地铁隧道清洁市场需求及发展前景分析

陈思吟,赵逸彬,鲍晨龙,孙钱涛,马 也,温建锋

(1.华东理工大学 商学院，上海 200237；2.华东理工大学 机械与动力工程学院，上海 200237)

1 背景

最近几年，我国经济社会持续健康发展，各地的城市化进程飞速加快，城市人口迅速增加，一二线城市的规模不断扩大。在逆城市化越发严重的一二线城市，城市居民的通勤距离也随之逐渐增加，很多居民选择买车以应对通勤距离的增加。然而，随之到来的是摇号难、停车难、汽油贵等问题，同时，城市地面的车流量大大增加，也带来了交通拥堵、车祸等交通问题，给居民出行带来了很大的不便。

在这种情况下，地铁因为价格低廉、方便快捷且绿色环保，受到了城市居民的喜爱；同时，地铁作为不占用地面空间、行驶速度快、碳排放量低的交通方式，也得到了各地政府的大力支持。一时间，各城市的轨道交通建设飞速发展。

然而，地铁行驶会导致大量粉尘聚集于隧道内，影响空气质量、危害乘客身体健康，对设备运行的稳定性和安全性造成一定的危害。随着地铁里程数与客流量迅猛增加，对地铁隧道清洁方法的需求越来越迫切。由此，对地铁隧道清洁设备的需求应运而生。

2 城市轨道交通发展分析

2.1 发展历史

世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路，当时伦敦的交通堵塞问题十分严重，政府为了解决交通拥堵问题，兴建了这条铁路。但是由于当时电力尚未普及，所以使用的仍是蒸汽机车。我国于1965年7月1日开始建设第一条地铁线路，并在1969年10月1日成功建成通车，北京从此成为中国第一个拥有地铁的城市。

1985年前后，国家表示，为了解决广大居民的出行问题，必须逐步开发人口超过100万的大城市的地铁交通。随后在20世纪80年代末，国家再次明确了地铁是基础建设的重要组成部分这一论断。地铁交通以其低污染、高速度、大容量的优点，越来越受到人们的青睐。21世纪初，国家首次在国民经济“第十个五年计划”的发展纲要中提到“发展地铁交通”，并将其列为国民经济持续发展的必由之路。

2.2 发展现状

自1978年改革开放以来，我国的城市化进程随着国民经济的持续发展逐步加快。人民生活水平不断改善、城乡居民收入水平不断提高，随之而来的是城市规模的逐步扩大和城市人口的急剧增加，人民对于出行和物资交流的需求也水涨船高，如何部署城市交通以满足城乡居民的需求成为亟待解决的问题。在我国城市现代化和工业化的进程中，地铁作为不占用地面空间、运量大的交通工具，在很多大众城市建设过程中被考虑，也成为城市交通拥堵问题的最优解之一。

目前，国内地铁隧道建设以大城市与省会城市为主。截至2020年，我国已有40多个城市开通了地铁，如北京、上海、广州、南京、武汉、重庆、深圳、成都、香港、天津、青岛、苏州等。其中，北京、上海、广州和成都的地铁线路规模已经超过500千米，同时，还有多个城市正在建设或已获得批复建设地铁。

2.3 发展前景

2021年3月11日，中共中央第十三届全国人大四次会议表决通过了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(以下简称《纲要》)。在纲要的第三十八章：持续改善环境质量中，提出了积极应对气候变化、落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标，制定了2030年前“碳排放达峰”行动方案。完善能源消费总量和强度双控制度，重点控制化石能源消费。锚定努力争取2060年前实现“碳中和”。于是“碳达峰”“碳中和”等概念逐渐进入大家的视野。

与其他城市公共交通工具相比，城市轨道交通(挤地铁)具有低能耗、高动力、速度快、安全性能好等特点，在节能减排方面具有很大的优势。在同样的运能条件下，轨道交通消耗的能源要远小于其他交通方式。因此，城市轨道交通必将成为未来国家基础设施建设的重要部分，得到大力发展。

3 地铁隧道清洁市场定位

3.1 市场概念

地铁隧道清洁市场是重点针对地铁隧道等轨道交通的日常清洁需求而产生的市场，具有清洁时间受限、清洁空间狭窄、清洁效率要求高等特点。近年来，地铁建设逐步趋于规范，也更加注重乘客的安全问题，绝大多数地铁都在站台内安装了全封闭站台门，既能保证乘客的安全，也能有效减少地铁隧道内残存的垃圾。因此，隧道内各种塑料瓶、塑料袋、报纸等固体废弃物已不再普遍，只有某些高架区间会存在落叶等轻质垃圾堆积。然而，大部分地铁隧道位于地下，污物只能随着运营时间持续堆积，无法消散，其中灰尘为主要污染源。由于白天属于地铁运营时段，无法进行清理，地铁清洁人员需要在夜间对地铁中的灰尘进行集中清理工作，工作时间有限，日夜颠倒，容易对清洁人员的身体健康造成影响，因此地铁隧道清洁设备的进一步研发刻不容缓，具有极大的发展潜力。

3.2 需求分析

地铁隧道等轨道交通清洁设备的应用场景，一般具有以下共同特点：清洁时间受限制，主要集中在晚上地铁停运后至第二天首班地铁发出前，属于深夜至凌晨阶段，操作人员的工作时间昼夜颠倒，对工人的身体健康造成一定的危害；清洁空间大小有限，轨道交通大部分位于地下，隧道大小有限，因此清洁设备的大小也受到一定限制，同时，在地铁营运时间内轨道内除地铁外不能有其他大型设备出现。

结合以上特点，对清洁设备的要求主要有：清洁效率高，能够在限定的时间内完成高质量的清洁任务；设备体积应适应具体隧道的大小，并能尽量向轻型化小型化发展，尽量做到可人工搬运；操作技术难度不高，便捷易上手，等等。

4 地铁隧道清洁市场规模

文章通过分析国内轨道交通配属车辆数、轨道交通运营里程数以及轨道交通客运量来对市场规模进行分析。

表1 2010—2019年国内城市轨道交通相关指标变化[4]

图1 2010—2019年全国轨道交通配属车辆数变化[4]

图2 2010—2020年全国轨道交通运营里程变化[4]

图3 2010—2019年全国轨道交通客运量变化[4]

由上述图表可知，从2010年以来，轨道交通配属车辆数、轨道交通运营里程数以及轨道交通客运量均稳步上升。截至2020年年底，全国地铁运营总里程已达到7978.19 千米，日均客流量高达6492万人次，全国地铁行业正处于高速发展阶段。未来，国内外轨道交通必将进一步发展，地铁隧道清洁市场的规模也将随之进一步扩大。

5 地铁隧道清洁市场现状分析

5.1 地铁隧道清洁方法介绍

地铁隧道与普通公路隧道不同，有很多内部支架管线和各种各样的专业设备，同时也布置了大量地面轨道枕木、轨道、轨旁设备及轨道下设备。滚刷式化学清洗方式和高压水射流技术更适合普通公路隧道的清洗，而对地铁隧道的情节来说不够合适。

目前国内地铁隧道清洁主要有3种方式，分别是吸尘式清洁、人工清扫和喷水式清洁。

吸尘式清洁，就是通过使用吸尘装置来收集和保管隧道内的灰尘，以此达到净化隧道环境的目的。这种方法一般需要专用的隧道清洁车来完成清洁。

人工清扫具有清理固体垃圾更方便的优点，但显然存在工作效率低、劳动强度大的问题，对于国内地铁的主要污染物——灰尘类垃圾的清洁效率也很低。同时地铁大多从早上5点左右持续运营至晚上23点左右，运营空窗期短、维护量大。若采用人工清扫方式，清洁人员需要在半夜及凌晨工作，不利于身心健康，且人工费用也较高。因此，采用专业设备进行地铁隧道的清洁是大势所趋。

喷水式清洁，主要以高压水清洗，作业范围为隧道墙壁、轨道、轨底和轨道扣件。需要注意的是，在喷水式清洁后需要采取措施回收污水，否则，污水会经过隧道内的排水沟排入污水池。但排水沟无法保证排水顺畅，若排水不畅，灰尘会在排水沟内形成淤泥，造成二次污染与排水堵塞。

5.2 现有产品介绍

5.2.1 国外产品现状

(1)英国隧道清洁车。英国是世界上最早研制并使用隧道清洁车的国家，该国研制的隧道清洁车能清洗地铁隧道内的路基、隧道壁、道床以及隧道壁上电器元件上附着的灰尘污泥，但是在清洗时该车速度极低，还必须配备一台专用的液压动力机车。该车包括2辆电动车、2辆滤清车、1辆吸收车共5辆组成的固定编组列车。总车结构与地铁类似。显然，该车具有长度较长、运动笨重的缺点。

(2)美国隧道清洁车。美国纽约地铁采用的隧道清洁车名为VakTrack真空吸尘车。该车的主要工作方式为高压吹尘与吸尘，对于隧道内部堆积尘土、飞尘以及轻型垃圾有较好的清理效果。该车共分为五节吸尘列车，所有列车均由一个独立的车头提供动力，每年可清除80吨垃圾，列车运行速度可达40英里/小时，能够吸除轨道两侧40英尺以内范围的垃圾。该隧道清洁车采用真空吸尘方式对地铁隧道进行清理，清洁效果良好，但是共分为五节列车，仍然存在结构笨重、体积庞大、成本昂贵的问题。

(3)德国隧道清洁车。德国地铁采用的是斯沃林公铁两用设备公司生产的公铁两用隧道清洁车，能够实现公路铁路两用形式，而且配备有高压水清洁系统和压缩空气清洁系统。清洁过程可以分为初步清洗、主要清洗和真空吸除3个步骤，能够将清洁后产生的污水吸出，避免污水残留在隧道内造成二次污染。该隧道清洁车集合了喷水式清洁和吸尘式清洁两种方式，在国内地铁已有引进，但是也有体积庞大、身形笨重的缺点，且对于入轨和出轨问题仍没有良好的解决方式。

5.2.2 国内产品现状

(1)江苏紫光集团隧道清洁车。我国江苏紫光集团对于地铁隧道清洁车的研究属于开拓者地位，其研制的JDSQ隧道清洁机车能够清洁隧道内部表面、固定于隧道内部的电子设备、供电用接触网、轨道路基及绝缘子等。成都地铁2号线已对于该产品进行了实际应用及市场推广。该车设置高压射流清理，全断面吸吹式除尘及真空吸附灰尘功能，将多种清扫功能集成。该车主要由电机组、平板车、水罐、高压水泵、路基清洗设备、隧道断面清洗设备和各部分的连接管路组成。但该车对于排水沟残留的固体废弃物清洁效果较差，同时也设置两节车身，体积较大，身形笨重，成本高昂。

(2)湖北襄阳金鹰厂隧道清洁车。湖北襄阳金鹰厂对于隧道清洁车的研究主要集中于隧道清洗车，即高压射流清理。其主要代表产品为SQX-1金鹰轨道清洗车，该清洗车主要由柴油发电机组、车体、水管、高压水泵单元、轨道清洗装置和水管路组成。该设备最大的问题类似于江苏紫光集团JDSQ隧道清洁机车，对于排水沟残留的固体废弃物的清洁效果较差。此外，SQX-1金鹰轨道清洗车仍然采用大型动力设备驱动，成本昂贵，重量较高。

(3)重庆地铁隧道清洁车。重庆地铁于2013年对地铁隧道清洗设备进行了进一步的引进与运用，该设备主要由中铁电气化局城铁公司和西南交通大学共同研制。重庆地铁六号线二期运营清理过程中已实际运用该设备。该设备可代替清洗工人完成轨道路基、壁面、排水沟等清洗任务，改进了JDSQ隧道清洁机车与SQX-1金鹰轨道清洗车对于排水沟固体废弃物清洁效果不佳的问题。该车需要由牵引车牵引进行清扫，持续工作时间可达到1～2小时，效率较高。同时，该车能够节约大约14倍的人工成本，具有较好的经济效益。该清洁车虽然在清洁效果和成本方面有所改进，但是仍然采用牵引车牵引，对于清洁车如何入轨/出轨这个问题仍然没有进行有效的处理。

(4)济南轨道交通装备有限责任公司隧道清洁车。此外，目前国内拥有隧道冲洗技术的公司还有济南轨道交通装备有限责任公司，其研制的TCV隧道清洁车在总结国外隧道清洁车技术的基础上进行了自主研发。该车主要组成部分有牵引系统、高压水流系统、储水系统、污物回收存放系统和电源系统等。该车主要清洁方式为高压水冲洗、毛刷滚刷、真空回收及隔膜泵吸污。总体清洁效果好且性价比较高，还具有操作方便、维修快捷的优点，但是仍存在结构过于笨重的问题，在进出轨道方面存在困难。

5.2.3 国内外研究现状概论

国外对于隧道清洁车的使用较早，由于在早期，地铁行业并未像如今这样发达，隧道清洁车多数采用两用型设计，可同时清理地铁隧道、火车铁路、公路等。其主要清洁方式为喷水清理和吸尘清理，对于特定污物清洁效果较为良好，但是均存在一定的清洁死角。此外，国外的隧道清洁车大多体积非常庞大，成本昂贵，同时采用大型动力设备，存在一定的安全隐患。

相比国外，国内对于隧道清洁车的使用起步较晚。同时，这也让国内众多企业得以跳过摸索期，在国外对于隧道清洁车设计的经验基础上加以独立设计。相比国外，国内尖端企业对于清洁死角问题和清洁污物种类问题已经进行了有针对性的改进，在清理效果上做到全球领先。但是，国内隧道清洁车仍属于大型清洁车，体积庞大、成本昂贵、身形笨重，需要耗费大量资金用于车辆保养以及车辆入轨、出轨。

5.3 行业痛点

通过分析国内外现有产品可以得出结论，目前地铁隧道清洁市场具有以下6个行业痛点。

(1)国内外现有产品基本全部为大型地铁隧道清洁车，分为多节车厢，长度较长、体积庞大、身形笨重。

(2)现有产品大部分需要牵引车牵引作为动力，结构过于笨重，在进出轨道方面存在困难，需要占用大量人力与能源资源。

(3)虽然国内尖端企业已经对清洁死角问题和清洁污物种类问题进行了有针对性的改进，但现有产品在清洁过程中大多仍存在清洁死角，无法全方位对地铁隧道进行清洁，清洁效果不佳。

(4)在清洗时，大部分清洁车行驶速度较低，清洁工作效率低，无法保证在有限的停运时间内完成大量清洁任务。

(5)现有产品大多使用油气动力驱动，但由于地铁隧道密布高压线路，油气动力易造成安全隐患。

(6)现有地铁隧道清洁车大多成本昂贵、维修成本高、经济效益较低，给各大地铁运营公司带来了较大的资金压力。

5.4 未来发展方向

经过对行业痛点的分析，并结合国家发展政策，地铁隧道清洁在未来应向以下方面谋求进一步发展。

(1)产品轻型化。虽然国内外现有产品均为大型地铁隧道清洁车，但显然，大型地铁隧道清洁车身形笨重、价格昂贵、能耗较高，具有较大缺点。轻型化、小型化的产品不仅能够大幅度降低成本，还能节约能源消耗，符合国家“节能减排、节约能源、合理用能”的方针政策，而且有利于清洁车进出轨道的实现。

(2)清洁高效化。产品应该努力提升清洁效率，在地铁营运有限的空窗期内达到要求的清洁效果。

(3)功能多样化。在“一物多用”成为新潮流的今天，地铁隧道清洁设备也不能将功能局限在地铁隧道清洁内，而应该谋求功能的多样化。例如，在疫情常态化的今天，将紫外线消毒融入基础功能中；在清洁过程中实现对铁轨状态的实时检测，等等。

(4)操作便捷化。国内外现有产品大多存在操作复杂、操作人员培养学习成本高的问题。因此，未来的产品应该以操作便捷化为目标，在操作面板外观上进行改进，以降低操作人员的知识水平要求与培养成本，也同时降低误触操作发生的可能性。

(5)成本合理化。对于各大地铁运营公司来说，经济效益始终是放在第一位的。而现有产品大多存在成本高昂难以承担、维修成本高的问题，因此，降低成本、成本合理化是未来重要的发展方向之一。

6 结语

我国地铁隧道行业起步较晚，但是作为绿色、清洁且方便的交通方式，逐渐成为中国城市居民更加喜爱的出行选择。近年来，全中国城市化进程迅速，大量人口涌入一二线发达城市，导致城市地面的车流量大大增加，易造成车辆拥堵、车祸、居民出行困难等问题。在这种情况下，地铁很好地缓解了地面的交通压力，给城市居民生活带来了巨大的便利；同时，作为公共交通的重要组成部分，地铁为国家节能减排政策战略做出了巨大的贡献。地铁行业必将在未来进一步发展，成为城市居民主要的出行方式之一。

在大型一线城市中，地铁线路四通八达，给地铁隧道清洁带来了巨大的市场，随着城市化的发展，二三线城市也将出现城市人口与车流量的大幅增加，将成为地铁隧道清洁的潜在市场。文章首先定义了地铁隧道清洁市场的市场概念，并从历史、现状、前景三个角度分析了地铁隧道发展，也进行了市场规模的介绍。其次对现有产品、行业痛点、未来发展方向进行了分析，并得出相应结论。

地铁隧道的清洁是城市轨道交通必不可少的一部分，也是构建便捷良好的城市交通网的重要组成部分，是提升人们出行体验必须解决的问题。各研发团队在解决传统地铁隧道清洁车具有的清洁效率低、成本高、结构笨重并存在一定安全隐患的同时，也应该探索地铁隧道清洁设备的新功能和新方向。坚持效率、成本、体型多方面协调完善，做到服务升级，并在“新四化”的趋势下实现产品的功能升级。