中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北武汉 430063
摘要：城市轨道交通是绿色城市建设重要的环节，是城市可持续发展重要的基础设施。随着国民经济的快速发展以及城镇居民出行需求的日益增长，各个城市都加快了城市轨道交通的建设。本文借鉴绿色建筑的理念，从节地、节能、节水、节材、施工、运维等方面探讨城市轨道交通全寿命周期内可采用的措施，以达到建设绿色城市轨道交通的目标，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。
关键词：绿色建筑；城市轨道交通；节能；绿色施工；应用
引言
伴随经济发展，中国城市交通拥堵问题日趋严重，城市轨道交通以其运量大、速度快、安全性高、节能环保等特点，成为缓解城市交通压力的重要方式。近年来国内城市轨道交通行业快速发展，根据城市轨道交通协会统计，截至2017年末，中国内地共计34个城市开通城市轨道交通并投入运营，开通城轨交通线路165条，运营线路长度达到5033公里。截至2017年末，共有62个城市的城轨交通线网规划获批（含地方政府批复的18个城市），规划线路总长7293公里。
城市轨道交通相对于其他交通方式具有显著的节能优势，但其自身的能耗量也是十分巨大的。市场调研显示，1条25公里左右的轨道交通运营线路，1年的耗电量约在1亿千瓦时。2014年4月住房和城乡建设部正式发布实施《绿色建筑评价标准》，是衡量和评价中国绿色建筑的标尺。为实现城市轨道交通领域的可持续发展，参照绿色建筑的理念，统筹考虑城市轨道交通全寿命周期内，节地、节能、节水、节材、环境质量、运营管理及满足城市轨道交通功能等方面之间的辩证关系，在实现高效、安全地运载乘客的同时，减少对环境的污染，为乘客提供舒适、健康、便捷的交通运输方式。
1 绿色城市轨道交通的评价指标
城市轨道交通区别于一般绿色公共建筑，具有以下特点：1）客流量大、运营时间长、能耗大；2）工程投资大、技术要求高、建设周期长；3）信息海量、系统复杂，带动周边物业开发；4）地下工程具有恒温、恒湿、隔热、遮光等特点。发展绿色城市轨道交通对城市规划及绿色建筑具有积极的引导和示范效应。住建部发布的《绿色建筑评价标准》，主要关注技术层面的物理环境指标，缺乏对城市轨道交通特点的充分考虑，实际操作中不易宏观把握。本研究在现有体系上梳理各指标，选取适合城市轨道交通的部分，形成绿色城市轨道交通的评价指标体系。
图1 绿色城市轨道交通评价指标体系
2 节地与周边环境
轨道交通线路、车站、场段、控制中心等选址应避开洪灾、泥石流、滑坡等的威胁，场地安全范围内应无电磁辐射危害和火、爆、有毒物质等危险源。
2.1资源共享
城市轨道交通主变电所、车辆段停车场、控制中心通常在规划阶段统筹考虑，以实现资源共享、综合利用。在规划阶段全网统一车辆制式，可以实现备品、备件的共享，减小车辆段规模和车辆维修成本，提高车辆段的利用率，大大节约土地资源。
节点换乘车站设备管理用房及设备终端可以进行资源共享，以节省车站规模，节约土地。
2.2一体化开发
城市轨道交通建设的同时，利用其所提供的区位优势，对地铁站周边及沿线的土地进行集约化的商业开发，在城市总体规划的框架下，提高城市整体功能的作用。合理的综合开发不仅为建设方谋求经济效益，而且可以带动工商业、房地产业和旅游观光业的繁荣，加快沿线基础设施的建设，还能带动客流的快速增加。
城市轨道交通的车辆段、停车场占地规模往往较大，一般在30公顷左右、地面一层、容积率较低，对城市土地资源极大浪费。可考虑进行车辆段停车场用地上盖的物业开发。
2.3交通衔接
做好城市轨道交通的交通衔接，提高轨道交通在城市交通中的分担率，从而降低城市综合交通的社会能源消耗。配合城市轨道交通线站位，调整公交线路及停靠站，真正实现公交与地铁的无缝衔接；合理规划地铁站点周边的停车配套，对主城区外部具备条件的站点设置P+R场地；对其他所有具备条件的站点设置P+B场地；同时应进一步加强舆论宣传，加大对地铁出行准时、快捷、绿色环保等优势的突出宣传，使广大市民愿意更多地乘坐地铁，绿色出行。
3 节能与能源利用
3.1线网规划、行车组织、列车编组
提高地铁车辆的满载率，可以降低地铁单位能耗。综合考虑乘客舒适度和满载率，满载率达到100%时，车辆内乘客站立密度达到6人/m2。普遍认为站立密度为3~6人/m2时兼顾了舒适度和经济效益。综合来看，平均满载率应超过20%，高峰小时满载率应超过60%，才能实现较低的单位能耗。
因此，地铁节能应从根本做起，规划好线路，针对不同时期的客流量，配置合理数量的车辆、合理的交路组织、灵活的列车编组，从而保证地铁满载率在合理范围内，以实现城市轨道交通的绿色发展。
在线路平纵断面的设计中，线路坡度、曲线半径以及站间距等要素对列车运行能耗均有影响。设置节能坡可显著降低列车的运行能耗，利用纵断面的凸型条件设置10‰的节能坡，可节约约6.7%的列车运行能耗；小曲线半径可导致列车运行能耗额外增加，当曲线半径在800m以上时，对列车运行能耗的影响几乎可忽略。
3.2车辆节能
研究表明，列车自重、牵引动力传递效率、车载辅助设备对系统总能耗影响最为显著，列车运行控制技术如速度均衡性和预判距离、编组方案、技术速度对系统总能耗有着重要影响。因此，列车的选型对于节能也有重要的影响。
3.3供电系统节能
电气制动可实现再生制动，将车辆动能回馈至牵引网，供相邻车辆吸收。根据经验，地铁再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的20%~40%。与电阻制动相比，再生制动节能的效果显著。
选择合适的再生制动能量吸收装置也很重要。采用再生制动能量吸收装置以后，当处于再生制动工况下的列车产生的制动电流不能完全被其他车辆和本车的用电设备吸收时，线路上设置的再生制动能量吸收装置立即投入工作，可吸收多余的再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥电制动性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.4车辆段节能
车辆段及综合基地可采用光伏发电、地源热泵等系统，以达到节能、减排，建设绿色城市轨道交通的目标。
4 节水与水资源利用
城市轨道交通用水主体主要包括车站和车辆段两部分，其中车站冲厕用水和冷却水补水占车站用水的70%以上。车辆段用水是以绿化、冲洗和冲车用水为主。
1）确定合理的节水用水定额。
2）合理利用中水、雨水等优质可再生水，有条件的应优先引入市政中水补给地铁供水。优化车辆段各种水处理的方案和组合，对车辆段内的污废水、雨水、中水进行综合处理、利用。
3）优化地铁的空调冷却水处理方案，空调冷却水经处理后有很大的再利用潜力。
4）改进和完善供水系统设计。
5）选用节水器具及优质管材和设备等。
5 节材与材料资源利用
广泛选用可循环、耐久及体现地域文化性的本土材料是选材与节材的原则。地下建筑大量使用的混凝土中掺入可循环材料（替代水泥的矿物掺合料，如粉煤灰、矿渣等），可有效提升混凝土的抗渗性能和力学性能，减少废弃物排放，降低材料及工程成本。本土材料是绿色地铁站建筑中的重要指标，一方面能大幅降低材料运输成本；其次，减少运输过程对环境的影响；第三，受气候条件和自然环境的影响，本地建材在各项性能上更适用于当地建筑；第四，交通公共建筑具有传播本地文化的义务。因此，应倡导推广本土材料，打造地域特色，选材以耐久易清理维护的原则，在减少资源浪费的前提下创造高效舒适的乘车环境。
6 环境质量
6.1采光
对于地下空间，光线除了能解决基本照明需求，还具有弥补方向感缺失，消除地下空间封闭、单调、压抑、隔绝等消极影响。自然光更因其光源自然舒适而广受欢迎。
1）直接采光
地铁站直接采光可分为地铁出入口采光、下沉广场结合出入口采光、采光中庭，采光边庭、采光天窗等，或者通过立体化设计将自然光引入地下深处（站厅层、设备层、站台层等）。
2）间接采光
当车站难以采用直接采光时，可采取间接采光，如光导管等。
3）人工光源
相比于传统照明灯具，绿色光源—LED照明灯具被广泛使用。
6.2通风
衡量地下空间舒适度的物理指标还包括空气质量，组织合理高效的风流动机制是绿色通风系统的关键。通风方式可分为自然通风、机械通风、自然与机械结合三类。
地下空间首选的通风方式是设置地下中庭或通风井，贯通的竖向空间与室外连通形成烟囱效应，促进室内空气的循环流动。该方式不仅节约空调能耗，还可兼顾自然采光效果，提高了乘客的感知舒适度。
6.3降噪
改善站内地下空间的声环境质量，有效途径是减少行车噪音及混响效应，可通过轨道减震、吸声材料或粗糙内饰、全高站台门等措施实现降噪目标。
7 绿色施工
随着地铁的高速发展，地铁施工建设过程所带来的环境污染、资源浪费及对市民生活的不良影响将会越来越突出。开展地铁绿色施工是体现可持续发展理念，最大限度节约资源和保护环境的重要工程举措。地铁绿色施工首先应明确绿色施工目标，并建立绿色地铁施工评价标准，最后形成具体技术措施并开展实践。
7.1减少固体废弃物的排放
1）对土方的处理。在土方开挖施工结束后将其进行外运处理会占用较大的空间和场地，同时也会提高交通压力，并在一定程度上对环境造成严重的破坏，对周围居民生活造成影响。城市轨道交通工程施工结束后需取土回填，所以对施工流程进行科学的规划有着重要的作用，可以最大限度地进行原土回填施工。
2）对各种建筑垃圾的二次使用。建筑工程施工期间，经常会产生大量的建筑施工垃圾。将建筑垃圾进行科学合理的堆放与管理，根据回收与不可回收进行分类，将可回收部分，如废旧模板、废钢筋头、落地混凝土等建立回收利用使用制度及现场规范。
7.2施工噪声的管控
在建筑工程施工期间，混凝土振捣、施工设备运行等都会产生较大的噪声。因此，在施工时对施工时间进行科学的规划，进行封闭式施工建设，使用低噪声施工设备，设置加工棚进行集中加工或工厂制作。根据实际施工情况使用各种隔音设施都可以较好地降低噪声对四周居民的影响。此外，还需定期对施工设备进行检修保养。
7.3建筑污水排放管控
建筑污水主要有生活用水、建筑施工用水等组成。其中，基坑开挖时抽取的地下水、砂浆搅拌时剩余水中通常含有大量泥沙，施工人员利用相关的设备将这些水输送到沉淀池中，在充分沉淀后再将其导入相应的回收利用管道中。
8 运营维护
运营节能工作按技术节能、管理节能、系统节能、综合技能等四级节能考虑。
建立地铁能源管理系统，实现对全线各车站的风、水、电等能源数据的监控和采集，利用管理软件进行全线网、全面、横向、纵向的对比分析，及时将数据推送至能源管理服务器并进行比对。
设置分类收集的垃圾站和垃圾收集点，并根据垃圾来源、可否回用、处理难易度等进行分类，将其中可再利用或可再生的材料进行有效回收处理，收集和处理过程中无二次污染。
BIM技术通过一系列的信息赋予、添加、修改，形成一个贯穿规划、设计、施工、运维等地铁全寿命周期的数字化、可视化、一体化系统信息管理平台，真正实现地铁建设和运维信息的“透明化”。
9 结语
绿色城市轨道交通的发展应从规划阶段重视线路规划，在设计阶段采用新技术、新设备、新材料、新工艺，做好节能设计、系统节能，在运营阶段做好运营组织，提高车辆的满载率，降低轨道交通的能耗。绿色城市轨道交通的贯彻还要有制度和规范的保证，轨道交通系统需要建立健全“绿色城市轨道交通”的认证评价体系，从而推动城市轨道交通系统全寿命周期的节地、节能、节水、节材、绿色施工等，更好的实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。
参考文献：
[1]住房和城乡建设部.绿色建筑评价标准：GB/T50378-2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2014：2-10
[2]中国城市轨道交通协会信息2018年第1期公开数据
[3]于洋.浅谈绿色设计在地铁建筑工程中的应用[J].建筑知识，2017，37（10）：10-11.
[4]王玉明.城市轨道交通系统能耗影响因素的量化分析[D].北京交通大学，2011
[5]肖彦君，杨润栋.地铁车辆车体材料的选型分析[J].现代城市轨道交通，2015（01）：12-24.
[6]陶明鹤.轨道交通线路纵断面节能坡设置研究[J].城市道桥与防洪，2011（6）：23-25.
[7]王志强.地铁工程采用光导照明系统的可行性研究[J].铁道工程学报，2011（9）：101-104.
[8]张卫华，王炜，胡刚.基于低交通能源消耗的城市发展策略[J].公路交通科技，2003（1）：80-84.
论文作者:倪昌旺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/23
标签：轨道交通论文; 城市论文; 节能论文; 地铁论文; 车辆论文; 采光论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;