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1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着城市化的不断发展，人们的高出行率以及道路结构性问题，城市道路拥堵问题也日益显现，对城市发展产生副作用。起初发展起来的城市公共汽车的运行不可避免的受着人口密集带来的弊端，使得它的效率骤减。轨道交通能有效缓解交通压力。蒋雅君和杨其新将轨道交通分为地铁、轻轨、单轨、有轨电车、城市铁路、线性电机车系统、磁浮系统和新交通系统等 8 个基本类型，并分别给出其对应的定义[1]。它不仅具有运量大、占地少、节能环保的特点，也为乘客提供了一个高速、安全、准时舒适的乘车体验。与其他城市交通模式相比，城市轨道交通使用电能而非不可再生能源，是一种资源节约型、环境友好型、安全便捷型的城市交通方式[2]。
近年来，以公交线路为主的传统地面道路交通方式逐渐被取代，在我国发达城市，轨道交通已经占据了城市交通的主导地位。截至2013年，我国已有19个城市建成地铁，总长为2366公里。在2014年，也有36个城市获批建设城市轨道交通系统，总投资达到2200亿元，比2013年增加了400亿元。截至2014年年底，全国已有22个城市拥有地铁，共95条线路，总运行长度为2900公里，比2013年上涨22.6%。在2014年间，就有兰州地铁1号线、乌鲁木齐地铁1号线、长春地铁2号线、太原市轨道交通2号线、宁波轨道交通2号线、郑州地铁1号线二期工程、郑州地铁2、3号线和郑州地铁5号线工程以及重庆部分段路开始建设。另一方面，城市轨道交通也促使形成了一种地铁经济形态，上海市每年花费全市基本建设总投资的10%在地铁建设方面，可为其带来所投资的两倍收益[3]。另一方面，由于城市交通堵塞每年造成的经济损失也达到上千亿元。
然而庞大的交通网络所带来的能耗问题也是不容忽视的。根据张燕燕的统计，北方城市的轨道交通年用电量为每公里300万kW•h，南方城市年用电量为500万kW•h [4]。另外，有资料表明在大约20 km 的轨道交通线路中，北方城市无空调的车站年用电量约为6000万kW•h，设空调的车站年用电量约8 000 万kW•h，南方城市的车站年用电量约1 亿kW•h [5]。由此可见，轨道交通能耗问题的解决刻不容缓。通过研究城市轨道交通影响因素及其评估体系，有助于我们提出地铁能耗优化方案，以达到节约资源，保护环境的目的。
1.2 国内外相关研究现状
1.3 论文框架及主要内容
本文首先对城市轨道交通系统的能耗影响因素做了深入分析，将影响因素分为三大类：基础设施、运输组织模式和车站。基础设施对能耗影响主要体现在车辆属性和线路条件两方面，其中列车属性包括牵引力、阻力、制动、车载设备和车辆类型等，线路条件包括列车运行交路、线路敷设方式、坡道设计、曲线板金、站间距等。运输组织模式包括停站方案、客流规模和编组方案等。车站能耗影响因素只要包括车站敷设方式、车站动力设施、照明设施和其他设施，其中动力设施包括通风空调系统、给排水系统、设备监控系统和通信息号系统等。其次，本文在对城市轨道交通能耗影响因素的分析基础之上，提出了有针对性的、全面的能耗评估指标，这些指标可分为两类：列车运行能耗指标和车站运营能耗指标。列车运行能耗指标反映列车运行过程中的能好情况，车站运营能耗指标反映系统运营时车站的各类能耗情况。在确定能耗评估指标之后，建立了能够全面评估一个城市轨道交通系统能耗性能的能耗评估体系。该体系通过层层细分的方式，能够准确的评价一个系统的能耗性能。最后，本文对南京地铁一号线、无锡地铁一号线以及西安地铁一号线进行了能耗评估，进行分析并给出节能建议。
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