地鐵隧道清潔市場需求及發展前景分析

陳思吟,趙逸彬,鮑晨龍,孫錢濤,馬 也,溫建鋒

(1.華東理工大學 商學院，上海 200237；2.華東理工大學 機械與動力工程學院，上海 200237)

1 背景

最近幾年，我國經濟社會持續健康發展，各地的城市化進程飛速加快，城市人口迅速增加，一二線城市的規模不斷擴大。在逆城市化越發嚴重的一二線城市，城市居民的通勤距離也隨之逐漸增加，很多居民選擇買車以應對通勤距離的增加。然而，隨之到來的是搖號難、停車難、汽油貴等問題，同時，城市地面的車流量大大增加，也帶來了交通擁堵、車禍等交通問題，給居民出行帶來了很大的不便。

在這種情況下，地鐵因為價格低廉、方便快捷且綠色環保，受到了城市居民的喜愛；同時，地鐵作為不占用地面空間、行駛速度快、碳排放量低的交通方式，也得到了各地政府的大力支持。一時間，各城市的軌道交通建設飛速發展。

然而，地鐵行駛會導致大量粉塵聚集于隧道內，影響空氣質量、危害乘客身體健康，對設備運行的穩定性和安全性造成一定的危害。隨著地鐵里程數與客流量迅猛增加，對地鐵隧道清潔方法的需求越來越迫切。由此，對地鐵隧道清潔設備的需求應運而生。

2 城市軌道交通發展分析

2.1 發展歷史

世界上首條地下鐵路系統是在1863年開通的倫敦大都會鐵路，當時倫敦的交通堵塞問題十分嚴重，政府為了解決交通擁堵問題，興建了這條鐵路。但是由于當時電力尚未普及，所以使用的仍是蒸汽機車。我國于1965年7月1日開始建設第一條地鐵線路，并在1969年10月1日成功建成通車，北京從此成為中國第一個擁有地鐵的城市。

1985年前后，國家表示，為了解決廣大居民的出行問題，必須逐步開發人口超過100萬的大城市的地鐵交通。隨后在20世紀80年代末，國家再次明確了地鐵是基礎建設的重要組成部分這一論斷。地鐵交通以其低污染、高速度、大容量的優點，越來越受到人們的青睞。21世紀初，國家首次在國民經濟“第十個五年計劃”的發展綱要中提到“發展地鐵交通”，并將其列為國民經濟持續發展的必由之路。

2.2 發展現狀

自1978年改革開放以來，我國的城市化進程隨著國民經濟的持續發展逐步加快。人民生活水平不斷改善、城鄉居民收入水平不斷提高，隨之而來的是城市規模的逐步擴大和城市人口的急劇增加，人民對于出行和物資交流的需求也水漲船高，如何部署城市交通以滿足城鄉居民的需求成為亟待解決的問題。在我國城市現代化和工業化的進程中，地鐵作為不占用地面空間、運量大的交通工具，在很多大眾城市建設過程中被考慮，也成為城市交通擁堵問題的最優解之一。

目前，國內地鐵隧道建設以大城市與省會城市為主。截至2020年，我國已有40多個城市開通了地鐵，如北京、上海、廣州、南京、武漢、重慶、深圳、成都、香港、天津、青島、蘇州等。其中，北京、上海、廣州和成都的地鐵線路規模已經超過500千米，同時，還有多個城市正在建設或已獲得批復建設地鐵。

2.3 發展前景

2021年3月11日，中共中央第十三屆全國人大四次會議表決通過了《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》(以下簡稱《綱要》)。在綱要的第三十八章：持續改善環境質量中，提出了積極應對氣候變化、落實2030年應對氣候變化國家自主貢獻目標，制定了2030年前“碳排放達峰”行動方案。完善能源消費總量和強度雙控制度，重點控制化石能源消費。錨定努力爭取2060年前實現“碳中和”。于是“碳達峰”“碳中和”等概念逐漸進入大家的視野。

與其他城市公共交通工具相比，城市軌道交通(擠地鐵)具有低能耗、高動力、速度快、安全性能好等特點，在節能減排方面具有很大的優勢。在同樣的運能條件下，軌道交通消耗的能源要遠小于其他交通方式。因此，城市軌道交通必將成為未來國家基礎設施建設的重要部分，得到大力發展。

3 地鐵隧道清潔市場定位

3.1 市場概念

地鐵隧道清潔市場是重點針對地鐵隧道等軌道交通的日常清潔需求而產生的市場，具有清潔時間受限、清潔空間狹窄、清潔效率要求高等特點。近年來，地鐵建設逐步趨于規范，也更加注重乘客的安全問題，絕大多數地鐵都在站臺內安裝了全封閉站臺門，既能保證乘客的安全，也能有效減少地鐵隧道內殘存的垃圾。因此，隧道內各種塑料瓶、塑料袋、報紙等固體廢棄物已不再普遍，只有某些高架區間會存在落葉等輕質垃圾堆積。然而，大部分地鐵隧道位于地下，污物只能隨著運營時間持續堆積，無法消散，其中灰塵為主要污染源。由于白天屬于地鐵運營時段，無法進行清理，地鐵清潔人員需要在夜間對地鐵中的灰塵進行集中清理工作，工作時間有限，日夜顛倒，容易對清潔人員的身體健康造成影響，因此地鐵隧道清潔設備的進一步研發刻不容緩，具有極大的發展潛力。

3.2 需求分析

地鐵隧道等軌道交通清潔設備的應用場景，一般具有以下共同特點：清潔時間受限制，主要集中在晚上地鐵停運后至第二天首班地鐵發出前，屬于深夜至凌晨階段，操作人員的工作時間晝夜顛倒，對工人的身體健康造成一定的危害；清潔空間大小有限，軌道交通大部分位于地下，隧道大小有限，因此清潔設備的大小也受到一定限制，同時，在地鐵營運時間內軌道內除地鐵外不能有其他大型設備出現。

結合以上特點，對清潔設備的要求主要有：清潔效率高，能夠在限定的時間內完成高質量的清潔任務；設備體積應適應具體隧道的大小，并能盡量向輕型化小型化發展，盡量做到可人工搬運；操作技術難度不高，便捷易上手，等等。

4 地鐵隧道清潔市場規模

文章通過分析國內軌道交通配屬車輛數、軌道交通運營里程數以及軌道交通客運量來對市場規模進行分析。

表1 2010—2019年國內城市軌道交通相關指標變化[4]

圖1 2010—2019年全國軌道交通配屬車輛數變化[4]

圖2 2010—2020年全國軌道交通運營里程變化[4]

圖3 2010—2019年全國軌道交通客運量變化[4]

由上述圖表可知，從2010年以來，軌道交通配屬車輛數、軌道交通運營里程數以及軌道交通客運量均穩步上升。截至2020年年底，全國地鐵運營總里程已達到7978.19 千米，日均客流量高達6492萬人次，全國地鐵行業正處于高速發展階段。未來，國內外軌道交通必將進一步發展，地鐵隧道清潔市場的規模也將隨之進一步擴大。

5 地鐵隧道清潔市場現狀分析

5.1 地鐵隧道清潔方法介紹

地鐵隧道與普通公路隧道不同，有很多內部支架管線和各種各樣的專業設備，同時也布置了大量地面軌道枕木、軌道、軌旁設備及軌道下設備。滾刷式化學清洗方式和高壓水射流技術更適合普通公路隧道的清洗，而對地鐵隧道的情節來說不夠合適。

目前國內地鐵隧道清潔主要有3種方式，分別是吸塵式清潔、人工清掃和噴水式清潔。

吸塵式清潔，就是通過使用吸塵裝置來收集和保管隧道內的灰塵，以此達到凈化隧道環境的目的。這種方法一般需要專用的隧道清潔車來完成清潔。

人工清掃具有清理固體垃圾更方便的優點，但顯然存在工作效率低、勞動強度大的問題，對于國內地鐵的主要污染物——灰塵類垃圾的清潔效率也很低。同時地鐵大多從早上5點左右持續運營至晚上23點左右，運營空窗期短、維護量大。若采用人工清掃方式，清潔人員需要在半夜及凌晨工作，不利于身心健康，且人工費用也較高。因此，采用專業設備進行地鐵隧道的清潔是大勢所趨。

噴水式清潔，主要以高壓水清洗，作業范圍為隧道墻壁、軌道、軌底和軌道扣件。需要注意的是，在噴水式清潔后需要采取措施回收污水，否則，污水會經過隧道內的排水溝排入污水池。但排水溝無法保證排水順暢，若排水不暢，灰塵會在排水溝內形成淤泥，造成二次污染與排水堵塞。

5.2 現有產品介紹

5.2.1 國外產品現狀

(1)英國隧道清潔車。英國是世界上最早研制并使用隧道清潔車的國家，該國研制的隧道清潔車能清洗地鐵隧道內的路基、隧道壁、道床以及隧道壁上電器元件上附著的灰塵污泥，但是在清洗時該車速度極低，還必須配備一臺專用的液壓動力機車。該車包括2輛電動車、2輛濾清車、1輛吸收車共5輛組成的固定編組列車。總車結構與地鐵類似。顯然，該車具有長度較長、運動笨重的缺點。

(2)美國隧道清潔車。美國紐約地鐵采用的隧道清潔車名為VakTrack真空吸塵車。該車的主要工作方式為高壓吹塵與吸塵，對于隧道內部堆積塵土、飛塵以及輕型垃圾有較好的清理效果。該車共分為五節吸塵列車，所有列車均由一個獨立的車頭提供動力，每年可清除80噸垃圾，列車運行速度可達40英里/小時，能夠吸除軌道兩側40英尺以內范圍的垃圾。該隧道清潔車采用真空吸塵方式對地鐵隧道進行清理，清潔效果良好，但是共分為五節列車，仍然存在結構笨重、體積龐大、成本昂貴的問題。

(3)德國隧道清潔車。德國地鐵采用的是斯沃林公鐵兩用設備公司生產的公鐵兩用隧道清潔車，能夠實現公路鐵路兩用形式，而且配備有高壓水清潔系統和壓縮空氣清潔系統。清潔過程可以分為初步清洗、主要清洗和真空吸除3個步驟，能夠將清潔后產生的污水吸出，避免污水殘留在隧道內造成二次污染。該隧道清潔車集合了噴水式清潔和吸塵式清潔兩種方式，在國內地鐵已有引進，但是也有體積龐大、身形笨重的缺點，且對于入軌和出軌問題仍沒有良好的解決方式。

5.2.2 國內產品現狀

(1)江蘇紫光集團隧道清潔車。我國江蘇紫光集團對于地鐵隧道清潔車的研究屬于開拓者地位，其研制的JDSQ隧道清潔機車能夠清潔隧道內部表面、固定于隧道內部的電子設備、供電用接觸網、軌道路基及絕緣子等。成都地鐵2號線已對于該產品進行了實際應用及市場推廣。該車設置高壓射流清理，全斷面吸吹式除塵及真空吸附灰塵功能，將多種清掃功能集成。該車主要由電機組、平板車、水罐、高壓水泵、路基清洗設備、隧道斷面清洗設備和各部分的連接管路組成。但該車對于排水溝殘留的固體廢棄物清潔效果較差，同時也設置兩節車身，體積較大，身形笨重，成本高昂。

(2)湖北襄陽金鷹廠隧道清潔車。湖北襄陽金鷹廠對于隧道清潔車的研究主要集中于隧道清洗車，即高壓射流清理。其主要代表產品為SQX-1金鷹軌道清洗車，該清洗車主要由柴油發電機組、車體、水管、高壓水泵單元、軌道清洗裝置和水管路組成。該設備最大的問題類似于江蘇紫光集團JDSQ隧道清潔機車，對于排水溝殘留的固體廢棄物的清潔效果較差。此外，SQX-1金鷹軌道清洗車仍然采用大型動力設備驅動，成本昂貴，重量較高。

(3)重慶地鐵隧道清潔車。重慶地鐵于2013年對地鐵隧道清洗設備進行了進一步的引進與運用，該設備主要由中鐵電氣化局城鐵公司和西南交通大學共同研制。重慶地鐵六號線二期運營清理過程中已實際運用該設備。該設備可代替清洗工人完成軌道路基、壁面、排水溝等清洗任務，改進了JDSQ隧道清潔機車與SQX-1金鷹軌道清洗車對于排水溝固體廢棄物清潔效果不佳的問題。該車需要由牽引車牽引進行清掃，持續工作時間可達到1～2小時，效率較高。同時，該車能夠節約大約14倍的人工成本，具有較好的經濟效益。該清潔車雖然在清潔效果和成本方面有所改進，但是仍然采用牽引車牽引，對于清潔車如何入軌/出軌這個問題仍然沒有進行有效的處理。

(4)濟南軌道交通裝備有限責任公司隧道清潔車。此外，目前國內擁有隧道沖洗技術的公司還有濟南軌道交通裝備有限責任公司，其研制的TCV隧道清潔車在總結國外隧道清潔車技術的基礎上進行了自主研發。該車主要組成部分有牽引系統、高壓水流系統、儲水系統、污物回收存放系統和電源系統等。該車主要清潔方式為高壓水沖洗、毛刷滾刷、真空回收及隔膜泵吸污?？傮w清潔效果好且性價比較高，還具有操作方便、維修快捷的優點，但是仍存在結構過于笨重的問題，在進出軌道方面存在困難。

5.2.3 國內外研究現狀概論

國外對于隧道清潔車的使用較早，由于在早期，地鐵行業并未像如今這樣發達，隧道清潔車多數采用兩用型設計，可同時清理地鐵隧道、火車鐵路、公路等。其主要清潔方式為噴水清理和吸塵清理，對于特定污物清潔效果較為良好，但是均存在一定的清潔死角。此外，國外的隧道清潔車大多體積非常龐大，成本昂貴，同時采用大型動力設備，存在一定的安全隱患。

相比國外，國內對于隧道清潔車的使用起步較晚。同時，這也讓國內眾多企業得以跳過摸索期，在國外對于隧道清潔車設計的經驗基礎上加以獨立設計。相比國外，國內尖端企業對于清潔死角問題和清潔污物種類問題已經進行了有針對性的改進，在清理效果上做到全球領先。但是，國內隧道清潔車仍屬于大型清潔車，體積龐大、成本昂貴、身形笨重，需要耗費大量資金用于車輛保養以及車輛入軌、出軌。

5.3 行業痛點

通過分析國內外現有產品可以得出結論，目前地鐵隧道清潔市場具有以下6個行業痛點。

(1)國內外現有產品基本全部為大型地鐵隧道清潔車，分為多節車廂，長度較長、體積龐大、身形笨重。

(2)現有產品大部分需要牽引車牽引作為動力，結構過于笨重，在進出軌道方面存在困難，需要占用大量人力與能源資源。

(3)雖然國內尖端企業已經對清潔死角問題和清潔污物種類問題進行了有針對性的改進，但現有產品在清潔過程中大多仍存在清潔死角，無法全方位對地鐵隧道進行清潔，清潔效果不佳。

(4)在清洗時，大部分清潔車行駛速度較低，清潔工作效率低，無法保證在有限的停運時間內完成大量清潔任務。

(5)現有產品大多使用油氣動力驅動，但由于地鐵隧道密布高壓線路，油氣動力易造成安全隱患。

(6)現有地鐵隧道清潔車大多成本昂貴、維修成本高、經濟效益較低，給各大地鐵運營公司帶來了較大的資金壓力。

5.4 未來發展方向

經過對行業痛點的分析，并結合國家發展政策，地鐵隧道清潔在未來應向以下方面謀求進一步發展。

(1)產品輕型化。雖然國內外現有產品均為大型地鐵隧道清潔車，但顯然，大型地鐵隧道清潔車身形笨重、價格昂貴、能耗較高，具有較大缺點。輕型化、小型化的產品不僅能夠大幅度降低成本，還能節約能源消耗，符合國家“節能減排、節約能源、合理用能”的方針政策，而且有利于清潔車進出軌道的實現。

(2)清潔高效化。產品應該努力提升清潔效率，在地鐵營運有限的空窗期內達到要求的清潔效果。

(3)功能多樣化。在“一物多用”成為新潮流的今天，地鐵隧道清潔設備也不能將功能局限在地鐵隧道清潔內，而應該謀求功能的多樣化。例如，在疫情常態化的今天，將紫外線消毒融入基礎功能中；在清潔過程中實現對鐵軌狀態的實時檢測，等等。

(4)操作便捷化。國內外現有產品大多存在操作復雜、操作人員培養學習成本高的問題。因此，未來的產品應該以操作便捷化為目標，在操作面板外觀上進行改進，以降低操作人員的知識水平要求與培養成本，也同時降低誤觸操作發生的可能性。

(5)成本合理化。對于各大地鐵運營公司來說，經濟效益始終是放在第一位的。而現有產品大多存在成本高昂難以承擔、維修成本高的問題，因此，降低成本、成本合理化是未來重要的發展方向之一。

6 結語

我國地鐵隧道行業起步較晚，但是作為綠色、清潔且方便的交通方式，逐漸成為中國城市居民更加喜愛的出行選擇。近年來，全中國城市化進程迅速，大量人口涌入一二線發達城市，導致城市地面的車流量大大增加，易造成車輛擁堵、車禍、居民出行困難等問題。在這種情況下，地鐵很好地緩解了地面的交通壓力，給城市居民生活帶來了巨大的便利；同時，作為公共交通的重要組成部分，地鐵為國家節能減排政策戰略做出了巨大的貢獻。地鐵行業必將在未來進一步發展，成為城市居民主要的出行方式之一。

在大型一線城市中，地鐵線路四通八達，給地鐵隧道清潔帶來了巨大的市場，隨著城市化的發展，二三線城市也將出現城市人口與車流量的大幅增加，將成為地鐵隧道清潔的潛在市場。文章首先定義了地鐵隧道清潔市場的市場概念，并從歷史、現狀、前景三個角度分析了地鐵隧道發展，也進行了市場規模的介紹。其次對現有產品、行業痛點、未來發展方向進行了分析，并得出相應結論。

地鐵隧道的清潔是城市軌道交通必不可少的一部分，也是構建便捷良好的城市交通網的重要組成部分，是提升人們出行體驗必須解決的問題。各研發團隊在解決傳統地鐵隧道清潔車具有的清潔效率低、成本高、結構笨重并存在一定安全隱患的同時，也應該探索地鐵隧道清潔設備的新功能和新方向。堅持效率、成本、體型多方面協調完善，做到服務升級，并在“新四化”的趨勢下實現產品的功能升級。