地铁车站节能研究现状

卢海洋，尹 华†，郭华芳

（1.中国科学院广州能源研究所，广州 510640；2.广东工业大学，广州 510006；3.中国科学院可再生能源重点实验室，广州 510640；4.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州 510640）

0 引 言

地铁凭借其快速、便捷、安全、舒适的技术优势，成为时下缓解日趋紧张的交通拥堵问题的最佳途径，世界各大城市纷纷投入到了地铁建设的浪潮。全球有43个城市的里程数已经超过100 km，其中悉尼高达961 km，中国的上海和北京分别为617 km和609.8 km[1]。地铁是许多城市的主要公共交通系统，每天为数百万乘客提供服务。2012年，巴黎地铁载客近15亿人次，伦敦地铁载客约11亿人次，马德里地铁载客近7亿人次[2]。2017年中国累计完成客运量高达184.8亿人次，其中北京、上海、广州分别为37.8亿、35.4亿和28.1亿人次。

地铁网络是一个非常复杂的大规模公共交通服务系统，涉及多个系统和设备，处于多层地下空间。地铁网络不仅需要达到极高的安全性，还必须为乘客提供最好的服务。为将地下空间转变为高效、灵活、安全、舒适和卫生的环境，必须使用大量高精度设备和系统，这也使得地铁网络成为了重要的能源消费者，在区域层面具有相当大的影响[3]。伦敦地铁是伦敦最大的电力消费者，也是英国十大电力消费者之一[4]；2017年中国内地累计有34个城市建成投运城轨线路5 033 km，耗电量122.3亿kW·h，占2017年中国用电总量的1.94‰[5-6]。据规划，中国全国轨道交通城市将达79个，总里程达13 385 km。随着地铁的不断扩张，其能量消耗在总耗能的比例也将不断增长[7]。中国未来预计将达400亿kW·h，约占未来全国总能耗的5‰[8]。地铁网络能耗中30%～50%的能耗为非牵引能耗[9]。与此同时，随着整个地铁网络的改进，例如新增服务的引进，地铁和广场及商业一体化模式的开发，以及消费者期望标准的不断提高[10]，都会导致装机电力需求和车站能耗的增加。因此，地铁车站能耗的节约迫在眉睫。

地铁车站耗能系统涉及多种设备、多个系统、多个专业，各种装置结构形式多样，能量转换原理与技术日新月异，要全面了解其发展动态、详细阐述并非易事。因此，仅从车站的通风空调系统节能、照明节能和电梯节能三个方面进行阐述。探索地铁车站有效的节能技术措施和管理手段，降低运行成本，对于城市轨道交通部门来说意义重大。

1 地铁车站系统及能耗现状

地铁车站是乘客乘降、换乘和候车的重要场所，为给乘客提供一个安全、舒适、卫生的环境，车站一般由供电、通信、信号、安全门、综合监控、自动扶梯、自动售检票、通风空调、动力照明、导向标识等系统构成，主要能源消耗为电耗。按站台的形式，车站可分为岛式车站、侧式车站和岛侧混合式车站三种。地铁车站按功能可分为出入口、站厅、站台、车站设备管理通用房（强电类用房、弱电类用房、管理房和其他机电用房）。出入口、通道、站厅、站台等公共区约占地铁总面积的50%。车站设备管理通用房通常设置在站厅/站台公共区的两端，在地面上还分别设置风亭和冷却塔（分散供冷）。

车站能耗可分为通风空调、照明、电扶梯和其他能耗（以某城市为例，分别为46%、32%、8%和14%[8]）四种，其中通风空调能耗最大，其次为照明负荷。地铁车站通风空调系统大多采用传统的水冷式压缩制冷机和风冷式冷却塔提供冷源，如图1所示：由于地铁站公共区面积较大，通常在其A侧和B侧分别设置空调箱；冷冻水由位于A侧的水冷式制冷机提供；风冷式冷却塔通常放置在地铁站附近的地面上。按供冷方式可分为集中供冷和分散供冷。地铁车站供冷面一般包括公共区（大系统）、管理房和强/弱电用房（小系统）。不同区域的设定温度会有所差别（站厅 ＜ 29℃，站台 ＜ 27℃，管理房和弱电房 ＜ 27℃，强电房 ＜ 36℃），新风的设置也不一样（大系统的新风量取人员最小新风量、送风量的15%、屏蔽门漏风量的最大值，小系统的新风量为送风量的10%）。此外，地铁车站还需配置车站排烟系统，隧道/轨道排风/排烟系统。照明负荷通常分为三个等级：一级负荷主要包括事故照明、疏散诱导指示照明等；二级负荷主要包括一般照明和各类灯光指示牌；三级负荷主要指广告照明等。不同功能区照度标准不一样，根据GB/T16275-2008《城市轨道交通照明》，车站照度可分为10 lx、100 lx、150 lx、200 lx和300 lx五个等级。

图1 典型的地铁车站水冷式空调系统[33]Fig.1 Schematic profile of a typical metro water-cooling centralized air conditioning system

照明负荷中，环控设备区的照明负荷最大，约占一、二级负荷的53%，其次为广告照明，约占三级负荷的60%[11]。通风空调系统中，大系统空调箱能耗最大（约43%），其次分别为小系统空调箱和回排风机。空调季节冷水机组的能耗最大，约为系统总能耗的50%，其次分别为冷却水泵、冷冻水泵和空调箱[12]（图2）。空调的热负荷主要来自乘客散热散湿、出入口热传递、新风负荷、屏蔽门热传递及渗透热、设备及照明散热等[13]。但通风空调易受区域的影响，如中国华北地区环控能耗约占地铁总能耗的30%[14]，而在华南地区可高达50%[15]。

此外，车站能耗还随着车站建设年代、面积、客流量、出入口个数、是否设置屏蔽门、是否为高架站、是否为中转站等因素的变化而变化[16-17]。以中国地铁车站为例，地下车站的年单位面积耗电量平均为152 kW·h/m2，而高架站仅为91 kW·h/m2；非中转车站130 kW·h/m2，中转车站166 kW·h/m2[17]。韩国地铁车站单位能耗为179 kW·h/m2[16]，巴塞罗那某地铁车站单位能耗为217 kW·h/m2[9]。国际地铁协会CoMET/Nava研究表明，亚洲城市地铁运营的能耗费用占总运营成本的比例约为15%～30%，比欧洲（5%）、北美（10%）高，这与其较高的空调需求有关[18]。

图2 非空调季节（a）和空调季节（b）的地铁通风空调系统能耗[12]Fig.2 Energy partition of HVAC subsystem in non-airconditioning times (a)and air-conditioning times (b)

2 地铁车站节能现状

鉴于车站耗能系统的复杂性和多样性及工艺之间联系的紧密性，车站节能应从两方面考虑：（1）建筑结构的选择（如车站层数、通道数量、是否可以采光等）和设备工艺的选择（如空调水系统与风系统是否采用变频、照明是否采用发光二极管（light-emitting diode, LED）等；（2）当车站的建筑结构和设备工艺确定后，根据建筑结构和设备工艺以及车站冷负荷、客流量等规律，通过地铁综合监控系统来实现能耗的监控与系统的调节，以最小的能耗完成地铁的日常运营服务。而要获取最小能耗的关键，需从如下三方面着手：车站能耗标准的建立；先进技术的应用及综合采纳（及系统优化）；能耗大数据库和能源管控平台的建立。

2.1 车站能耗标准现状

国内城市轨道交通节能技术应用较为广泛，大量新技术在新建线路中逐步推广应用，但由于缺乏节能评价体系，节能措施所带来的收益难以量化，无法提高参与各方的积极性。目前，中国已有的能耗标准与评价方法包括《建筑能耗标准》、《城市轨道交通用电综合评定指标》[19]和《城市轨道交通合理用能评价方法》[20]。但《建筑能耗标准》不涉及交通枢纽建筑；《城市轨道交通用电综合评定指标》虽然给出了牵引能耗、车站动力照明能耗作为能耗指标，并给出了不同气候区的参考值，但只关注整条线路的能耗，而非个体车站的能耗，而且这些参考值并未涉及面积、出入口个数等影响因素；《城市轨道交通合理用能评价方法》仅给出了单个指标的计算方法，未指出如何对车站能耗进行评价。此外，虽然国际地铁协会CoMET/Nava也提出了相关指标[8]，但与中国面临的问题一样，是无法实现不同的节能技术、不同车站的节能效果评价。因此，必须深入地研究不同影响因素与车站能耗的相关性，评判其影响程度，并建立相关评价模型，以实现不同车站能耗的比较。

该问题已经引起学术界部分学者的关注。GUAN等[17]通过多元回归方法对不同影响因素进行比较。石静雅在轨道交通能耗影响因素的基础上，建立轨道交通能耗指标体系[21]，以期望实现不同车站能耗指标的评价。GONZÁLEZ-GIL等[22]开发了一套全面的与能源消耗相关的关键绩效指标（key performance indicators, KPI）（图3），并对系统的实际能源性能进行多层次分析，以分析不同节能技术的节能效果。但这些方法的正确性是建立在不同车站大量数据采集、分析及拟合的基础上的，对数据及操作人员的要求都非常高。

图3 城市轨道交通系统能效措施的KEPI示意图[22]Fig.3 Simplified methodology to measure and optimize the energy use of urban rail systems

图4 选定的站台与通风系统[23]Fig.4 Platform and ventilation system of selected subway station

2.2 节能技术应用现状

2.2.1 国外技术现状

（1）设备/系统的改进

QUAN等[23]将具有逆变器的高效同步磁阻电动机引入到地铁车站通风系统中（图4），可基于控制颗粒物质浓度的动态需求来优化通风负荷。由于其投资成本较高，回收期约7.7年，但系统具有非常好的社会效益，可有效减少CO2排放和改善站内空气质量。

（2）地铁车站环境监控技术的研发

地铁车站环境对乘客健康的影响非常大，因此，无论是地铁公司还是学术界的学者都非常关注地铁车站环境的监测与控制。地铁车站的监控主要包括热状况、CO2、PM2.5/10、NOx等参数的监测。MARZOUK等[24]提出了一种利用无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）和建筑信息建模（building information modeling, BIM）来监测地铁内部热状况的方法（图5）。SON等[25]开发了一种配备板式混合活性炭床的新型自控系统（图6），该系统可根据NO2浓度的变化来控制活性炭床的角度，在有效去除NO2的同时降低通风能耗。该系统测量了混合活性炭床运行前后不同采样点（环境、站台和混合活性炭床前后）的NO2浓度。结果显示地铁站通风孔处NO2的浓度（12.3～113.6 μg/L）高于空气监测站（9.2～68.4 μg/L）。通过改变环境中的相对湿度来改变NO2的水平。当表观气速从1.04 m/s增加到1.82 m/s，系统的NO2去除率从66.3%下降到60.5%，混合活性炭床层压降从2.2 mmPa增至5.4 mmPa。NO2随着时间延长而迅速下降，平台的NO2浓度显著控制在50 μg/L以下，降低了通风能耗。

图5 基于BIM的模型中的数据流[24]Fig.5 Data flow in the proposed BIM-based model

图6 安装在通风空调系统和NO2采样点的混合活性炭床的示意图[25]Fig.6 Schematic of a hybrid activated carbon bed installed in a HVAC system and NO2 sampling sites

LEE等[26]基于非线性动态分析法、多层前馈神经网络法和偏最小二乘法，在环境监测的基础上，开发了一种新的室内空气质量（indoor air quality, IAQ）和通风能量需求预测控制模型（图7）。该模型首先基于前馈性神经网络法来开发非线性动态回归模型，以消除室外空气质量（outdoor air quality, OAQ）对IAQ的突发影响。该模型可有效预测平台上PM10、NOx、CO2等污染物的浓度及车站通风系统的能耗，在保证站内空气质量的基础上，有效减少通风能耗（约64%），可用于制定通风控制策略，同时保持IAQ的健康水平并节省地铁车站的能量需求。

图7 创新方法的概念图（从IAQ消除OAQ效应）[26]Fig.7 Conceptual diagram of the proposed method (a way to eliminate OAQ effect from IAQ)

（3）基于模型预测的地铁车站通风空调控制

由于地铁通风空调系统的复杂性、时滞性，地铁车站通风空调系统大多在负荷预测的基础上实现自动控制。在国外，大多通过神经网络法或遗传算法生成车站热负荷的预测模型。如LEUNG等[13]基于多层感知器（multi-layered perceptron, MLP）开发了一种智能方法来预测铁路车站的能源消耗，以获得车站电力消耗与站内区域面积、气象参数、客流量等影响因素的非线性关系（图8），并分析MLP预测结果和实际收集的数据之间的相关系数，以评估预测的性能。该模型的最小相关系数为0.96，置信区间为95%，满足工程应用要求。该方法还用于预测所选车站每周电耗的分布情况，预测值与实际消耗值相符。该研究可为地铁车站用电量评估提供了一种新的工具。LIU等[27]通过多目标遗传算法来实现预测控制模型的最佳控制，以确保站内空气质量，实现能耗最小化，取代传统的手动控制或比例积分微分（proportion integration differentiation, PID）控制（图9）。该方法不仅可以保证车站空气质量，还可节能24%左右。选用该系统可比传统手动控制系统节省能耗约为435 kW·h/d。电费按照市场价格0.85元计算，每年可节省电费约14万元。

图8 MLP模型的体系结构[13]Fig.8 Architecture of the MLP model to be adopted

图9 通风控制系统中过程识别的输入和输出变量[27]Fig.9 Input and output variables for process identification in the ventilation control system

另一个与地铁车站通风空调模型预测及自动控制最密切相关的工作是2011年在欧洲成立的SEAM4US（地下站的可持续能源管理）项目。该项目针对地下地铁能量消耗的复杂性，从建模和控制方面研究了地铁站的节能问题。该项目的研究方法及内容主要包括：（1）基于负荷预测控制系统和贝叶斯网络模型（图10），提出了一种新型的地下车站智能能源管理系统，实现车站空调、照明和电梯系统的自动调控。具体表现为，通过与外部天气的协同作用、与用户的交互作用及依据过去经验数据的模型预测来实现最佳控制；通过现存的传感器网络实现照明、通风和自动扶梯子系统的主动和自适应控制。该方法通风空调系统可节能(30.6±2.0)%，照明系统节能 (24.1±1.9)%，电梯节能(8.5±1.9)%[28]。（2）开发了基于模型预测的地下车站通风控制系统[3]，并试点用于巴塞罗那的帕斯山地铁站。该预测模型是基于贝叶斯环境预测模型（Bayesian environmental prediction model）开发的。贝叶斯环境预测模型则与天气预报、列车时刻表、客流量的预测、风机功耗的预测协同控制。预测模型允许控制器提前动作，使系统适应当前和未来的使用条件，实现通风供给与需求的平衡。该控制模型可在保持原有舒适度的基础上，使通风系统节能30%以上。该系统每年最低节省电量约为74 336.14 kW·h。但该项目仅分析了相关控制模型的节能效果，并未分析其投资规模及相应的回收期，无法确定该模型的性价比。

图10 预测气流的贝叶斯网络结构[28]Fig.10 Structure of the airflow prediction Bayesian network

（4）照明与电梯

ABDALLAH[29]建议采用二极管灯泡替代传统荧光灯，以节省照明电耗。CASALS等[30]开发了一种能调节人造光源的照度水平自适应照明策略（属于SEAM4US项目）。该系统基于车站原有的客流大数据（即占用情况）及灯具的维护周期进行调控，无需额外增加节能设备的投资，还可节约照明电耗36.22%，具有很高的性价比。该方法应用于巴塞罗那地铁网络的115个地铁车站，结果显示每年总体节能电量为255.47 MW·h。

BARDYSHEV等[31]通过经验与监测相结合的方法来确定自动扶梯的磨损程度和剩余寿命。该方法已经用于莫斯科和圣彼得堡等城市的地铁车站。

2.2.2 国内技术现状

（1）设备/系统的改进

北京地铁9号线六里桥东站采用直接蒸发式空调系统，将制冷剂输送到空调末端对空气降温除湿，省去了空调冷冻水循环系统，制冷能耗节省20%以上；9号线各车站还采用定点控制供水压力、冷却水尾水回用等综合节水技术，全线水资源消耗将节省25%以上[32]。但该系统还存在需增设冷却塔的问题。PAN等[33]在直接蒸发式空调系统的基础上研制了一种拥有独立蒸发式冷凝器的新型空调系统（evaporative condenser-air conditioning, EC-AC），并运用于北京富通地铁站（图11）。蒸发器被组装在空气处理单元，蒸发式冷凝器设置在地铁站的排气管中。该系统可有效减少冷却塔的面积，避免冷冻水的长距离输送。与传统的空调系统相比，每年节省的能量高达81 022 kW·h，约节能11%。动态回收期约8.6年，20年净节约成本74万元，减少CO2排放1 600 t。但上述空调系统的生产厂家较少，工程应用不多。

图11 EC-AC地铁系统的示意图[33]Fig.11 Schematic profile of the EC-AC metro system

北京城建设计研究总院[34]在广州2号线江南西站开发了一种暗挖车站新型通风空调系统：公共区通风空调系统将室外新风与风机盘管回风混合后，经冷却处理送往车站各部。风机盘管和风道利用隧道的拱形结构，巧妙地布置在拱形结构上部空间和站台一侧侧面的废弃空间内，在拱形结构上部吊顶内摆放送、排风风道，排风道兼做排烟风道，利用侧面废弃空间摆放风机盘管。给水管、回水管依据工程设计的具体形式灵活布置，冷凝水管布置在站台板下空间内。风机盘管冷凝水排入地铁轨道排水沟，一部分流走，一部分蒸发进入轨道区空气。该系统与传统空调相比，节约土建面积约800 m2，节约土建投资约400万元，年节约电费73万元。

李峰等[35]和侯喜快等[36]建议采用温湿度独立控制空调系统为车站提供冷量，该系统将新风与回风分开独立冷却，这样可以提高冷却回风的冷冻水进出水温度，进而提高冷水机组COP。与传统空调系统相比，全年节能24.37%～26.2%。该系统在青岛某地铁中进行应用，比常规空调系统全年耗电量节省11.16万kW·h。与常规水机型集中空调系统相比，温湿度独立控制空调系统的初投资高约18% ～25%，增量投资回收年限约5年以上[37]。

彭红莲等[38]建议采用变频器控制风机取代恒速风机和变速风机，变频风机可比恒速风机节约风机能耗39.63%。YANG等[39]采用变频技术（converter technique, CT）降低地铁车站通风和水系统的能耗，冷水泵、AHU和回排风机各自总节能电量为1 103.4 kW·h、1 064.3 kW·h和926.2 kW·h，并且各自的总节电率分别为73.4%、71.2%和59.5%。王宪等[40]分析了深圳地铁华侨城站变频改造的节能效果，改造后一年可节省电量为382 823 kW·h，全年节电率约为28.8%，每年可节约电费31.4万元，项目改造费用95.6万元，3年可回收投资成本。

ZHANG等[41]结合屏蔽门（platform screen doors,PSD）和平台救助门（platform bailout doors, PBD）系统的优点，提出一种先进的地铁环控系统（图12）。该系统有可控通风口，通过可控通风口和通风空调装置之间的协调，实现不同运行模式下的系统切换。可控通风口在空调季节关闭，环控系统可按照传统的屏蔽门系统运行；可控通风口在非空调季节打开，环控系统按平台救助门系统运行，充分利用活塞效应来通风和移除车站的热量。该系统在温带地区节能效果最佳，可节能达79.6 × 103～134.1 × 103kW·h，节能率为20.64%～60.43%。目前，上海云金路站实际采用了该系统。ZHANG等[42]也指出PBD-PSD组合系统能实现最佳的能量性能；然而，节能百分比在不同情况下有所不同。与PBD系统相比，组合系统的节能百分比在1%～8%之间。

图12 先进的环控系统[41]：（a）环控系统示意图；（b）创新平台门Fig.12 Innovative environmental control system：(a)schematic diagram of innovative environmental control system; (b)ichnography of innovative platform door

MA等[43]针对北方极寒地区车站出入口设置门帘/暖风幕，以改善严寒季节地铁站的热环境（图13）。通过基于实际地铁线的交互式反汇编器专业版（interactive disassembler professional, IDA）仿真环境开发一维建模，得到实验数据验证结果可行。在门帘上设置可自动旋转的小物件，用以改变列车进出站时门帘的转动角度。改进后，车站温度可提高2℃。

图13 暖风幕和门帘的位置[43]Fig.13 Positions of the warm-air curtain and door curtain

KUO等[44]利用地下水为空调系统提供冷量，从而降低水冷却空调的热岛效应，节省空调水耗和占地面积。研究表明，只要地下水以低速流动，就可以提供温度稳定的循环地下水来冷却空调。为了减少地下水的上升压力，在台北捷运地铁站建设期间，安装了许多井，深入到地下水层，这项研究证实了这些地下水可以用于空调的循环水系统（图14）。

图14 循环地下水系统示意图[44]（使用地下水作为空调冷却源的主要设备，包括循环井、泵和热交换器）Fig.14 Schematic diagram of circulating groundwater system(major devices to use groundwater as a cooling source for airconditioning including circulating wells, pump and heat exchanger)

（2）最小新风优化技术

ZHANG等[45]通过网络模拟和现场测量分析了站内新鲜空气的两个组成部分，即空调系统提供的“机械新风”和活塞效应产生的“无组织新风”。结果表明，除了上下班阶段的高流量时间外，无组织的新鲜空气足以满足需求。同时，针对现有新风阀门密封性不好的问题，提出了一种改进的系统，即采用全密封新风阀门和匹配的新风控制方法精确地控制新风量。改进系统只有入口和排气管连接到室外空间。运行时，空调箱的频率根据车站大厅和平台的当前冷负荷进行调整（图15）。该系统可节约冷量10%～20%。该结论不仅适用于无锡市，也适用于具有平台屏蔽门系统的整个地铁站，如华南和东南亚。在这些城市的地铁中，通过改进通风空调系统的形式并精确控制新风量，可以实现节能。此外，LI等[46]还对影响屏蔽门漏风量及出入口渗透风量的影响因素进行分析拟合，获得了无组织新风与隧道长度、列车发车密度、屏蔽门间隙面积、双向列车到达时间间隔的关系式。

图15 改造前（a）和后（b）的通风系统[45]Fig.15 Form of station Ventilation and Air-Conditioning system common (a)and improved (b)

（3）基于模型预测的地铁车站通风空调控制

由于地铁车站的复杂性，国内针对地铁负荷预测并提出自动控制优化的研究非常少。WANG等[47]提出了一种新的用于地铁站暖通空调系统负荷特征识别的传感和学习方法，并在空调负荷分析的基础上，开发和部署了地铁车站通风空调的自动控制系统（图16）。

图16 通风空调自主控制系统架构图[12]Fig.16 System architecture of autonomous HVAC control systems

该系统根据客流量、室外温度等预测车站的热负荷，通过通风空调的自适应自动控制系统对冷水机组、冷冻水供水量等参数进行自动调节，以实现热负荷和供冷量的平衡。该系统已在北京地铁4号线海淀黄庄站连续运行4个月，得出在该系统下每天可以节省超过2 000 kW·h的电量，即年节约电费约为62万元，可实现通风空调系统节能20% ～38%[12]。但该系统没有考虑屏蔽门和出入口的渗透负荷，其准确性有待完善。

（4）照明与电梯

穆广友等[48]主要从照度标准和灯具布局的改进、自然光的利用等方面对地铁照明进行优化。江亿[8]建议用直流供电和LED照明来节省照明能耗。中国地铁车站公共区智能照明系统目前采用的是国际上成熟的分布式智能照明系统[49]，该系统主要是通过网络总线，将分布在地铁车站现场的控制器连接在一起，进行统一的控制。结合城市轨道交通典型车站照明设备容量统计，一个标准站公共区照明总容量约为60 kW，采用LED灯具后，按同等照度容量约为40 kW、按每天运行18 h、电费按0.85元计算，电费统计及年节省费用约11.169万元，公共区照明灯具采用LED后，每个车站增加投资约38.8万元，可在3年半左右回收新增成本[50]。

目前，地铁电梯普遍采用变频的技术进行优化，并根据客流量的不同来限制站外电梯的开启时间。

2.2.3 技术对比分析

地铁车站的节能技术已有数十种，技术种类繁多。为了便于分析，将上述的节能技术列于表1。从表1可知，国外的研究更注重于站内空气质量的监控及系统的自动控制，我国的研究更注重设备/系统的改进，两种技术都具有很好的节能效果。

表1 各种节能技术的比较Table 1 Comparison of various energy-saving technologies

通过上述分析可知，基于模型预测的通风空调控制系统具有较好的节能潜力，可适用于不同气候地区的车站。虽然文献并未对该系统的投资及回收期进行分析，但通过估算可知，该系统的回收期约为2～3年。取消机械新风的新风优化技术，对于温带和亚热带地区的地铁车站都具有较好的节能效果。调节人造光源照度水平的自适应照明策略则适用于所有需要长时间照明的车站，不仅投资成本低，且节能效果好。

同步磁阻电动机、独立蒸发式冷凝器的新型空调系统（EC-AC）、温湿度独立控制系统等设备/系统的改进技术，虽然具有很好的节能效果，但是投资较高，回收期较长。直接蒸发式空调系统需增加冷却塔，占地面积大。暗挖车站新型通风空调系统具有很好的经济、社会效益，但该技术对设计人员的要求较高。变频控制技术在风机、水泵、电梯的应用已经非常普遍，具有降低功耗、减小损耗、延长设备使用寿命等作用，但由于变频仅针对单个设备或系统进行调节，其整体节能效果有限。

此外，门帘优化（利用列车发热量来改善车站环境）比较适合北方严寒地区；通过PBD-PSD组合系统，利用活塞风来节省通风空调系统的能耗，比较适合温带地区，如北京、上海等，但对亚热带地区（如广州、深圳），则节能效果不佳。

3 存在问题

虽然地铁车站节能技术已经得到很好的发展，并取得了较好的成绩，但仍存在如下几方面的问题。

（1）城市轨道交通用能评价标准缺失，急需建立轨道交通节能技术标准及评估、评价体系。若轨道交通节能技术标准及评估、评价体系从其他行业引入，由于技术适应性差，实际节能效果有限，无法达到预期效果，因此，城市轨道交通急需建立科学合理的评价标准以及科学合理的评价、评估机制。不同地域、城市之间，同一指标的数值差别较大。需通过标准制定，明确节能应用标准和评价、评估标准。

（2）单一节能技术多，缺乏针对城市轨道交通综合和一体化的考虑，未形成系统性、综合性的节能解决方案。对某一个系统或专业的节能研究只占一小部分，没有考虑到各个相关专业之间的联系，以及各个专业之间可能会有的互补或者相关的转嫁作用。

（3）目前能耗基础数据零散，急需建立能耗大数据库和能源管控平台，以提升能源管控水平，降低运营成本。城市轨道交通数据基本上都掌握在各个地铁公司手中，如果各地铁公司能把数据汇总起来，共同研究摸索其中的规律，对轨道交通的节能工作应该是非常有利的。

4 地铁车站节能发展趋势

地铁车站的节能趋向于标准化、综合化、全周期化方向发展。具体的发展趋势表现如下：

（1）建立和完善用能评价标准体系，规范节能的各项工作，使不同区域、不同线路、不同结构的地铁车站都可以科学、合理地节能，从而激发各方积极性，挖掘地铁车站的节能潜力。

（2）在原有创新技术的基础上，结合地铁规律、轨道交通特点，打破专业界限，实行生命周期全过程的研究，实现整个系统的全局优化，综合性节能。针对既有线路改造，应用节能技术，提升产品装备的能效。针对新建工程，从工程的规划、设计开始贯彻节能的理念和技术，从节能系统、节能专项工程、能源管理系统开展全生命周期的节能措施和服务。

（3）建立能耗大数据库和能源管控平台，将零散的能耗数据、客流数据、环境数据汇总和统一管理，利用先进的数据分析技术，建立车站能耗、客流量、负荷等参数的预测模型，可以有效平衡能量供给与需求的关系，建立自动控制系统，达到节能减排的目的。

5 结束语

地铁凭借其快速、便捷、安全、舒适的技术优势，成为时下缓解日趋紧张的交通拥堵问题的最佳途径。但随着地铁网络的发展，地铁能耗在国民经济能耗中所占的比重越来越大，地铁的节能迫在眉睫。目前世界各国都已经开始投入大量的人力、物力对地铁节能进行研究，并取得了较好的成绩。但由于地铁的复杂性，且涉及多个研究方向与专业，其在评价标准的建立、技术的综合利用及大数据库和能源管控平台的建设方面还需继续加强。