为了让地铁节能15%，北京交通大学这个团队拼了！

2020-09-28 15:39:20　来源: 科技日报 作者: 林莉君 韩榕

如何降低地铁的供电能耗？当人们乘坐地铁时突然停电怎么办？近日，北京交通大学科研人员自主研发的地面式超级电容/电池混合储能装置，在北京地铁八通线梨园站进行挂网试验，不但可以回收利用列车制动能量，还可以在供电系统突发故障时，利用储能装置将列车紧急牵引至地铁站。

据介绍，该项目是北京交通大学电气工程学院杨中平&林飞实验室承担的、国家“十三五”重点研发计划“轨道交通系统能耗过程解耦与能效提升关键技术”的子课题，已于近日通过专家组验收，专家评审意见认为，该项目搭建了城市轨道交通车辆运行与供电系统的联合仿真平台；研制了超级电容／钛酸锂电池混合储能装置，通过第三方评测，平均节能率超过15%。

实验室负责人杨中平教授一直致力于研究轨道交通超级电容储能和再生制动能量的吸收与利用。2016年，他带领团队研发了我国首套200kW及1MW地面超级电容储能系统，并在北京地铁八通线成功运行。该储能装置已在国内多条地铁线路投运，节能效果显著。杨中平告诉记者，随着我国轨道交通运营总里程的快速增长，城市轨道交通系统用电量也逐年上升，2019年已占到全国总用电量的3‰。高效利用轨道交通车辆的再生能，将成为城市轨道交通节能的主要手段。

从科研立项、理论研究、系统建模与仿真、软硬件设计、样机的研发，再到设备的安装、挂网试验，都有团队里同学们深度参与的身影，从立项开始，他们就放弃了寒暑假、国庆等节假日。为了完成项目，降低地铁能耗，项目团队也真是拼了！ 

实验设备安装正处在北京的隆冬时节，为了不影响八通线白天的正常运营，所有安装和使用工作都必须在深夜12点至凌晨3点半进行。而行车和挂网试验又赶上盛夏，地铁站配电室内没有空调和电扇，老师和同学们身上的衣服往往湿了干，干了又湿。“虽然很辛苦，但很值得！通过亲身参与、实践， 这个项目给我们提供了一个践行‘知行’校训、不断思考解决问题的机会。”团队成员博士研究生刘宇嫣表示。 

团队里的硕士研究生杨浩丰参与了该项目的全过程。在北京地铁梨园站挂网试验期间，需要一直在变压器室观察、记录储能装置的实验数据。变压器室内设备较多，并且噪音很大，但为了精准地记录试验数据，他和团队里的其他同学在设备前一蹲就是一天。“我们都很珍惜这次机会，理论和实践还是有差距的，通过亲身参与项目，有利于今后将研究做得深入，解决更多的工程实际应用问题。”杨浩丰说。

项目组林飞教授一直驻守在试验现场。挂网试验要在每天地铁运行的早中晚高峰进行，于是他每天凌晨3点从家出发，开车近1个小时到达现场后，就投入到紧张的筹备工作中，准备迎接地铁运营早高峰的试验。再利用早中晚高峰中间的间隙，进行实验数据分析，整个暑假都在为试验奔波。

“我们的项目从立项开始就受到了国内外多家科研机构和高校的关注，接连收到了许多合作意向，他们认为此次试验的成功，将推动我国轨道交通领域节能技术的进一步提高，推动我国储能技术应用的进一步发展。”杨中平说。此次试验成功的混合储能装置，是继2016年研发的超级电容储能系统的第二代产品，相较第一代纯超级电容储能系统，平均每天可多节电150度。

团队利用超级电容和钛酸锂电池的储能特性，将列车制动能再生的电能同时储存在超级电容和钛酸锂电池中。当列车牵引时，再将储存的能量释放出来，使再生能量被充分利用。工作日每日节能约1500kWh，节能率达13%；周末每日节能约900kWh，节能率超过17%。如果按照节约1度电减排0.977kg二氧化碳来计算，该套装置工作日每日减排1.46吨二氧化碳，周末每日减排0.88吨二氧化碳。 

此外，这一装置还可减少列车基础制动磨损，降低运营维护成本，延长车辆设备的使用寿命。（受访者供图）

最深处为城轨交通地面式混合储能装置（图一）

在变电站负责调试的师生和试验列车上的学生沟通确认装置是否正常投入使用（图二）

同学们在试验过程中观察示波器波形并进行软件调试（图三）

在列车上指挥司机按照试验曲线进行操作的同学们试验结束后在列车前合影（图四）

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“善”就是要求人们不但不要做有损于他人利益的事,而且还要多做有利于他人及社会的事,不计报酬,不计名利.也就是说,做善人,要有善心,要有善行.如此,我们的社会才会更和谐,更温暖. “善”也是一个知行合一的词,“善”包括善心和善行,善行包括善言行和善体行,善言又包括善语言和善文言.心累时，换个角度看世界。压抑时，换个环境深呼吸。困惑时，换个位置去思考。犹豫时，换个思路去选择。郁闷时，换个环境找快乐。烦恼时，换个思维去排解。抱怨时，换个方法看问题。自卑时，换个想法去对待。试着多换位思考，你的世界会更美。 ​

【知行途记】千年古城，又见平遥
高耸而坚固的城墙环绕、亭台楼阁飞檐勾勒出美好的弧度、木门木窗背后仿佛能洞穿光阴、石板路上承载的是历史的车轮......
华中农业大学经济管理学院赴山西省平遥县暑期社会实践团针对平遥县古建筑的现存及发展情况进行了一次深刻而丰富的调研活动。
此次调研让团队成员们为精妙绝伦的平遥古建筑艺术感到叹服的同时，也对古建筑对旅游业带动乡村振兴的巨大作用有了新的认识，为古建筑保护与旅游业发展的平衡提出属于自己的见解。
平遥古城距今已有2700多年的历史，更为可贵的是其如今依然较好的保存了明清时期的古镇风貌，被世界纪录协会评为中国现存最完整的古代县城并成功申报了世界文化遗产。8月3日，实践队来到了平遥古城，从深巷小道到繁华大街，一路步行，纵使烈日炎炎队员们依然积极又热情的观察并讨论着所看到的一切。
“林立在石板路两侧的的建筑全都古色古香、没有任何现代建筑元素，大家都没用LED广告牌而选择了书法苍劲有力的牌匾，那些高高挂起的红灯笼到了晚上一定漂亮极了！”来自经济1802的霍怡然分享着自己的观察。
沿路团队成员又对一些老乡进行了访谈。平遥古城和其它一些纯旅游性质的古镇不同，虽然已是5A旅游区，但除去一些作为景点或经营性质的的古建筑，城内还有2~3万的原住民居住生活在城中，一些居民开了小店，日子也是红红火火。也正因如此，平遥古城除了历史的厚重，更多了几分烟火气。
队长张雁冰发现，从北马道街到西大街一路上有很多家客栈，“现在的民宿很多都推崇北欧风、和风等，但这里的所有客栈无论是铜色门环还是雕花窗棂都是中国特色，都完完全全是明清时期的味道！”
团队进入一家位于北海街三巷的客栈进行探访，迈入高高的木质门槛，映入眼帘的是一件古朴的四合院。团队对这家客栈的老板进行了采访，当谈到关于客栈建筑的历史与现状时，老板说道：“这间房子是我自己的，大概有8、90年的历史吧，之所以景区内的无论是做生意的客栈还是老百姓住的民居都保持着明清时期的样子是因为平遥目前对古城内建筑实行的是‘不动一砖一瓦’的要求，最直观的体现是古城里现在连水泥都拉不进来。如果房屋成了危房急需修缮，也需要经过审批并且完完全全按照原貌进行修建。“询问到客栈经营情况时，老板表示“今年因为疫情无论是客流量还是房间价格都受到不小影响，往年客栈房间提前三天就会被订完，完全不愁客源。”
结束了对民居的探访，团队又前往日升昌票号、协同庆钱庄、中国镖局博物馆等知名地点调研古建筑保护及旅游开发情况。
团队成员发现，与普通民居不同，这些著名建筑门口大多有“重点文物保护单位”的标识，古建筑砖缝中加固的铁片清晰可见。大到县衙旧址，小到一个镖局，深如钱庄的地下金库，不管是横向还是纵向，这些承载着平遥历史与晋商文化的著名古建筑在整体格局与细节上都得到了很好的复原和保护。
在协同庆钱庄，在工作人员的引导下我们参观并体验了用古代“支票”换银两的过程，长而陡峭深入地底的楼梯、摞满金子的金库、向地面传递银两的井口…..在这些建筑里走一遭，汇通天下的山西票号、义气忠诚的平遥镖局是如何创造出一个繁荣时代的故事，都生动出现在千百年之后我们的眼前。
随着疫情防控卓有成效及山西省多家景点工作日免票制度的实施，整个平遥古城又变得热闹起来，街上游人络绎不绝。团队成员随机采访了几位游客，来自太原的王女士表示：“有些木门和砖墙在岁月冲刷中变得有些斑驳，却为整个建筑的深邃填了几分韵味，若全是明亮崭新的朱漆碧瓦反倒失真，漫步古城内心都平静了。唯一遗憾的是由于建筑保护古城内所有的二层楼都不能上去。”
一位穿着汉服的游客更是开心的夸奖了平遥古城的建筑，“整个古城都保护很好、非常复古，每一张照片拍出来的效果都非常棒！”驻足古城街头，可以看到不少身着中国传统服饰的游客。
作为全国范围仅有的两座被评为世界文化遗产的古城之一，平遥古城在古建筑保护方面做了很多努力，也在执行严格保护政策的同时大力促进旅游业的发展。古城温和深厚、不疾不徐的气质，见证千年岁月的砖瓦石阶、雕梁画栋让实践团成员深深感受到了历史积淀独有的魅力，感慨于先人们用智慧与勤劳创造出的繁荣，舒缓现代生活的紧张与快节奏。
“地上文物看山西”，调研过程中团队也发现还有一部分挂有“文物保护单位”的老房子处于未开发的状态，部分古城民居存在污水排放不便的问题。千年古韵绵亘至今，更要长长久久的传递下去，在互联网如此发达的今天，如何为古建筑保护与旅游业发展增添更多创意，这是我们年轻人应该思考的问题。

文字 | 经济管理学院 米如辰
图片 | 经济管理学院 米如辰 霍怡然 张雁冰
编辑 | 红微工作室运行部 侯晓萱