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国外学者针对轨道交通能耗及碳排放的相关研究开始较早,研究重点主要集中在轨道交通能耗影响因素和节能措施两个方面,碳排放专项研究相对较少。
以新泽西的通勤铁路为例,提出了五种启发式的模型,研究了列车公里和季节等因素与牵引能耗的关系。在其博士论文中根据对瑞典铁路的统计数据进行了分析,他认为铁路运输能耗的主要影响因素为轨道线路参数、铁轨类型、机械和物理参数、乘务员驾驶策略、以及风和气候等外部因素。同时,根据牵引力、速度、加速度、惰行率、机车转换效率和车轮半径、传动比公式等参数提出了估算列车能耗的方法,该方法可适合于不同类型的列车和轨道的效率。在其硕士论文中重点用仿真的方法研究了纵截面、技术参数中的速度及站间距对能耗的影响。
在节能措施研究方面,从节约能耗的角度,提出了一种启发式算法,并将该算法应用在地铁线路纵断面的优化设计中。提出在保证列车不晚点的情况下应用专家系统动态控制列车惰行,以降低列车运行能耗。
伦敦地铁釆用标准研究了整个系统的碳足迹。英国研究机构研究了铁路从设计、建设、运营、维护到废弃全生命周期的碳足迹,研究表明,基础设施建设及养护所造成的碳排放约占总量碳排放的。日本学者从全寿命周期角度建立了城市轨道交通系统碳排放评估基本模型,对城市轨道交通系统建设、运营、维护及处理各阶段评估了城市轨道交通系统的碳排放。
另外,和采用生命周期评价理念对加利福尼亚高速铁路旧金山到阿纳海姆段的建设阶段进行了碳排放测算,发现建材生产碳排放约占总量的,而建材运输约占随道结构等只占全线长度的但其建设过程碳排放约占。
国内学者多对轨道交能耗的定量计算以及考虑轨道交通对小汽车的替代作用而带来的环境改善等问题进行了相关研究。
曾智超在对城市轨道交通对城市发展和环境综合影响后评价的研究中发现,城市轨道交通对机动车的替代,在一定程度上降低了机动车尾气排放总量,但在轨道交通与地面交通接驳换乘局部区域,由于聚集的人流、车流,局部区域环境影响加重。
陈飞等通过建立低碳交通发展模型,考虑城市轨道交通对民用小汽车的替代作用,以上海市为例对上海市轨道交通碳排放量进行了测算。
张燕燕在对北京、广州等地铁车站及车载能耗进行大量调研的基础上,建立回归模型,从而得出运营期车站耗电量,并就上海地铁线路运营的实际数据对车在能耗的计算模型进行了验证。
龙江英等对城市轨道交通运行阶段的地铁车辆和地铁车站进行了碳排放的计算,运用程序建立了简单的算量模型。通过计算城市轨道交通运行过程中的各项耗电量,根据其中火力发电的比例,计算燃烧煤的质量,从而将燃煤转化为碳排放。
卫超计算城市轨道交通车辆和常规公交车辆在不同满载率和速度水平下,运送单位乘客理论上需要的牵引功率,从而得出城市轨道交通与常规公交理论能耗间的关系;张铁映则对城市小汽车、公共汽车、轨道交通的能源消耗进行了比较。谢鸿宇等则从列车牵引用电和地铁站场用电两方面分析了深圳地铁的碳排放量。
另外,部新军从全生命周期的角度对研究了国内外关于城市轨道交通系统碳排放评估及减排的体系和方法,并针对城市轨道交通系统优化设计,建立了城市轨道交通系统建设期及运营阶段的碳排放评估模型。她在分析研究国外相关评估结果的基础上,发现碳排放量最高的阶段为运营阶段,其次是基础设施建设阶段,基础设施建设阶段碳排放量不容忽视。然而,生命周期评价具有较强的地域性,建立适用于中国特点的城市轨道交通建设期碳排放计算评估模型,有效评估国内地铁建设碳排放并进行优化规划设计,是当前亟待解决的问题。
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