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1911年，在修筑粤汉铁路铺设长沙至武昌的铁轨期间，盖起了小吴门火车站；抗日战争时期，小吴门火车站化为一片瓦砾；中华人民共和国成立后，对小吴门火车站逐年改造；1975年7月，长沙新车站破土动工；1977年7月1日，长沙站成通车；2015年，长沙站进行了改造。

据2000年出版的《湖南五十年大事记述》显示，长沙站由站场、站房、广场3大部分组成；一次可同时容纳旅客6000人候车。2015年改造后的长沙站总面积达6.8万平方米，设7台16线。

2021年12月30日，湖南省委副书记、省长毛伟明主持召开会议，专题研究长沙火车站连接武广高铁方案。

自助购票

2013年1月，长沙站购入5台自动售票机。

2017年4月，长沙站在第二售票厅增设15台取票机。

便民设施

自助进站

2017年春运期间，长沙站投入使用了2台自助进站闸机。旅客通行需停留两次，第一次进行票、证验证；随后旅客进入第二道闸口，停留进行“人脸识别”。“证、票、人”识别通过后进站。全程一般6秒左右即可进站。4月，长沙站再次投入10台优化版“票证人自助核验闸机”。

取票、进站、换乘

2017年春运，车站进站口外搭建临时进站雨棚为排队进站的旅客遮风挡雨；在做好窗口、互联网购票、电话订票、代售点售取票的基础上，新增自动取票机进校园、集中办理学生团体票等售取票方式；完善车站与地铁、公交等交通方式的接驳方案，针对站内换乘，合理设计流线，将普速场三候车室旁通道改建成城际候车通道，在连通普速场与城际场的地道内安装隔断伸缩门和卷闸门、单向门等设备设施，实现了普铁与城铁快捷换乘。

触摸屏终端

2017年春运，长沙站在售票厅与候车大厅安装了7台触摸屏终端，开发并使用线下旅客服务评价系统，该系统集查询列车正晚点、候车地点、特色服务、客服评价、客服投诉、应急求助等功能于一体，为旅客提供全面的候车信息，同时面向社会对车站工作人员的服务质量进行监督。

客运流量

1973年，根据铁路部门的统计，长沙站年发送旅客人数达到312万人。

2015年9月25日至10月7日共13天期间，长沙站普铁累计发送旅客77.8万人，同比下降7.9%。

2017年40天春运，长沙站累计发送旅客158.6万人，同比增长11.6%。中秋、国庆小长假期间普铁发送旅客81.55万人（日均7.96万人），同比增加11.77万人，增长16.87%。最高峰日10月1日创历史新高，发送12.6万人，同比增加1.28万人，增长11.26%。

2018年春运，长沙站发送旅客182.97万人次，同比增加24.39万人次，增长15.38%。节前高峰2月10日发送5.95万人次，同比增加1.14万人次，增长23.77%。节后高峰3月3日发送6.21万人次，同比增加1.23万人次，增长24.78%。

2020年中秋国庆小长假11天里，长沙站发送旅客78万人次，到达旅客75万人次。

2021年国庆黄金周期间（9月28日至10月8日），长沙站发送旅客94.6 万人，日均发送 8.6 万人，最高峰10月 1日当天发送旅客14.5万人次，其中普铁发送9万人次、城际发送5.5万人次。

2022年国庆小长假期间（9月28日至10月8日）发送旅客60万人，日均发送5.4万人，最高峰10月1日发送旅客9万人。

2023年春运，长沙站发送旅客181万人次，日均发送4.5万人，同比增加7.6万人次，增幅4.4%。客流高峰日为节前1月17日至1月19日、节后1月28日、2月6日，每日发送旅客约6万人次。暑运62天累计发送430.2万人次。

2024年春运，长沙站发送旅客262万人，日均发送旅客6.6 万人，同比增加66.1万人，增幅33.7%，客流高峰日预计发送旅客11万人。“五一”小长假累计发送96万人次。

2025年春运，长沙火车站日均开行列车425列，平安运送旅客549.3万人次，日均13.7万人次，其中发送旅客281.8万人次，到达旅客267.5万人次，发送旅客同比2024年春运增长3%。

“党员应急处置队”、“党员流动服务队”、“志愿者服务队”

2017年国庆、中秋小长假，在旅客出行高峰期，车站成立了 “党员应急处置队”和“党员流动服务队”，50名中国共产党党员轮流在客流高峰期维持现场秩序，为旅客进站候车乘车提供优质服务；成立“志愿者服务队”，组织400余名高校青年志愿者在长沙站内开展青年志愿服务，满足不同旅客群体的特殊需求。

“爱心妈妈屋”、“小勇爱心驿站”、“芙蓉温馨岗”

2017年春运，车站在用好现有重点旅客候车室的同时，设置了“爱心妈妈屋”，为哺乳期旅客提供私密的候车环境。同时用好“小勇爱心驿站”、“芙蓉温馨岗”两个服务平台，为旅客提供春运资讯、候车引导、业务咨询、遗失物品认领等服务。

爱心接力链接式服务

2017年春运，车站对于到需要辅助器械出行的特殊重点旅客，工作人员和重点旅客通过“爱心接力”标志，从买票、进站、乘车、出站全流程享受专人帮扶、专用辅助器械、无障碍通道、站车交接等爱心链接式服务。

政治意义

1975年长沙新建火车站时，正是“文化大革命”期间，有比较特殊的政治意义，上级部门要求长沙站的造型能表达”星星之火可以燎原”这一主题思想。万里部长建议设计要体现毛主席早期革命纪念地的概念，还要体现交通建筑的特点，而且提出必须要有个钟楼。

车站的火炬这一元素就有了比较特殊的政治意义：湖南是毛主席的家乡，长沙又是毛主席早期从事革命活动的城市，火炬代表“星星之火”的源头，体现着“星星之火，可以燎原”的思想。