关键词：地铁电客车；节能驾驶；操作优化

摘 要：优化地铁电客车驾驶操作是实现城市轨道交通系统节能运行的重要手段。基于此，本文从驾驶操作层面剖析电客车节能驾驶的内涵，并以牵引特性、线路拓扑结构、电制动、辅助系统管控和智能辅助系统为研究对象，探究电客车节能驾驶过程中的关键技术问题。通过精准调控电客车牵引与制动时机，规划最优速度曲线，提升再生能量利用率，辅助负载的精细化调控，并结合智能化的决策支撑。经贵阳轨道交通S1线实际应用验证，在地铁实际运行中会增设基础与能储备，且会应用智能调度系统，再配合应用节能驾驶模式，可以将耗损降低 8%-10% ，整体运能提升 19.3% ，实现服务提质与绿色运营的双重效益。

城市轨道交通日均运行时间长、启停频繁，电客车牵引与辅助能耗占轨道交通运营总能耗的比重较大。驾驶操作模式对能量流动效率有很大的影响，其牵引力输出、惰行滑行策略和制动能量回收效果均有明显差别。传统驾驶模式往往以满足时刻表要求为首要目标，对节能空间的挖掘不足。为此，从驾驶操作层面对能耗进行系统性研究，并将理论节能控制转化为可执行的司机操作准则与车载辅助决策，成为提升能效的现实需求。本文以地铁电客车实际运营条件为背景，探索地铁电客车节能驾驶操作的技术优化途径[1]。

一、地铁电客车节能驾驶操作方法优化的意义

节能驾驶操作是对整车运行工况中的能源转化过程进行有效调控，通过对牵引力施加时机、幅度和持续时间的调节，降低阻力损失和制动能耗。从能量守恒角度来看，由驾驶指令的时序的匹配度来控制列车动、势能转换的效能。通过合理的运行方式，可以保证整个牵引系统在高效范围内运行，并为再生制动提供充足的能量回馈窗口。同时，通过缓解供电网络峰值负荷，提高制动闸片与轮轨的使用寿命，缓解供电网络负荷压力。从运营成本角度看，若能将单次运行的电耗与全网络车次总量相乘，则可获得显著的经济效益。从更大的层面来看，地铁是城市公共交通骨干，其节能驾驶技术的普及将直接支撑交通行业碳减排目标，具有明确的环境与社会价值。

二、地铁电客车节能驾驶操作方法的技术优化策略（一）基于牵引特性的精准加减速控制技术

电客车在行驶过程中，其牵引性能直接影响其最大牵引功率和电制动力。节能驾驶挖掘的关键是要避免大幅度的牵引和制动的频繁切换。精准加速控制需要驾驶员或车辆在起步时对车辆进行分级牵引力输出，以保证电动机总是工作在转速－转矩区间。其工作原理是：根据当前载重与坡道条件，设置一种牵引力上升斜率，以防止瞬间满级牵引引起的电流峰值和轮对空转。在达到目标巡航值时，通过预先降低牵引力，以实现最后的加速，从而降低了过冲后的制动损耗。在减速阶段，要以再生制动为主，同时要使制动力稳定地增大，以防止电空混合制动的发生。贵阳轨道交通S1线启用新版运行图，通过“双轨并进”的运能提升方案，通过智能调度系统对列车停站时长、折返效率等22 项参数进行优化，再结合应用列车节能驾驶模式，能耗预计降低 8% 到 10% 。这种方法的实施要求车载控制系统具有牵引特性曲线数据库，并且能够对电机实时效率点进行实时的反馈，从而引导操作手柄或者ATO 进行对应的级位指令[2]。

（二）基于线路拓扑的最优速度曲线规划技术

线路坡度、曲线曲率、限速区段和分相区位置共同组成了线路的拓扑约束。在保证行车时间的条件下，最优速度曲线规划就是在保证行车时间的条件下，尽可能实现列车动能与势能的交换最充分。其主要的方法是：首先通过对线路纵断面数据进行抽取，并对每个变坡点进行标注，作为能量转换节点。以牵引能耗最小为目标函数，以速度上限、冲击率限值和停车精度为限制，利用拟谱方法求解站点之间的最优速度序列。针对下坡段，通过使车辆在坡顶滑行加速，使其达到稍大于限速的惰行速度，并充分利用了重力势能的转化，且无额外消耗电能；针对上坡段，在进入坡道前，要适当地加速储备动能，以积蓄动能，以防止坡中大牵引力爬升。在具体实施过程中，将规划好的速度曲线转换为距离－速度推荐表，并在司机台辅助屏上进行展示，或者存储在ATO系统的目标速度生成器中。在此基础上，根据信号系统提供的移动授权区间，对惰行点位置进行动态调节。在站间距离较长的情况下，可通过设计一条或多条惰行区段，使列车自然减速后再加速，从而达到“脉冲式”牵引的目的[3]。

（三）再生制动能量高效回收与利用技术

再生制动将牵引电机转换为发电机，将电力回馈给接触网。但是，该能量能否被有效利用取决于同一供电区间内是否有其他列车处于牵引状态，网压是否超出设定阈值。从驾驶操作角度出发，重点研究了如何改善车辆在再生制动过程的回馈占比及稳定性。其主要方法有：在制动初始阶段，驾驶员或ATO应将电制动手柄调至高回馈挡位，避免过早引入空气制动。据了解，贵阳轨道交通S1线牵引系统具备较为优异的牵引电制动能力，为国内首条仅依靠电制动即可保证列车在 100km/h-0 范围内满足减速度 1.0m/s² 的要求线路，在减速过程中无需投入空气制动，可有效减少闸瓦磨耗；制动减速度不宜过高，不然会引起电机反电势过高，会触发网压保护而切除再生。在电网运行过程中，由于网压的上升，车辆或地面的储能装置可以有效地吸收盈余能量，因此需要驾驶操作与储能管理系统协同。比如，在接近车站时，可以通过储能装置荷电状态来调节制动起始点，如果储能剩余容量大，可以适当提前制动来增加再生时间；如果蓄能达到饱和状态，可以略延迟制动，让邻近的牵引车辆将一部分电能用掉。在同一线路多列车运行图中错开各车的牵引与制动相位，从而实现对相邻车辆的电能的有效利用[4]。

（四）辅助系统能耗精细化管控技术

电客车的空调、照明、通风、电热和信息显示器等辅助系统的能耗约占牵引能耗的 30%-50% 。驾驶操作优化不仅要考虑牵引制动，还要考虑辅助系统与运行状态的联动逻辑。主要研究内容有：利用变设定值控制的空调系统，在车辆进出隧道或停车时，外部气流交换剧烈，应自动提高送风量而降低制冷/热功率。在车辆处于区间巡航下，门窗关闭时，恢复经济模式设定。在非高峰时段，灯光会降低到额定值的 60% ，同时，在站台侧车门开启时，对应车厢照明不调暗，以保证安全。驾驶员可以在一体化控制面板中预先设定场景模式，比如在“节能巡航模式”时，会将客室电加热关闭，将新风阀开度调到最小卫生标准，并关闭不必要的信息屏。此外，辅助系统供电回路上还应有电能计量模块，以实时显示当前辅助功率值，提示驾驶员在长时间待避或扣车时，主动切断次要负荷。根据运营时刻表，在晚间或低客流时段启动“深度节能”驾驶操作规程，如增加惰行时间，限制空调启停频率等，如贵阳地铁3号线车辆参数，空调制冷工况节能 10% 、采暖工况节能 50% ，可通过一体化面板一键切换节能模式，操作简便、落地可行。

结束语

综上所述，地铁电客车的节能驾驶操作优化是一个涉及牵引控制、线路条件、能量回收和辅助负荷管理等多个环节的系统工程。通过对加减速过程的精准调控，规划匹配线路拓扑的速度曲线，再生制动能量的最大化利用，精细调节辅助系统功耗，嵌入智能辅助决策，在不改变既有基础设施的情况下，大幅降低能耗。这些方法之间存在着一定的耦合关系，需要从单车驾驶规则和多车协同两个层次同时进行。在此基础上，将车联网数据与列车自动驾驶技术相结合，促进智能驾驶操作向标准化和自适应演化，为我国城市轨道交通的绿色发展提供可靠技术支撑。

参考文献

[1]尚飞.基于事件触发预测控制的地铁列车节能驾驶策略 [J]. 流体测量与控制，2025，6（04）：96-102.

[2]刘彩红，郭建波，苏同升，等.轨道交通列车节能驾驶控制策略研究[J].交通节能与环保，2024，20（06）：84-88.

[3]李文新，刘静，马超，等.地铁列车短时延误调整与节能驾驶联合优化[J].科技风，2023，（23）：78-80.

[4]曲健伟，王青元，孙鹏飞.基于极大值原理的地铁列车节能驾驶简化算法[J].铁道科学与工程学报，2019，16（06）：1577-1586.