全面用LED照明 日本鐵路借此實(shí)現節能

　　日本鐵路企業(yè)很早以前就開(kāi)始致力于節能。與其他交通工具相比，鐵路的人均運輸能耗原本就比較低。例如，新干線(xiàn)的人均運輸能耗只有飛機的25分之1。

　　但是，受到近期電力供求變化的影響，鐵路已經(jīng)不能再高枕無(wú)憂(yōu)。東日本大地震發(fā)生后，核電站停運造成的全國性電力短缺對鐵路造成了巨大的影響。地震剛剛過(guò)后，日本東部地區的鐵路企業(yè)就開(kāi)始全面開(kāi)展節能運動(dòng)，隨著(zhù)核電站停運，西部地區的鐵路企業(yè)也同樣開(kāi)始了行動(dòng)。

　　鐵路領(lǐng)域的節能技術(shù)一直在進(jìn)步。以新干線(xiàn)為例，現在的“N700系”與第一代“0系”相比，行駛時(shí)速為220km時(shí)，耗電量減少了約一半，與上一代的“700系”相比，耗電量也減少了約20%。但在今后，要想進(jìn)一步提高能源效率，就必須采用新技術(shù)。普通鐵路的情況也同樣如此。

　　地鐵采用LED和新型半導體

　　于2012年4月投入運行的東京地鐵(東京Metro)銀座線(xiàn)新“1000系”車(chē)輛，其外觀(guān)令人聯(lián)想起老“1000系”——1927年開(kāi)始商業(yè)運營(yíng)的亞洲最早的地鐵所使用的地鐵車(chē)輛，但內部卻大不相同，采取了大量改善措施以提高性能。

　　例如，為了提高乘客的乘坐舒適度，車(chē)內加大空調的輸出功率，強化了空調的功能;把車(chē)內顯示器改換為17英寸的寬屏液晶顯示器，提高了視認性。但強化這些功能后，車(chē)輛的耗電量趨于增加。為此，新1000系采用了削減耗電量的技術(shù)。其中具代表性的是前部標識燈(前燈)和車(chē)廂燈采用的LED照明。東京Metro稱(chēng)，地鐵前燈采用LED“尚屬首次”。

　　雖然主燈只有32瓦，輔燈只有16瓦，但亮度卻與過(guò)去的150瓦級前燈相當。車(chē)廂燈也在確保亮度等于或大于過(guò)去熒光燈的同時(shí)，削減了約40%的耗電量。車(chē)廂燈的LED照明壽命約為4萬(wàn)個(gè)小時(shí)，大約是熒光燈的3.5倍。

　　不只是照明，馬達也實(shí)現了高效率化。采用的是比普通感應馬達效率更高的永磁同步馬達。除此之外，為了減輕曲線(xiàn)行駛時(shí)的振動(dòng)和噪聲，車(chē)輛還配備了能夠沿曲線(xiàn)平穩行駛的“徑向轉向架”。使原本固定在轉向架上的車(chē)軸的朝向能夠沿軌道的曲線(xiàn)活動(dòng)。東京Metro稱(chēng)，這種方式應用于地鐵也是日本“國內首次”。

　　并且，同屬銀座線(xiàn)的其他客運車(chē)輛采用了使用新材料SiC(碳化硅)的功率半導體。半導體行業(yè)對此寄予了厚望，認為這一技術(shù)“應用于鐵路，將會(huì )大大地加速普及”。功率半導體的作用是在驅動(dòng)馬達，或是為電池充電時(shí)控制或供給電力。與使用Si(硅)的現行功率半導體相比，使用SiC的功率半導體能夠大幅降低電力損耗，實(shí)現裝置的小型化。

　　最先著(zhù)手采用的是三菱電機公司。2011年10月，該公司發(fā)布了配備SiC功率半導體的逆變器?，F在，銀座線(xiàn)“01系”的部分車(chē)輛已經(jīng)配備了這種逆變器。

　　緊隨三菱電機之后的是東芝公司。該公司于2011年12月發(fā)布了使用SiC功率半導體的逆變器。三菱電機與東芝的逆變器是用于接觸網(wǎng)供應的電壓為直流600伏或750伏的鐵路。之后，日立制作所又在2012年4月發(fā)布了為1500伏直流接觸網(wǎng)開(kāi)發(fā)的使用SiC功率半導體的逆變器。

　　附屬設備的節能也是當務(wù)之急

　　在車(chē)輛之外的領(lǐng)域，車(chē)站等附屬設備的耗電量也是一個(gè)重大課題。

　　現在，日本的鐵路運營(yíng)商為了應對少子老齡化造成的減收，在經(jīng)營(yíng)運輸業(yè)務(wù)的同時(shí)，還在擴大非運輸業(yè)務(wù)。正在開(kāi)展的措施包括增設站內店鋪、經(jīng)營(yíng)商業(yè)設施、擴大數字標牌(電子標牌)及完善高速通信網(wǎng)等。這些設施的耗電量占據的比例越來(lái)越大。某鐵路人士稱(chēng)：“耗電量之大已經(jīng)到了不能稱(chēng)之為‘附屬’的地步。”

　　例如，在東日本旅客鐵路公司(JR東日本)2010年度的總銷(xiāo)售額中，非運輸業(yè)的比例超過(guò)了3成。與之相呼應，該公司鐵路運行以外的能耗也擴大到了整體的約3成。

　　車(chē)站耗電量占鐵路運營(yíng)商用電量的約20%，并呈現逐年遞增的趨勢。為了阻止這種趨勢，鐵路運營(yíng)商開(kāi)始在車(chē)站采用光伏發(fā)電系統和LED照明等。

　　JR東日本推行的“環(huán)保車(chē)站”就是一個(gè)很好的例子。2012年春季，東京四谷站成為了第一座環(huán)保車(chē)站。車(chē)站與相鄰商業(yè)設施的屋頂設置了光伏發(fā)電系統，僅車(chē)站就具備50千瓦(kW)的輸出功率。

　　站臺和大堂的照明采用LED。顯示站名等信息的電子顯示器、乘務(wù)員所用監視器的背照燈也采用LED。除了設置采光天窗，以便白天能夠關(guān)燈之外，車(chē)站業(yè)務(wù)設施中還設置了家用燃料電池。

　　JR東日本的目標是，通過(guò)以上舉措，與2008年度相比，將四谷站的二氧化碳排放量減少約40%。該公司預定今后逐漸增加環(huán)保車(chē)站的數量。

　　使用LED替代熒光燈和白熾燈泡能夠減少耗電量，而根據情況控制LED照明還可以進(jìn)一步省電。出于這一目的，東京急行電鐵公司的自由丘站嘗試采用了松下的LED照明及其控制系統。

　　照明控制系統利用設置在車(chē)站各處的人感傳感器，根據乘客的數量自動(dòng)調整LED照明的照度。比方說(shuō)在人流量小時(shí)調暗。而且，車(chē)站的站臺還配置了與人感傳感器合為一體的照度傳感器。能夠在晴朗的白天將LED照明調暗，在陰雨的白天調亮。

　　大堂的LED照明還能根據時(shí)段調整色調。在清晨的通勤時(shí)段采用振奮精神的“日光色”，在傍晚采用“白色～暖白色”。夜晚則改用柔和的“白熾燈色”。

　　除了LED照明之外，自由丘站還采用了有機EL(電致發(fā)光)照明。松下稱(chēng)，其效果是整座車(chē)站的照明耗電量“最多減少了約37%，平均減幅約為30%，具體數字取決于使用情況”。而且，通過(guò)采用照明控制系統，耗電量預計將減少約50%。照明在整座車(chē)站耗電量中所占的比例約為50%，由此計算，整體耗電量大約可減少25%。

　　海外出口賦予日本商機

　　此外，在節能對策方面，很值得關(guān)注的是大型鐵路運營(yíng)商自身?yè)碛兴Πl(fā)電和火力發(fā)電等大規模發(fā)電設備。

　　JR東日本擁有利用水力的信濃川發(fā)電站(最大功率44.9萬(wàn)kW)和利用火力的川崎發(fā)電站(最大功率65.5萬(wàn)kW)等獨立發(fā)電設備。鐵路運營(yíng)商在車(chē)站和商業(yè)設施等場(chǎng)所設置光伏發(fā)電、燃料電池系統等分散電源時(shí)，如何構筑使分散電源與大規模發(fā)電設備實(shí)現聯(lián)動(dòng)的系統，這一點(diǎn)備受關(guān)注。

　　這是因為，鐵路運營(yíng)商對于設置分散電源，能夠根據其是否具有節能效果、是否有助于提高沿線(xiàn)價(jià)值進(jìn)行綜合判斷，按照自己的意志進(jìn)行設置。而且，站在參與車(chē)站周邊再開(kāi)發(fā)的立場(chǎng)上，鐵路運營(yíng)商還能夠發(fā)揮系統集成商的作用，使用于提升沿線(xiàn)魅力的服務(wù)與鐵路基礎設施、能源系統實(shí)現聯(lián)動(dòng)。

　　現在，為了把鐵路基礎設施打造成出口產(chǎn)業(yè)，日本已經(jīng)展開(kāi)了行動(dòng)，面對歐洲、中國及韓國的競爭，如今只有取勝一個(gè)選擇。但單憑鐵路基礎設施很難決出勝負。正因為如此，鐵路運營(yíng)商提出的能夠使能源系統與各項服務(wù)聯(lián)動(dòng)、實(shí)現綜合性沿線(xiàn)開(kāi)發(fā)的方案，才具有其他國家不具備的吸引力。為此，由JR東日本、西日本旅客鐵路(JR西日本)、東京Metro等10家公司出資，于2011年11月成立了旨在強化海外鐵路市場(chǎng)開(kāi)拓的咨詢(xún)企業(yè)日本Consultants公司。