內基本可收回成本。
LED是一個好產品，對工人來說，無需經常更換，方便省時；對地鐵公司來說，節能。此外，它帶來的更是一個環保的概念。普通的螢光燈含有害物質，相對而言，LED燈管採用的是環保的材料，對環境形成一個保護。
（2）全路網列車燈泡指示燈改造（改成LED燈）
在老車（比如上海地鐵1、2號線的西門子列車）上有很多指示燈，包括車門指示燈、側牆指示燈等，都是傳統燈泡式照明，損壞率較高，更換工作量較大，因此，上海地鐵把這類傳統燈泡照明改成壽命更長、可降低工作量的LED燈，不僅把全路網所有列車全部改為LED指示燈，在新車採購的過程中也要求全部採用LED燈。
（3）4號線、11號線列車客室照明智能節能控制節能改造
上海地鐵對全路網超過30%的線路採用照明節能控制器，它能根據列車外的實時光照度來判別是否需要開啟列車常用照明。應急照明一直保持開啟，而常用照明則根據室外的光照變化來判斷是否需要開啟。在列車開行過程中，設置一個固定的照路來實現自動開關常用照明的目的。如果碰到雨天或陰天，它也會自動打開。這樣既保證了乘客的舒適度，也達到了節能的目的。
（4）5號線客室空調改造（定頻改變頻）
2009年10月，上海地鐵完成了5號線空調節能改造項目，將原有的定頻空調改為變頻空調，通過對壓縮機的變頻控制達到節能的效果。地鐵公司從5號線列車中選取了501和517列車做為節能對比列車，安裝電錶進行跟蹤，並作為節能數值依據。歷經完整的三年的節能數據跟蹤，變頻空調對比定頻空調，製冷工況下，平均節能率達到29.37%，制熱工況下，平均節能率為63.39%，三年共計節約電費364.284萬元，節能電量404.76萬度電，年均節能電費121.428萬元，節能電量為134.92萬度。
第二節 上海地鐵列車節能工作研究方向
為了響應節能減排的號召，上海地鐵主要採用老車改造、新車直接採購的方式，減少社會資源的浪費。
（1）列車客室空調改造（定頻改變頻）
上海地鐵採用的列車客室空調基本都是定頻空調，其工作電壓為380伏，頻率為50赫茲。由於供電頻率不能改變，定頻空調壓縮機轉速基本不變，依靠不斷的開、停壓縮機來調節列車客室的溫度，很容易造成列車客室的溫度忽冷忽熱，並消耗較多的電能。
相比較而言，變頻空調的變頻器改變壓縮機的供電頻率，調節壓縮機的轉速。依靠壓縮機的轉速快慢達到控制列車客室溫度的目的，優點是室溫波動小、電能消耗少。而應用變頻技術的變頻空調可根據環境溫度自動選擇制熱、製冷、除溼等方式，使列車在短時間內迅速達到所需要的溫度，並在低轉速、低能耗狀態下，完成較小的溫差波動，實現快速節能、除溼、控溫的效果。
（2）列車客室照明改造（螢光燈改為LED燈管）
老車客室照明在逐步的淘汰改造，將螢光燈和傳統的整流器剔除，改用LED燈管。螢光燈含有重汙染的金屬物質，使得報廢的螢光燈管對環境的汙染十分嚴重，同時也存在功率高、消耗量大、壽命短、維護量大等諸多缺點，而LED燈管採用發光二極體作為光源，功率低、功效高、更節能、壽命長。此外，LED燈管還安裝簡單（安裝時，僅需將原有的日光燈取下，換上LED燈管，並將整流器和啟動器去掉就完成）。採用LED燈管不僅投入少，而且照明效果更好。
（3）列車客室照明智能光控（對列車常用照明進行智能控制）
上海地鐵對全路網超過30%的線路採用智能光控。智能光控在新車上採用了LED燈管，還有無極光，根據客室外的光照強度來自動調節客室內的照明亮度，而不單單局限在老車上的改造。整體的節能量和乘客舒適度都會大大的提高。
（4）列車車載各設備的能源計量
上海地鐵主要針對列車的空調、牽引、照明、控制制動、PIS等列車主要用電設備進行分別計量，了解列車運動的整體用電分布情況及設備老化對用電量的影響。對不同車程、不同品牌的各系統的用電進行對比，作為列車設備採購的重要依據，在日後列車各系統設備採購中有直接理論數據支撐。此外，對列車的用電設備進行改造，降低列車用電量，為列車節能改造研究方向提供一個可視化的依據。
（5）列車自重「輕量化」
列車自重直接影響列車牽引系統的所需電量。越重的列車在同樣的牽引系統情況下所消耗的電量越多，故車輛分公司在日後的新車採購中，將逐步研究在保證列車安全及各項主要性能的前提下，如何降低並控制列車自重從而達到減少列車牽引用電的目的。
（6）傳統繼電器控制改成PLC集中控制
上海地鐵列車使用的傳統線圈式的繼電器，存在能耗大、損壞率高、體積大、接線複雜、附件多、改造複雜等諸多缺點，無論是在控制方式方面還是速度控制方面，還有延時控制方面，PLC集中控制都有一個更好的優勢。比如，在改造的過程中，改線路、改繼電器要對列車進行一個大翻新或者首先要排摸。而PLC集中控制改造起來就會相對簡單，只需要改編程邏輯圖就可以改變它的控制方式，不僅可以降低投入的成本和人工改造量，還能將風險降到最低。
（7）降低列車空駛裡程數
通過對現有列車生產調動的方式及在線列車回庫情況的研究，合理安排生產調動計劃，減少列車的調動次數，降低列車正線空駛裡程數，降低列車的牽引用電量。這是通過生產組織上的管理來達到節能的目的，也是通過管理模式來改變現在耗電的一個方式。
（8）列車制動能量再利用
地鐵列車目前主要有三種列車制動方式，即反饋制動、電子制動、氣制動。經過大量的研究，上海地鐵發現列車的制動能量很大一部分都是消耗在了電子制動上。而將電子制動能量通過有效的回收再利用是一個具有現實意義的課題。
（9）列車客室照明及空調智能控制器的研究
目前，列車回庫後，客室照明及空調均通過人工關閉，但存在司機或檢修工忘關、漏關、未及時關的情況，通過技改，加裝列車客室照明及空調智能控制器可以有效區分庫內及正線，在庫內採取鏈式控制，保證列車客室照明及空調系統及時關閉，從而達到一個節能減排的目的。通過技防加人防的模式，達到節能的效果。
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