能源和运营节约策略

自动扶梯和自动人行道驱动器现代化项目的好处

大多数垂直运输行业的利益相关者——以及一般人——越来越致力于保护环境。 因此，负责任和有效地使用能源是一个需要考虑的重要因素。

从更广泛的角度来看，我们必须着眼于生命周期评估 (LCA)，从新产品的初始设计阶段开始。 但是，这也应该用于产品现代化，以更好地了解机器升级的各种好处/后果。 我们不会在此展示完整的 LCA，但会展示使用可变电压和速度控制器对自动扶梯和自动人行道驱动器进行现代化改造的最有趣的优势，在能源和其他运营成本节约以及产品寿命影响方面。

10-15 岁单元的选项

过去 10-15 年制造的自动扶梯和自动人行道通常配备变压变频 (VVVF) 驱动器/逆变器。 此类机器通常在乘客缺席期间从 0.5 mps 的额定速度切换到 0.2 mps。 乘客检测通常由位于梳状交叉线（台阶开始移动的位置）附近的裙边中的光电池光束传感器进行。 这被称为“标称速度 - 低速”（NL）。 现有的自动扶梯中只有相对较小的一部分配备了传感器，可以在登机前检测 1.3-1.8 m 处的人员。

这是 EN 115 中的一项要求，要求机组完全停下来等待下一批乘客的到来。 这被称为“标称速度 - 低速 - 待机”（NLS）。

因此，负责操作这些机器的利益相关者可能会考虑从 NL 切换到 NLS，如上所述，这通常可以通过在附近的扶手入口（集成在入口或固定到地板上）添加自动反射光电池或雷达传感器来实现附近）。

15-30 岁单元的选项

此年龄段的设备通常始终以标称速度 (N) 运行。 自动扶梯可以现代化为 NL 或 NLS 操作。 虽然它也可以现代化为 NS 操作，但这里不会介绍，因为 NS 操作有一些缺点，因为在启动/停止过程中机械部件会受到压力。

这可以通过 NS 软启动器来缓解，但成本会接近基于变速驱动器（如 NL 和 NLS）的更强大升级的成本。 这显然是能源和运营节约潜力最大的年龄段。

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对于使用时间超过 30 年的自动扶梯，可能会制定不同的现代化策略。 它通常包括完整的控制系统升级、全面翻新或替换。

如何做出最佳决策

最佳决策首先取决于旅客流量特征，即数量和类型（小而连续的旅客入境流量与大的、周期性的旅客入境批次）。

我们将知道在每种类型的现代化（N 到 NL、N 到 NLS 和 NL 到 NLS）后将节省多少能源，精度为 ±10%，行驶距离减少也是如此，这与运营成本和剩余寿命。

关于再生驱动器的说明：由于发生再生的时刻很少，您的作者估计一天内每小时的再生瓦特与整个旅程的能源消耗相比并不重要。

乘客负载测量示例

负载和 tra–c 注册有多种方法，作者最熟悉的一种方法是使用三相功率分析仪测量有功功率。

假设自动扶梯 A 是配备 30 千瓦电机的中高流量自动扶梯。 从图 1 的有功功率分析图中，我们发现了一些适用于一般情况下的自动扶梯和自动人行道：

• 由于电机的尺寸通常适合每步运送两名乘客，因此电机将在 tra-c 高峰期间以其额定容量的 30-50% 工作，而现实表明在 tra-c 高峰时每走两步就有一名乘客右侧（“静态乘客”）和左侧每 3 或 4 个台阶有一名在台阶上行走的乘客。
• 在正常工作时间，电机以 15-25% 的容量运行。
• 在低流量时段，此容量仅为 10-15%。

功率因数

上面的一个结果是，对于一直在 N 处运行的 start-delta 自动扶梯，电机功率因数非常低。 这导致高电阻和磁电机损耗，因为它以 0.5 mps 的速度运行，输入电压为 400 ACV 50 Hz，而扭矩需求与额定容量相比非常低。

功率因数低至 0.1-0.2，高无功功率使供电线路过载，也导致供电侧的电阻损耗。 图 3 显示了星形三角形 (N) 和 VVVF 控制的相同电机在上下方向上的功率因数差异。

VVVF 驱动器（逆变器）提高了功率因数。 如果内部逆变器的生态模式被激活，电机的电压馈送将被调整到所需的扭矩。 这意味着即使在额定速度恒定的情况下也能节省能源，400 kW 电机约为 15 W，300 kW 电机约为 11 W。 这些非常显着的节省相当于 15 mps（无乘客负载）时电机总功耗的 0.5%。

根据有功功率数据计算流量

如果仔细处理有功功率数据，我们可以得到相当精确的在自动扶梯上行驶的乘客人数。 我们还可以高精度地获取有关自动扶梯加载/卸载状态的信息。 这将有助于模拟不同的节能选项，如 NL 和 NLS。 即使我们有 NL 运行中自动扶梯的数据，我们也可以确定逆变器损坏和/或旁路时所需的流量和功率，降级为 N 运行。

示例自动扶梯 A 包含 VVVF 驱动器（逆变器），通过在最后三个点（2.3 秒）没有乘客进入后有功功率降低到 30 kW 来实现。

从以下数据我们可以理解每个策略的节省是不一样的：

自动扶梯 A（向上方向，中高交通剖面）：

• 从 N 到 NL：每日节能 17 kWh（超过 N 25%）
• 从 NL 到 NLS：每天节能 10 kWh（比 N 节省 15%）
• 从 N 到 NLS：每日节能 27 kWh（比 N 节省 40%） 自动扶梯 B（向下，低流量剖面）：
• 从 N 到 NL：每日节能 17 kWh（超过 N 38%）
• 从 NL 到 NLS：每天节能 18 kWh（比 N 节省 41%）
• 从 N 到 NLS：每日节能 35 kWh（超过 N 的 79%）

节省的成本很大程度上取决于自动扶梯 tra–c（乘客数量）以及他们进入的方式（小而连续的人流与大的、周期性的批次）。 小型和半连续客流的一个例子是地下系统中街道层和车站大厅之间的向下自动扶梯，而大的、周期性批次的例子是从列车站台到大厅的向上自动扶梯。

做出决定

一旦我们知道由于模拟不同的能源和运营节约策略我们将节省多少千瓦时和多少公里，我们就可以很好地将它们转化为经济和环境保护（碳足迹减少）数字。 我们也可以很好地计算我们是否设法根据 ISO 25754:3-2015 改进能源分类。 综合起来，这将有助于我们就现代化战略做出最佳决策。

节省的费用与每个单元的特定交通模式、高度倾斜度以及自动扶梯或自动人行道的速度密切相关。 因此，建议不要使用标准百分比数字来节省费用，而是根据一周内或至少一个工作日和周末内的实际自动扶梯或自动人行道功率测量进行良好的交通分析。