1 地鐵自動扶梯節能技術現狀
目前各大城市地鐵自動扶梯的節能技術絕大多數都是採用變頻技術。變頻技術分爲旁路變頻和全變頻。
1.1 全變頻方式
該方式下自動扶梯無論以低速還是額定速度運行，變頻器一直串接在電源迴路中，通過變頻器供電。扶梯的光電傳感裝置探測到一定時間內無乘客時，可選擇停止運行或低速運行，進入待客狀態。當扶梯的光電傳感裝置探測到有乘客進入扶梯時，自動從停止狀態或低速狀態加速到額定速度運行。若變頻器出現故障，可從扶梯系統中隔離出來，此時扶梯採取直接啓動的方式運行，其電源直接取自電網。
全變頻方式還具有變頻器輕載節能運行模式，即變頻器可根據自動扶梯的負荷情況自動調整電壓輸出值。該運行模式在扶梯輕載而又不改變扶梯的額定運行速度的情況下可起到較好的節能模式。
1.2 旁路變頻方式
該方式就是當自動扶梯檢測到一定時間內無人後，扶梯自動接入變頻器，並經變頻器把速度降低到額定速度的20%或50%空載運行或停止運行。一旦扶梯傳感器(或紅外線)檢測到有人進入扶梯的感應區內，扶梯將及時經變頻器又恢復到額定速度，此後旁路掉變頻器直接轉換到由電網直供方式。當變頻器出現故障時，供電與啓動同方式一。
1.3 兩種變頻方式的分析比較
由於旁路變頻工作方式下變頻器的作用只是在空載時，把扶梯的速度降到低速運行，或在低速空載時再把扶梯調整到額定速度，因此變頻器的容量不需要很大。此時變頻器容量主要是根據啓動電流小於變頻器的額定電流或150%的過載電流進行選擇，故變頻器的容量只需要大於扶梯電機功率的60%即可。它比全變頻工作方式下變頻器所需的容量要小得多，造價較低，變頻器的尺寸較小，容易在扶梯桁架內安裝，不易受周圍空間佈置的影響。缺點是由於變頻器在扶梯運行過程中頻繁地進行接入和退出的操作運行，對控制迴路的設計和接觸器的要求較高。此外，換接時由於變頻器頻率和電網頻率之間有差異，故會出現短時間的振動噪音。
全變頻工作方式的優點是，除了不需要複雜的控制迴路和高質量的交流接觸器外，在運行速度選擇上可有多種靈活還可以採用分時段改變扶梯的速度進行運行，即在客流高峯期採用額定速度0.65m/s運行，在非高峯期採用80%的額定速度0.5m/s運行，節能效果更顯著。此外，在該運行方式下，還可以採用變頻器輕載節能運行模式。缺點是全變頻運行方式的變頻器容量配置要大於自動扶梯電機的額定功率。
2 全變頻自動扶梯工作方式及軌道交通客流特點
我們對自動扶梯的節能技術進行了分析，並推薦採用全變頻方式。目前新建地鐵車站自動扶梯所採用的節能方案主要是全變頻技術，如武漢地鐵2、4號線，杭州地鐵1、2號線，昆明地鐵。全變頻技術在自動扶梯上的應用其節能效果是顯著的，但是結合軌道交通客流的特點，單純的採用全變頻技術並不能使節能效果達到最大化。
2.1 全變頻自動扶梯的工作方式
(1)選用額定速度爲0.65m/s的自動扶梯，若扶梯上無乘客時，扶梯入口處的光電傳感裝置探測到一定時間內無乘客時，進入低速運行，待客狀態;(2)低速運行一段時間後(時間可調)，扶梯入口處的光電傳感裝置探測到一定時間內仍無乘客時，扶梯停止運行;
(3)當扶梯的光電傳感裝置探測到有乘客進入扶梯時，自動從停止狀態或低速狀態加速到額定的0.65m/s運行。根據全變頻自動扶梯的工作方式可以看出，影響扶梯運行狀態的主要是客流，若一段時間內無客流，扶梯會從正常工作方式切換到節能運行方式，但是在一段時間內不停有分散的客流進入，那麼自動扶梯會一直保持額定速度運行，並不能起到節能的作用，因此我們有必要對軌道交通客流的特點進行簡要的分析。
2.2 軌道交通客流特點
軌道交通客流的特點是在工作日期內，早高峯和晚高峯的時間段客流相對集中，其他時間段客流相對分散。因此地鐵車站的自動扶梯在非節假日內，客流主要集中在早高峯和晚高峯，其他時間段自動扶梯的工作狀態是輕載或處於節能狀態。但是因爲客流比較分散，自動扶梯經常會處於正常的運行速度(0.65m/s)，扶梯上的乘客人數可能只有幾個人，這樣即使採用全變頻的自動扶梯，並沒有使自動扶梯的.節能效果最大化。
3 自動扶梯分時段運行技術
扶梯是特種安全設備，乘客的安全始終是第一位的，應儘量減小調速的頻度，而且客流很分散，不宜對扶梯進行實時調速，因此分時段運行是比較好的選擇，也就是扶梯按照預先設定的速度時刻表運行。扶梯速度可以在0.13～0.65m/s之間無級調整，時間段可任意設置，但扶梯處於空載工況時，始終以0.13m/s速度運行或停止，不受速度時刻表的限制。
採用的節能用全變頻的扶梯在高峯客流時間可採用額定速度0.65m/s運行。其他時間段自動扶梯可採用80%的額定速度0.5m/s運行。無論採用0.65m/s的速度運行還是採用0.5m/s的速度運行時，當扶梯探得無人後可按自動扶梯分時段運行既可以滿足車站在高峯小時時間內的客流量，同時在非高峯小時時間段採用採用80%的額定速度運行能起到節能作用。在高峯時段內節能效果是一致的，但在非高峯小時時分時段全變頻技術明顯比全變頻節能。
根據自動扶梯分時段運行技術從減低損耗和減小輸出功率兩方面入手，較全面地解決扶梯在不同工況下的節能問題，節能效果一般在20%以上。我們在昆明軌道交通首期工程南段行政中心站的站內和出入口的8臺自動扶梯以及進行了兩天用電量對比跟蹤測試，表2爲變頻調速節能的檢測數據，測試時間爲6∶00～22∶00。其中彙總表中的全變頻能耗是指扶梯在變頻器後運行的實際能耗，額定速度爲0.65m/s;分時段能耗是指每天7∶00～9∶00及17∶00～20∶00這兩個時段，扶梯以0.65m/s速度運行，其他時段以0.50m/s速度運行的實際能耗。
從檢測數據彙總表可以看出，通過信息化和變頻調速技術的應用，各種運行工況的節能效果都比較顯著，主要分佈在15%～25%之間，節能效果相對較低的扶梯集中在站臺至站廳，與其客流量的特性有關。實際測試效果和理論計算的結果相吻合，總體節能效果在15%以上。上述的測試只設置了0.65m/s和0.50m/s兩檔速度，實際上，可以設置更多的速度檔，節能效果會更加明顯。
4 分時段運行技術的推廣應用
分時段運行技術對於運營初期或沒有形成線網的地鐵線路節能效果非常明顯。但是對於一些城市例如北京、上海、廣州等已經比較成熟的地鐵城市來說，分時段運行技術需要結合各個車站的客流特性進一步分析和完善。
(1)當軌道交通本身的運能比較小或車站位於用地還沒有完全開發的地區時，此時的客流無明顯的上下車高峯，雙向上下車客流全天都較小，扶梯基本處於輕載運行，此時車站自動扶梯可全天按0.5m/s的速度運行;(2)車站位於綜合功能用地區位時，早晚高峯小時客流相對集中，其他時間段客流相對分散，扶梯至少一半時間處於輕載運行，此時可對自動扶梯的運行速度進行調整;(3)對於軌道交通線路處於用地已高度開發的交通走廊或車站位於公交建築和共用設施高度集中的地區時，客流分佈無明顯的低谷。車站位於體育場、影劇院等大型公用設施附近，演出節目或體育比賽結束時，有一個持續時間較短的突變的上車高峯或下車高峯。此類型的車站需根據運營之後的客流特性對車站自動扶梯進行調整保證既能適應客流同時讓節能效果最大化。
5 結語
通過對比分析，自動扶梯全變頻分時段運行技術比一般的全變頻技術更節能，並將此技術運用在昆明軌道交通中並取得了良好的效果，可爲我國軌道交通自動扶梯節能設計和運營提供借鑑作用。
參考文獻
[1] 劉 忠民.變頻器在自動扶梯節能中的應用[J].大衆用電，2006，(6).
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