随着“双碳”目标的实施，各行各业都面临着低碳转型、节能减排的挑战。我国目前仍处于轨道交通快速发展阶段，并继续保持增长态势，其能源消耗和碳减排压力仍将与日俱增。氢能作为可再生的清洁能源，已成为轨道交通场景中降低碳排放的有效解决途径之一。

氢能轨道交通的优势：

环境友好、绿色环保：使用氢能源作为动力来源，使用过程中噪音小，相比传统轨道交通更加低碳环保，能有效减少温室气体排放。

高效节能、经济性高：减少了对化石能源的依赖，使用可再生能源，能源利用率相比传统内燃机车更高，且不需要建设传统电气化铁路所需的接触网等设施，降低了建设和运营成本。

“氢能轨道交通采用氢能源作为动力，从全产业链角度来看，更加低碳环保。”西南交通大学氢能及储能技术研究院院长陈维荣指出，“据测算，一列时速160公里的氢能源市域动车，一天跑500公里，一年大概可以减少1万多公斤二氧化碳的排放，减碳效果显著。因此，氢能轨道交通是我国交通领域实现‘双碳’目标的重要手段之一。”

氢能轨道交通凭借其续航长、供电设备投入少、可以降低对传统化石能源的依赖等优势备受关注。

据氢启未来网不完全统计2023年国内企业在氢能轨道交通领域有以下进展

2023年3月2日，保定市河北京车智能制造基地下线国内首列氢燃料混合动力铰接轻轨车。该列车具备全自动驾驶功能，最高运营时速80公里，采用无网供电技术，可以实现和城市轨道交通和市郊铁路的跨网运营，可应用于机场、城郊通勤、景区旅游等场景。

2023年5月，中国中车集团发布氢能源市域列车，最高时速160km/h，可实现600公里超长续航。

2023年6月，中国中车集团首台“宁东号”氢动力机车在山西大同下线。“宁东号”搭载着轨道交通领域最大功率燃料电池系统，装车功率高达800kW，通过动力系统模块化配置可满足2000kW以下不同轮周功率需求，同时具有最大容量270kg的储供氢系统，最长可单机连续运行约190小时。

2023年7月14日，由中车株洲所自主研制的全球首辆氢能源智轨电车在湖南株洲成功装运发车，运往马来西亚，并将在古晋市开展为期3个月的试跑。该氢能列车采用了70MPa储氢系统和大功率燃料电池系统，续驶里程达245公里。

2023年7月18日，中铁武汉电气化局生产制造的氢能源地铁施工作业车在襄阳正式下线。该车采用氢燃料电池与锂电池混合动力系统，由四川荣创新能动力系统有限公司负责提供，设计时速80公里，一次加氢30分钟，可连续运行32小时，可广泛应用于地铁、隧道、矿山等作业领域。

当前企业和研究机构在系统能量管理、故障诊断与寿命预测等方面均已开展了较为深入的研究，可以在多场景进行应用，替代传统内燃机轨道车辆进行作业。

氢能轨道交通的发展还面临以下挑战

技术：氢燃料电池混合动力系统的可靠高效运行是氢能在轨道交通领域应用的关键。轨道交通的运行里程、载重量、运行速度和功率等需求与燃料电池汽车不同，当前的技术发展主要基于已知工况和对既有车型的升级替换，存在车辆性能和实际运营场景需求不匹配的情况。

为更好应用于实际，需结合实时路况信息，应对不同的应用场景和运行需求。

除此之外，燃料电池的寿命远低于轨道交通车辆的设计寿命，同时由于轨道交通车辆的运行功率大，单套氢燃料电池系统无法满足使用需求，需要配备多堆燃料电池作为动力源，系统协调控制难度随之升高。

安全：安全控制也是制约氢能轨道车辆商业化的难点，主要包括加氢安全、储氢安全、氢泄漏处理和整车紧急状态安全，随着仿真技术的进步、测试数据的积累和传感器技术的提升，安全控制技术将进一步发展。

成本：氢能轨道交通车辆可以摆脱接触网系统，节约轨道建设成本，但燃料电池系统寿命较短，在车辆服役期间需要多次更换燃料电池系统，整体运行成本仍高于传统轨道交通车辆。目前降低成本方面的研究主要集中在燃料电池寿命的提升。

此外，氢气成本的降低也会减少氢能轨道交通的运营成本。

基础设施建设：目前的加氢站建设主要针对燃料电池汽车，针对氢能轨道交通加氢站的建设和标准制定较少，而氢能轨道交通的加氢需求相比燃料电池汽车更大，对加氢站的安全性和加注规模要求更高。

发展趋势

1. 高速化与重载化

受限于氢燃料电池的输出功率，其行驶速度相对较低。为了更好地满足乘客需求，高速化是氢燃料电池轨道客运车辆的主要发展方向之一。

目前，我国时速120~160 km的氢燃料电池城际动车组正处于实施阶段，时速160~200 km的氢燃料电池动车组正处于可行性研究阶段。

同时，我国目前也正在对氢燃料电池站场调车和重载机车进行深入研究，提升氢燃料电池机车整体性能，支撑轨道交通的绿色转型。

2. 整车正向设计

后续氢燃料电池轨道车辆需开展正向设计，以性能设计、结构设计、试验测试不断迭代为过程，以设计技术、设计规范、设计软件、数字孪生设计集成为核心，除了响应运行速度、节能环保等市场需求外，更要面向先进技术参数，即高效率、高可靠性、智能化运维等进行整体规划，与现有的轨道车辆研发与生产融合，打造氢燃料电池轨道车辆设计、制造、运维开发一体化能力。

在氢能轨道交通积极发展的同时，也有专家指出，政策层面的扶持不足将会影响企业入局的积极性，另外，新制式的氢能轨道交通车辆过轨审批难的问题也亟待解决。

资料来源：《氢能轨道交通的研究现状与发展趋势》陈维荣，王颖民等