市域快速軌道系統(tǒng)兩種不同制式投資研究

劉海洲

摘要：分析了市域快速軌道系統(tǒng)采用交流25KV供電的市郊鐵路動車組和直流1500KV供電的城市軌道交通制式，在供電模式、信號閉塞、土建工程、車輛造價等四個方面的對比分析，總結(jié)得出，市郊鐵路和城市軌道都能承擔(dān)軌道快線功能（設(shè)計速度140公里/小時及以下）。市郊鐵路在供電制式、信號兩個方面投資比城市軌道相對較省，但在隧道土建、車輛造價兩個方面比城市軌道貴得多。市郊鐵路一旦進(jìn)入城市核心區(qū)，由于基本走地下線路、發(fā)車間隔小帶來的配車數(shù)量增加，費用要高得多。

關(guān)鍵詞：市域快速軌道；直流；交流

中圖分類號：F83

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.05.047

目前隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，市域快速軌道系統(tǒng)已經(jīng)逐漸開始出現(xiàn)。按照140km/h以下的設(shè)計速度，市域快速軌道系統(tǒng)可以采用交流25kV供電的市郊鐵路動車組和直流1500KV供電的城市軌道交通制式。兩種制式在投資方面的主要區(qū)別體現(xiàn)在供電模式、信號閉塞系統(tǒng)、土建工程、車輛制式等四個方面。本文以一條穿越城市中心區(qū)的市域快速軌道線路（設(shè)計速度140公里/小時，平均站間距5公里左右、80%為地下線路）為例，分析兩種不同制式投資情況。

1供電模式

一般來說，市郊鐵路市郊鐵路采用交流供電、城市軌道采用直流供電模式。這是和市郊鐵路和城市軌道所服務(wù)的不同客流特征需求所決定的。直流供電最大的優(yōu)勢是起、制動性能好、加減速快、調(diào)速范圍廣、穩(wěn)定性能好適合城市軌道小站間距、速度低、需要頻繁起制動的特征；而交流供電最大的優(yōu)勢是提供車輛速度高，比較適合市郊鐵路這種大站間距、不需要頻繁起制動的客流特征，而且供電距離長，適合長距離供電，節(jié)約投資。

具體運(yùn)營費用差異：

（1）目前市郊鐵路采用單相工頻交流25kV牽引供電系統(tǒng)，牽引變電所主變壓器容量多為20～60MVA（高鐵為30～60MVA），運(yùn)行采用1主1備方式，這樣可大幅度的提高變壓器負(fù)荷率，減少變壓器損耗。

（2）交流制牽引變電所間距為50km左右，比直流制主變電所（間距約10km）增長了5倍以上，大大減少了變電所的數(shù)量和投資。目前，鐵路變電所根據(jù)容量不同，每座變電所的造價約2500萬元（高鐵），而直流制每座主變電所造價約1500萬元，但因主變電所數(shù)量增加以及二次降壓整流，所以直流制變電所的總投資（折算成每公里線路）將遠(yuǎn)超交流制。

（3）交流接觸網(wǎng)比直流接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更為簡單，導(dǎo)線、支柱數(shù)量及其容量要小得多，牽引網(wǎng)截面積小。交流接觸網(wǎng)的接觸線一般一根即可滿足載流需要，承力索可采用鋼絞線；而直流制的接觸網(wǎng)因電流大要滿足載流需要，接觸線往往需2根，承力索多采用導(dǎo)流較好的銅絞線，甚至還要加設(shè)銅加強(qiáng)線（輔助線）。交流接觸網(wǎng)支柱間隔約50m，錨段長1500m左右，支柱數(shù)量較小等指標(biāo)均優(yōu)于直流接觸網(wǎng)，由此可節(jié)省接觸網(wǎng)投資。

根據(jù)測算，交流供電每公里投資比直流供電節(jié)約0.12億元/公里左右。

2關(guān)于信號閉塞

一般情況下，采用自動閉塞的信號系統(tǒng)制式可分為以下三種方式：

2.1固定閉塞

固定閉塞在軌道交通歷史上有著廣泛及非常成熟的應(yīng)用，可實現(xiàn)150s的最小追蹤間隔。

2.2準(zhǔn)移動閉塞

準(zhǔn)移動閉塞能實現(xiàn)85～90秒的最小追蹤間隔，技術(shù)上基本與固定閉塞相似，但其閉塞長度有所減小。因兩者的設(shè)計本質(zhì)一樣，許多系統(tǒng)應(yīng)用上也稱其為特異的固定閉塞系統(tǒng)。

2.3移動閉塞

由于軌道信號系統(tǒng)引進(jìn)CBTC技術(shù)，移動閉塞可實現(xiàn)75～90秒甚至更小的追蹤間隔。

由此可見，雖然移動閉塞能實現(xiàn)更小的追蹤間隔，但固定閉塞已足以滿足目前市郊鐵路的運(yùn)營需求和發(fā)車間隔。因此目前國內(nèi)大多數(shù)鐵路動車制式的市郊鐵路基本選用基于TRAINGUARD TM的固定閉塞形式信號系統(tǒng)，且采用相似的車載及軌旁設(shè)備。

根據(jù)測算，移動閉塞投資約1100萬/公里，固定閉塞投資約200萬/公里。市郊鐵路每公里投資比城市軌道節(jié)約0.09億元/公里。

3土建工程

3.1直流供電隧道投資

根據(jù)目前國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)經(jīng)驗，一般設(shè)計速度在100km/h時，盾構(gòu)隧道斷面內(nèi)徑5.4-5.5m，外徑6-6.2m。設(shè)計速度在120km/h時，結(jié)合隧道空氣動力學(xué)的風(fēng)阻效應(yīng)和已有工程實踐經(jīng)驗，120km/h以上的行車速度需選擇內(nèi)徑6.0m、外徑6.7m的盾構(gòu)隧道斷面，經(jīng)測算，內(nèi)徑6.0m的隧道斷面每延米單線投資約6萬左右。

3.2交流供電隧道投資

采用25kV交流供電制，電壓等級高，絕緣距離增加，導(dǎo)致隧道斷面相對增大，在阻塞比相同的條件下，動車組要求的隧道斷面增大，所以，相對直流供電制式車輛來說要求的隧道斷面增大。本次市郊鐵路140km/h設(shè)計速度選擇，盾構(gòu)隧道斷面內(nèi)徑8.1m、外徑9.0m。根據(jù)測算，內(nèi)徑8.1m的隧道斷面每延米單線投資約10萬左右。

按線路80%為地下線路測算，市郊鐵路每公里投資比城市軌道多0.64億左右。

4關(guān)于列車車輛

地鐵系統(tǒng)車輛單價約700萬元/輛（B型車、As型車）～800萬元/輛（A型車）；單軌系統(tǒng)車輛單價約800萬元/輛；120km/h以上的城市軌道車輛單價約850萬元/輛。市郊鐵路：以CRH6為例，造價約1200萬元/輛。按市郊鐵路動車組一列車8輛編組計算，一列車造價為9600萬，城市軌道車輛8輛編組僅為6800萬。一般來說，要達(dá)到5分鐘的發(fā)車間隔，一公里線路需配1列車。市郊鐵路每公里投資比城市軌道多0.28億左右。

5結(jié)論

按同樣一條穿越市中心的市域快速軌道線路，80%為地下線路，計算市郊鐵路和城市軌道兩種制式的投資對比可知，市郊鐵路投資比城市軌道每公里增加投資約0.7億元左右，在多出來的投資中，土建隧道投資占90%左右。即如果該線路多為地下線路，則選用市郊鐵路明顯不經(jīng)濟(jì)，如果該線路多為高架地面線路，則兩種方式投資相差不大。

參考文獻(xiàn)

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