在信息技术、新兴能源利用技术中，信息网络、能源网络、交通网络的融合将构成智慧城市的重要基础设施。

伴随着能源需求的增长，传统能源生产和消费方式对资源、环境的压力与日俱增。建筑、工业、交通作为耗能的三大重要领域，应该通过切实有效的技术和管理手段来提高能效水平。

智能的汽车交通网络

在结构节能方面，以安全、高效的进电动汽车和充电基础实施的配套普及来使扩大新能源的清洁应用。

在技术技能方面，保证产品质量，按照规范使用和维护机器，改变汽油机燃烧方式以提高能量转换效率----如现有燃烧方式下的供油系统改进，气缸燃油喷射，可提高汽油燃烧效率；改进点火系统，提高汽油机运转稳定性；减少发动机附件损失、合理使用配件等技术手段。

在管理节能方面，包括公路与交通设施的合理配套，车型及能源按需、保质配置，运营的合理等非技术问题。

最后，通过物联网技术、移动互联（车联网）技术、结合地理信息技术，车联网结合GIS,整合信息网络、能源网络、交通网络，构建智能交通平台，实现能耗、安全、排放监测，进而在大数据和云计算平台实现智慧的交通网络。

轨道交通的能耗监测

英国环境、食品和农村事务部的最新研究表明，轨道运输每乘客每公里产生的CO2量仅为61g，而汽车每乘客每公里产生的CO2量高达140g（汽车尾气排放量基于1.5的平均占有率）。铁路电气化提供了一种提高能效的途径。尽管轨道交通行业产生的二氧化碳排放量比其他运输方式少，但是仍然有必要进一步提高能效。通过监测每辆列车的能量、费用清单，能够激推动铁路运营商优化能量使用效率。

对于实际消耗能量的铁路运营商来说，一种方法是监测并设定目标降低能耗、成本和排放量。如鼓励节能驾驶来避免能源浪费”，将来可能节能10-20％以上。

对于化石燃料的发动机，油耗测量相对简单一些，但是在电气化线路精确牵引能耗测量系统中，分配的成本和每次旅程的碳影响对运营商来说是必须的。如果要实现这个目的，那么每辆列车都需要一种有效的车载能耗测量方法。该系统必须记录能耗和位置，使得运营商能够掌握导致能耗更高的原因，并提供不同电网运营商的费用清单。欧洲的国际铁路旅行非常常见，因而制定能耗监测的标准，来支持多个轨道网络和铁路运营商监测系统的规范化。目前的暂行标准EN50463，就符合与列车能量测量相关的所有可能要求。

如果标准制定合理，则会成功实施。prEN50463的制定考虑了许多不同利益相关者的意见，从铁路运营商到设备制造商，此外还考虑了TSI基本要求规范和UIC建议。该标准分为5部分：

·prEN 50463-1：范围、一般架构、文件结构、标准引用、一般要求

·prEN 50463-2：从OCL到计量单元的电压/电流传感器测量链

·prEN 50463-3：所有输入/输出数据处理和内存管理单元

·prEN 50463-4：车载和“列车-地面”通信系统

·prEN 50463-5：评定被测系统的一致性和协同性时采用的测试程序规范

能量测量系统（EMS）的3个主要功能块详见后述，它们需要处理列车拟定运行的所有牵引系统（参见图1）。产生的汇编能量计费数据（CEBD）被下载到地面系统，并被铁路运营商用来提高能效。

图1－prEN 50463理念

图1系统核心是第2部分讲述的能量测量功能（EMF），它测量电流和电压，并计算能耗。EMF包括3部分：

·电压测量功能（VMF）

·电流测量功能（CMF）

·能量计算功能（ECF）

在铁路应用中，电流和电压测量以及能耗计算面临一个重大的工程挑战。驱动现代化列车需要消耗巨大电能，标准多制式货运列车超过6.4MW，这就意味着EMS必须处理非常大、不同级别的电压和电流，而且需要保证复核精度要求----最终可能被普遍采用的标准是0.5R（每个部件精确到0.5R1）。

铁路领域同时还面临环境挑战：任何EMF必须能够应对宽运行温度和强机械应力。系统必须能够防止灰尘和水进入－一些运营商规定外壳必须达到IP65。温度波动可能较大，设计者必须考虑有可能形成冷凝。

在如此高的电源电压下，VMF面临的关键挑战是确保充分隔离，需要可以测量这类大电压，失调低、精度高（0.5R和0.75R）、线性度好的传感器。CMF的开发也非常有挑战性，因为大电流测量精度很难达到0.5R。最常用的电流传感器技术－霍尔效应－不能达到需要精度。采用分流器可能是一种简单的替代方案，测量小电阻上的压降，从而能够通过欧姆定律计算电流。不过这种方法存在固有缺陷，分流器消耗的电能会导致散热问题。采用闭环磁通门技术能够确优秀的精度、良好的线性度、强抗干扰能力、并消除插入损耗，因而是可能的技术途径。

ECF是一个复杂功能。电压和电流不断变化，采用交流电时，电压和电流不可能完全同相。相移导致一定比例的电能流入火车然后又返回，这种现象称之为“无功功率”。能量又返回电网，尽管看起来没有影响，但实际上，无功功率可能被耗散为供电网的无用功率。因此prEN 50463要求EMF计算无功和有功（实际）功率。

图2－牵引能量表结构图

图2显示的牵引能量表II从CMF和VMF获取读数，也能连接到GPS装置允许绘制带有位置数据负载曲线。GPS接口同样提供了高度准确的时钟信号用于时间冲压负载信息 。可以利用串行接口从能量表读取数据。从能量表内的数据处理系统中将数据提取出来然后通过通信网络传输到地面系统。

车载能量测量和报告需要一个复杂系统，它不仅能计算能量，还能记录位置、时间戳数据并随后将信息传输到地面系统。开发符合标准的EMS时的一个最大挑战是准确测量电流和电压。虽然标准没有得到完全批准，但是精度符合0.5R这一挑战性规范的VMF和CMF与ECF部件结合起来，采用其他现成的GPS和通信产品就可能开发出符合prEN 50463要求的车载EMS。

解决方案的尽早开发，能够尽快展开部署。这将意味着，我们不必等待很久就能看到轨道既交通节能带来的环境和财务收益。