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市域快速轨道系统两种不同制式投资

刘海洲

（重庆市交通规划研究院,重庆 400020）

摘要：分析了市域快速轨道系统采用交流25KV供电的市郊铁路动车组和直流1500KV供电的城市轨道交通制式,在供电模式、信号闭塞、土建工程、车辆造价等四个方面的对比分析,总结得出,市郊铁路和城市轨道都能承担轨道快线功能（设计速度140公里/小时及以下）.市郊铁路在供电制式、信号两个方面投资比城市轨道相对较省,但在隧道土建、车辆造价两个方面比城市轨道贵得多.市郊铁路一旦进入城市核心区,由于基本下线路、发车间隔小带来的配车数量增加,费用要高得多.

关键词：市域快速轨道；直流；交流

中图分类号：F83

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.05.047

目前随着城市化进程的不断加快,市域快速轨道系统已经逐渐开始出现.按照140km/h以下的设计速度,市域快速轨道系统可以采用交流25kV供电的市郊铁路动车组和直流1500KV供电的城市轨道交通制式.两种制式在投资方面的主要区别体现在供电模式、信号闭塞系统、土建工程、车辆制式等四个方面.本文以一条穿越城市中心区的市域快速轨道线路（设计速度140公里/小时,平均站间距5公里左右、80%为地下线路）为例,分析两种不同制式投资情况.

1供电模式

一般来说,市郊铁路市郊铁路采用交流供电、城市轨道采用直流供电模式.这是和市郊铁路和城市轨道所服务的不同客流特征需求所决定的.直流供电最大的优势是起、制动性能好、加减速快、调速范围广、稳定性能好适合城市轨道小站间距、速度低、需要频繁起制动的特征；而交流供电最大的优势是提供车辆速度高,比较适合市郊铁路这种大站间距、不需要频繁起制动的客流特征,而且供电距离长,适合长距离供电,节约投资.

具体运营费用差异：

（1）目前市郊铁路采用单相工频交流25kV牵引供电系统,牵引变电所主变压器容量多为20～60MVA（高铁为30～60MVA）,运行采用1主1备方式,这样可大幅度的提高变压器负荷率,减少变压器损耗.

（2）交流制牵引变电所间距为50km左右,比直流制主变电所（间距约10km）增长了5倍以上,大大减少了变电所的数量和投资.目前,铁路变电所根据容量不同,每座变电所的造价约2500万元（高铁）,而直流制每座主变电所造价约1500万元,但因主变电所数量增加以及二次降压整流,所以直流制变电所的总投资（折算成每公里线路）将远超交流制.

（3）交流接触网比直流接触网的结构更为简单,导线、支柱数量及其容量要小得多,牵引网截面积小.交流接触网的接触线一般一根即可满足载流需要,承力索可采用钢绞线；而直流制的接触网因电流大要满足载流需要,接触线往往需2根,承力索多采用导流较好的铜绞线,甚至还要加设铜加强线（辅助线）.交流接触网支柱间隔约50m,锚段长1500m左右,支柱数量较小等指标均优于直流接触网,由此可节省接触网投资.

根据测算,交流供电每公里投资比直流供电节约0.12亿元/公里左右.

2关于信号闭塞

一般情况下,采用自动闭塞的信号系统制式可分为以下三种方式：

2.1固定闭塞

固定闭塞在轨道交通历史上有着广泛及非常成熟的应用,可实现150s的最小追踪间隔.

2.2准移动闭塞

准移动闭塞能实现85～90秒的最小追踪间隔,技术上基本与固定闭塞相似,但其闭塞长度有所减小.因两者的设计本质一样,许多系统应用上也称其为特异的固定闭塞系统.

2.3移动闭塞

由于轨道信号系统引进CBTC技术,移动闭塞可实现75～90秒甚至更小的追踪间隔.

由此可见,虽然移动闭塞能实现更小的追踪间隔,但固定闭塞已足以满足目前市郊铁路的运营需求和发车间隔.因此目前国内大多数铁路动车制式的市郊铁路基本选用基于TRAINGUARD TM的固定闭塞形式信号系统,且采用相似的车载及轨旁设备.

根据测算,移动闭塞投资约1100万/公里,固定闭塞投资约200万/公里.市郊铁路每公里投资比城市轨道节约0.09亿元/公里.

3土建工程

3.1直流供电隧道投资

根据目前国内城市轨道交通建设经验,一般设计速度在100km/h时,盾构隧道断面内径5.4-5.5m,外径6-6.2m.设计速度在120km/h时,结合隧道空气动力学的风阻效应和已有工程实践经验,120km/h以上的行车速度需选择内径6.0m、外径6.7m的盾构隧道断面,经测算,内径6.0m的隧道断面每延米单线投资约6万左右.

3.2交流供电隧道投资

采用25kV交流供电制,电压等级高,绝缘距离增加,导致隧道断面相对增大,在阻塞比相同的条件下,动车组要求的隧道断面增大,所以,相对直流供电制式车辆来说要求的隧道断面增大.本次市郊铁路140km/h设计速度选择,盾构隧道断面内径8.1m、外径9.0m.根据测算,内径8.1m的隧道断面每延米单线投资约10万左右.

按线路80%为地下线路测算,市郊铁路每公里投资比城市轨道多0.64亿左右.

4关于列车车辆

地铁系统车辆单价约700万元/辆（B型车、As型车）~800万元/辆（A型车）；单轨系统车辆单价约800万元/辆；120km/h以上的城市轨道车辆单价约850万元/辆.市郊铁路：以CRH6为例,造价约1200万元/辆.按市郊铁路动车组一列车8辆编组计算,一列车造价为9600万,城市轨道车辆8辆编组仅为6800万.一般来说,要达到5分钟的发车间隔,一公里线路需配1列车.市郊铁路每公里投资比城市轨道多0.28亿左右.

5结论

按同样一条穿越市中心的市域快速轨道线路,80%为地下线路,计算市郊铁路和城市轨道两种制式的投资对比可知,市郊铁路投资比城市轨道每公里增加投资约0.7亿元左右,在多出来的投资中,土建隧道投资占90%左右.即如果该线路多为地下线路,则选用市郊铁路明显不经济,如果该线路多为高架地面线路,则两种方式投资相差不大.

参考文献

［1］曾志长.市域铁路两种牵引供电制式工程投资对比分析［J］.铁路工程造价管理,2013,(9).

［2］李乾.市域轨道交通牵引供电制式选择的若干问题研究［D］.成都：西南交通大学,2015,(5).

［3］尹仁发.都市圈轨道交通车辆选型研究［J］.铁道标准设计,2013,（4）：135139.

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