市域鐵路供電系統制式選擇分析

張建華，張天白，王貴國，張華

(中車唐山機車車輛有限公司，河北唐山063035)

市域鐵路供電系統制式選擇分析

張建華，張天白，王貴國，張華

(中車唐山機車車輛有限公司，河北唐山063035)

隨著城市化的發展，市域鐵路系統面臨著巨大的發展空間，就市域鐵路系統發展中面臨的供電制式選擇這一問題進行了分析，介紹了市域鐵路系統供電制式的分類，分析制式選擇的影響因素，在此基礎上提出了市域鐵路系統選擇的原則。

市域鐵路;制式選擇;影響因素

1 前言

近年來，我國城鎮化進程不斷推進，城市的空間結構不斷的發生巨大的變化:由原有的單中心城市向未來的多中心城市演化，中心城區與外圍新城區或組團間的交通需求也不斷的增長。市域鐵路作為一種節約資源、環境友好、安全而便捷的大容量公共交通方式，已成為一個解決公共交通需求的重要而有效的途徑。

一般認為，市域鐵路是指在市域范圍內，連接中心城區與市域內其他城鎮或郊區的新城，主要為市域范圍中心城區與其他城鎮或郊區的新城之間的客流提供的一種大容量、快速的公共交通服務，并一定程度上實行公交化運營的鐵路系統。在城市公共交通分類標準CJJ/T114－2007中，將市域鐵路納入城市軌道交通系統;隨著經濟的發展，市域鐵路與周邊城市的市域鐵路銜接，又會構成城際鐵路。市域鐵路介于城市軌道交通與城際鐵路之間，極有必要對其系統制式的選擇進行分析和探討。

2 市域鐵路系統的制式分類

系統制式主要指系統所采用的牽引供電系統和車輛選型。

交流制式:牽引供電系統采用25 kV交流制，車輛選型采用市域動車組。運營速度一般在120 km/h以上，其速度等級、牽引制動性能、定員、車內設施等適用于運營線路相對較長、速度目標值要求較大、站間距較大、起停要求不高的城際或市域鐵路。

直流制式:牽引供電系統采用直流1 500 V或750 V供電，車輛選型采用A或B型車。以A型地鐵為參照車型，運營速度一般在80～120 km/h，能夠升級到140～160 km/h，其速度等級、牽引制動性能、車內設施等適用于線路較短、站間距較小、快起快停、公交化運營的城市軌道交通。

雙流制式:采用交流制式和直流制式兩種牽引供電系統。雙制式動車組適用于AC25 KV線路與DC1500 V線路之間跨線運行的一種動車組，當新設計施工的線路與既有線路供電制式不同、但仍要與既有線路實現跨線運行時所采取的一種兼容措施和方案。

表1 不同供電制式主要特點比較表

3 市域鐵路系統制式選擇的影響因素

3.1 線網規劃意圖

(1)若城市規劃區域內，有城市軌道交通系統，同時所在城市群內有獨立規劃的城際軌道交通網，市域鐵路的功能定位變非常明確，從系統兼容的角度，更偏向于采用城市軌道交通網的直流制式;

(2)若城市規劃區域內，尚沒有城市軌道交通系統，同時所在城市群內亦無獨立規劃的城際軌道交通網，市域鐵路會部分承擔城市軌道交通系統的部分功能，同時將來亦將承擔城際軌道交通的功能，市域鐵路制式的選擇更偏向于城際軌道交通網，以便為改造為城際軌道交通留有速度提升的空間。

(3)若城市規劃區域內，有城市軌道交通系統，同時所在城市群內無獨立規劃的城際軌道交通網，需因地制宜分析市域鐵路的功能定位，采用哪種制式進行綜合比選。

(4)若城市規劃區域內，尚沒有城市軌道交通系統，所在城市群內有獨立規劃的城際軌道交通網，需因地制宜分析市域鐵路的功能定位，采用哪種制式進行綜合比選。

3.2 速度目標值方案選擇

我國大多數的大中城市外圍的新城大部分位于距中心城區50～70 km的范圍內，100～160 km/h速度目標值基本可以滿足1 h通勤圈的交通需求。

為滿足1 h通勤圈的需要，速度目標值的選擇受線路長度，平均站間距等因素的影響。通常情況下，市域鐵路線路長度在35～100 km，平均站間距在2～10 km。因此，為選擇合適的速度目標值，可就100、120、140、160 km/h等多種速度目標值方案進行方案比選。就其中滿足時間目標值要求，列車運用效率(列車以目標速度運行的距離占全程的比例)高的進行選擇。

3.3 工程投資分析

(1)供電系統投資。對于新建線路，一般采用單一供電制式，因此，本文主要對交流、直流這兩種供電制式進行對比分析。就供電系統投資而言，交流制式變電所供電范圍為30～80 km，一般就市域鐵路而言，長度大多不會超過100 km，2座變電所就可以滿足要求;直流制式變電所供電范圍為2.0～4.5 km，需要設置主變電所數座，直供牽引變電所數十座，而變電所是供電系統的主要部分，對投資影響極大。結合工程實踐及綜合比較而言，僅就供電系統而言，直流供電系統約為交流供電系統的2倍，交流供電制式具有明顯優勢。

(2)隧道工程投資。25 kV交流供電制式的電壓等級高，所需的絕緣距離要增加，導致隧道斷面相對增大;交流供電制式大多采用動車組車輛，而動車組車輛相對A/B型車輛的斷面要大，在阻塞比相同的條件下，動車組要求的隧道斷面較大，所以，相對直流供電制式+A/B型車輛來說，交流制式的動車組車輛要求的隧道斷面要大。直流供電隧道工程投資具有明顯優勢。

(3)車輛價格。供電制式的不同影響動車組的成本，一般情況下交流制式的動車組成本更高一些，因交流供電與直流供電相比，需要增加牽引變壓器，同時牽引變流器也要增加中間直流供電環節，故動車組成本高于直流制式。

3.4 運營成本

交流供電系統需要的變電設施較少、定員也就相對較少，電能損耗相應減少，直流供電系統主變電所和牽引變電所數量較多、定員也相對多;電能損耗相應增大。綜合而言，交流供電系統運營維護成本更低。交流制式車輛車載設備較多，因此維護成本較高，但影響程度不大。

4 市域鐵路系統制式選擇原則

在市域鐵路系統制式的選擇原則中，首先應當滿足和實現線網規劃意圖，適應項目特點，服務于城市與經濟發展的需要，在此前提下，選定合適的速度目標值。在兩種制式均滿足線網規劃意圖及速度目標值的前提下，進行工程投資分析和運營成本方面的比較，但工程投資不是線路選擇的決定因素，但可以作為重要的參考因素。

［1］閔國水.關于市域鐵路系統制式選擇的探討［J］.中國鐵路，2014，(12).

［2］喻文球.溫州市域鐵路網系統制式研究［J］.鐵道工程學報，2014，(3).

［3］曾志長.市域鐵路兩種牽引供電制式工程投資對比分析［J］.鐵路工程造價管理，2013，(9).

A dissertation on selection and analysis of regional railway power standard

ZHANG Jian－hua，ZHANG Tian－bai，WANG Gui－guo，ZHANG Hua
(Car in Tangshan Locomotive Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan，Hebei 063035，China)

With the fast development of urbanization，more regional railways will be constructed recently.This paper analysises the question of urban－suburban railway standard selection，and introduces the classification of regional railway standard.The influencing factors and the Principles in chosen are also given here.

regional railway;standard chosen;influencing factors

U415

C

1008－3383(2017)04－0172－02

2016－10－21作者簡介:張建華，工程師。