轨道交通行业通风空调专业智慧地铁发展方向分析

文｜广州地铁集团有限公司建设事业总部 惠咏薇

根据《城市轨道交通2020年度统计和分析报告》，截至2020年底，中国大陆地区（不含港澳台）共有46个城市开通城轨交通线路，长度共计7978.19公里，且进入“十三五”以来，轨道交通又新增运营线路3118.2公里。在不断增长与建设的背景下，轨道交通作为城市交通重要的组成部分，其智能化水平代表着智慧城市、智慧交通的发展程度，故而数字化转型则成为轨道交通行业的必经之路。在新一轮科技及产业变革的推动下，城市轨道交通行业的智能化、智慧化建设已成为必然发展方向。伴随着各类新兴信息技术（如物联网、区块链、大数据、云计算、人工智能、5G等）的涌现及飞速发展，传统的建设模式、服务手段及经营方式已发生了改变。

通风空调专业作为轨道交通行业传统机电专业，应积极利用新技术革命的成果，结合专业特点，在数字化、网络化、智能化等方面进行革新。一方面通过智能化革新推进新兴信息技术与通风空调专业的深度融合的方式带动轨道交通行业数字技术应用，进而推动轨道交通行业的信息化、智能化发展。另一方面通过自主化革新，立足专业领域，研发新技术、新产品，增强自主创新能力。通过这两方面的革新，推动完成轨道交通行业向智慧地铁方向转变，助力交通强国建设。

一、智慧乘客服务体系

通过对日常峰谷、节假日、重大活动客流预测及动态监测，以及根据季节、温湿度等变化自动调节温湿度，创建智慧乘客服务体系。通过推动智能环境动态调控，为乘客提供舒适环境，从而提高乘客服务的便捷化、舒适化、智能化水平。

二、智能能源系统

通过研究“能耗—客流”的耦合关系，建立通风空调系统能源系统动态模型，以通风空调系统为基础研发轨道交通综合能源绿色应用体系，从而带动我国轨道交通行业节能效果达到世界领先水平。

利用轨道交通运营场景能耗指标体系，创建智能化能源运维管理体系。具体可通过整合客流、车辆、信号、环境控制等信息，细化通风空调专业能源应用需求，从而优化系统设计理论方法并构建智能能源系统。

基于数据驱动、人工智能算法，结合系统仿真模型和大数据支撑，以环境温湿度、二氧化碳浓度、PM2.5浓度等参数为控制对象，协调控制制冷机房水系统以及空调末端风系统，实现系统动态寻优、能效最优、低碳化运行。最终实现制冷机房SCOP、全空调系统（含大系统和小系统）全年综合能效比大幅度提升。

三、智能技术装备

引领轨道交通行业通风空调系统（包括冷水机组、冷却塔、水泵、空调器等）采用全变频高效设备，以及对永磁同步电机、磁悬浮冷水机组等先进设备及技术的积极推广，促进通风空调先进设备产业链的完善，提升冷水机房的整体性能指标，降低系统能耗。

积极推动通风空调设备智能运维传感器设备的研发，以带动通风空调各设备数据采集、预警、远程监视及诊断分析的实现，为通风空调设备后续的智能运维提供数据。

四、智能设备管理

通过BIM技术在通风空调设备中逐步深入的应用，可基于BIM技术建立设备智能化管理平台，从设计选型、制造、运维等多个环节进行全生命周期智能化设备管理。

1.通过建立设备BIM模型，结合设备的大数据分析和理论计算，实现对即将建设的轨道交通行业通风空调设备的智能设计及选型，减少设计工作量。通过BIM建模技术，可对冷却水系统、冷冻水系统和末端风系统沿程阻力进行优化设计，降低沿程阻力；对止回阀、电动阀、过滤器等配件进行模拟，选用超低阻力配件；对系统采用预装配模式指导施工安装等。

2.搭建基于BIM的通风空调系统设备安装监造系统。通过现场影像、检测传感器及5G通信技术，对设备安装完成数量、设备质量等信息进行全程监控，并实现数据的实时关联共享，实现设备各组件实时、不间断的综合感知平台，从而达到设备的全过程智能监造。

3.通过利用各类传感系统、周界防范系统、卫星遥感等检测、监测技术采集实时数据，建立综合评估体系，从而实现对通风空调设备运行过程中各部位所产生的振动及变形、各区域噪声等参数进行评估、运用，并形成相应的智能监测感知体系。

4.建立智能仿真分析系统，实现通风空调设备的综合仿真分析、评价、原因分析，实现基础设施的运维数字化和智能化。

五、智能运维安全

作为轨道交通行业设备的重要部分，设备的智能运维及安全保障体系的建立不容忽视。

1.建立通风空调系统的智能运维体系。通过提升通风空调设备运维智能化程度及运维效率，达到减少维护人工的作业强度的目的，最终形成轨道交通装备智能化运维生产组织模式。

2.研发互联互通的智能运维分析决策系统，通过结合大数据分析及设备故障预测，形成设备健康管理系统，实现通风空调设备全生命周期管理，进而提升安全运营能力。

3.搭建基于BIM模型的设备运维管理平台。通过BIM技术实现在设备管理过程中的建立流程化、信息化、无纸化的全生命周期管理模式，进而再通过利用大数据分析技术提升资产使用效率、提高资产的使用寿命，建立智慧轨道交通基础设施资产管理平台。

4.随着大数据监测技术与评估系统的出现，为轨道交通行业设备的智能化生产及运维提供了充分的条件。此外，通过与BIM、移动数据传输、物联网等技术的相互融合，可以实现数据的可视化实时监测，为轨道交通设备运维提供健康评估及管理功能，继而建立可视化应急管理预案，指导突发事件的应急处置，提升通风空调设备运维管理的效率与质量。

展望

智慧高效的交通运输系统俨然已成为未来构建智慧城市的关键要素。且随着新兴信息科技的出现，将大数据协同、实时智能分析、精准定位等技术变为可能。并使轨道交通行业从传统模式数字化、智能化、智慧化发展过程中提供助力，为高赋能型智慧地铁及轨道交通可持续发展助力。

图1 智慧地铁发展方向分析