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高效節能 日本鐵路全面實現LED照明

2012/8/6   電源在線網
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    日本鐵路企業很早以前就開始致力于節能。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,鐵路已經不能再高枕無憂。東日本大地震發生后,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。地震剛剛過后,日本東部地區的鐵路企業就開始全面開展節能運動,隨著核電站停運,西部地區的鐵路企業也同樣開始了行動。

    鐵路領域的節能技術一直在進步。以新干線為例,現在的“N700系”與第一代“0系”相比,行駛時速為220km時,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,要想進一步提高能源效率,就必須采用新技術。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)銀座線新“1000系”車輛,其外觀令人聯想起老“1000系”——1927年開始商業運營的亞洲最早的地鐵所使用的地鐵車輛,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,車內加大空調的輸出功率,強化了空調的功能;把車內顯示器改換為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。其中具代表性的是前部標識燈(前燈)和車廂燈采用的LED照明。東京Metro稱,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,但亮度卻與過去的150瓦級前燈相當。車廂燈也在確保亮度等于或大于過去熒光燈的同時,削減了約40%的耗電量。車廂燈的LED照明壽命約為4萬個小時,大約是熒光燈的3.5倍。

    不只是照明,馬達也實現了高效率化。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,為了減輕曲線行駛時的振動和噪聲,車輛還配備了能夠沿曲線平穩行駛的“徑向轉向架”。使原本固定在轉向架上的車軸的朝向能夠沿軌道的曲線活動。東京Metro稱,這種方式應用于地鐵也是日本“國內首次”。

    并且,同屬銀座線的其他客運車輛采用了使用新材料SiC(碳化硅)的功率半導體。半導體行業對此寄予了厚望,認為這一技術“應用于鐵路,將會大大地加速普及”。功率半導體的作用是在驅動馬達,或是為電池充電時控制或供給電力。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,實現裝置的小型化。

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

    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月發布了為1500伏直流接觸網開發的使用SiC功率半導體的逆變器。

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