軌道交通行業通風空調專業智慧地鐵發展方向分析

文｜廣州地鐵集團有限公司建設事業總部 惠詠薇

根據《城市軌道交通2020年度統計和分析報告》，截至2020年底，中國大陸地區（不含港澳臺）共有46個城市開通城軌交通線路，長度共計7978.19公里，且進入“十三五”以來，軌道交通又新增運營線路3118.2公里。在不斷增長與建設的背景下，軌道交通作為城市交通重要的組成部分，其智能化水平代表著智慧城市、智慧交通的發展程度，故而數字化轉型則成為軌道交通行業的必經之路。在新一輪科技及產業變革的推動下，城市軌道交通行業的智能化、智慧化建設已成為必然發展方向。伴隨著各類新興信息技術（如物聯網、區塊鏈、大數據、云計算、人工智能、5G等）的涌現及飛速發展，傳統的建設模式、服務手段及經營方式已發生了改變。

通風空調專業作為軌道交通行業傳統機電專業，應積極利用新技術革命的成果，結合專業特點，在數字化、網絡化、智能化等方面進行革新。一方面通過智能化革新推進新興信息技術與通風空調專業的深度融合的方式帶動軌道交通行業數字技術應用，進而推動軌道交通行業的信息化、智能化發展。另一方面通過自主化革新，立足專業領域，研發新技術、新產品，增強自主創新能力。通過這兩方面的革新，推動完成軌道交通行業向智慧地鐵方向轉變，助力交通強國建設。

一、智慧乘客服務體系

通過對日常峰谷、節假日、重大活動客流預測及動態監測，以及根據季節、溫濕度等變化自動調節溫濕度，創建智慧乘客服務體系。通過推動智能環境動態調控，為乘客提供舒適環境，從而提高乘客服務的便捷化、舒適化、智能化水平。

二、智能能源系統

通過研究“能耗—客流”的耦合關系，建立通風空調系統能源系統動態模型，以通風空調系統為基礎研發軌道交通綜合能源綠色應用體系，從而帶動我國軌道交通行業節能效果達到世界領先水平。

利用軌道交通運營場景能耗指標體系，創建智能化能源運維管理體系。具體可通過整合客流、車輛、信號、環境控制等信息，細化通風空調專業能源應用需求，從而優化系統設計理論方法并構建智能能源系統。

基于數據驅動、人工智能算法，結合系統仿真模型和大數據支撐，以環境溫濕度、二氧化碳濃度、PM2.5濃度等參數為控制對象，協調控制制冷機房水系統以及空調末端風系統，實現系統動態尋優、能效最優、低碳化運行。最終實現制冷機房SCOP、全空調系統（含大系統和小系統）全年綜合能效比大幅度提升。

三、智能技術裝備

引領軌道交通行業通風空調系統（包括冷水機組、冷卻塔、水泵、空調器等）采用全變頻高效設備，以及對永磁同步電機、磁懸浮冷水機組等先進設備及技術的積極推廣，促進通風空調先進設備產業鏈的完善，提升冷水機房的整體性能指標，降低系統能耗。

積極推動通風空調設備智能運維傳感器設備的研發，以帶動通風空調各設備數據采集、預警、遠程監視及診斷分析的實現，為通風空調設備后續的智能運維提供數據。

四、智能設備管理

通過BIM技術在通風空調設備中逐步深入的應用，可基于BIM技術建立設備智能化管理平臺，從設計選型、制造、運維等多個環節進行全生命周期智能化設備管理。

1.通過建立設備BIM模型，結合設備的大數據分析和理論計算，實現對即將建設的軌道交通行業通風空調設備的智能設計及選型，減少設計工作量。通過BIM建模技術，可對冷卻水系統、冷凍水系統和末端風系統沿程阻力進行優化設計，降低沿程阻力；對止回閥、電動閥、過濾器等配件進行模擬，選用超低阻力配件；對系統采用預裝配模式指導施工安裝等。

2.搭建基于BIM的通風空調系統設備安裝監造系統。通過現場影像、檢測傳感器及5G通信技術，對設備安裝完成數量、設備質量等信息進行全程監控，并實現數據的實時關聯共享，實現設備各組件實時、不間斷的綜合感知平臺，從而達到設備的全過程智能監造。

3.通過利用各類傳感系統、周界防范系統、衛星遙感等檢測、監測技術采集實時數據，建立綜合評估體系，從而實現對通風空調設備運行過程中各部位所產生的振動及變形、各區域噪聲等參數進行評估、運用，并形成相應的智能監測感知體系。

4.建立智能仿真分析系統，實現通風空調設備的綜合仿真分析、評價、原因分析，實現基礎設施的運維數字化和智能化。

五、智能運維安全

作為軌道交通行業設備的重要部分，設備的智能運維及安全保障體系的建立不容忽視。

1.建立通風空調系統的智能運維體系。通過提升通風空調設備運維智能化程度及運維效率，達到減少維護人工的作業強度的目的，最終形成軌道交通裝備智能化運維生產組織模式。

2.研發互聯互通的智能運維分析決策系統，通過結合大數據分析及設備故障預測，形成設備健康管理系統，實現通風空調設備全生命周期管理，進而提升安全運營能力。

3.搭建基于BIM模型的設備運維管理平臺。通過BIM技術實現在設備管理過程中的建立流程化、信息化、無紙化的全生命周期管理模式，進而再通過利用大數據分析技術提升資產使用效率、提高資產的使用壽命，建立智慧軌道交通基礎設施資產管理平臺。

4.隨著大數據監測技術與評估系統的出現，為軌道交通行業設備的智能化生產及運維提供了充分的條件。此外，通過與BIM、移動數據傳輸、物聯網等技術的相互融合，可以實現數據的可視化實時監測，為軌道交通設備運維提供健康評估及管理功能，繼而建立可視化應急管理預案，指導突發事件的應急處置，提升通風空調設備運維管理的效率與質量。

展望

智慧高效的交通運輸系統儼然已成為未來構建智慧城市的關鍵要素。且隨著新興信息科技的出現，將大數據協同、實時智能分析、精準定位等技術變為可能。并使軌道交通行業從傳統模式數字化、智能化、智慧化發展過程中提供助力，為高賦能型智慧地鐵及軌道交通可持續發展助力。

圖1 智慧地鐵發展方向分析