市域铁路供电系统制式选择分析

张建华，张天白，王贵国，张华

(中车唐山机车车辆有限公司，河北唐山063035)

市域铁路供电系统制式选择分析

张建华，张天白，王贵国，张华

(中车唐山机车车辆有限公司，河北唐山063035)

随着城市化的发展，市域铁路系统面临着巨大的发展空间，就市域铁路系统发展中面临的供电制式选择这一问题进行了分析，介绍了市域铁路系统供电制式的分类，分析制式选择的影响因素，在此基础上提出了市域铁路系统选择的原则。

市域铁路;制式选择;影响因素

1 前言

近年来，我国城镇化进程不断推进，城市的空间结构不断的发生巨大的变化:由原有的单中心城市向未来的多中心城市演化，中心城区与外围新城区或组团间的交通需求也不断的增长。市域铁路作为一种节约资源、环境友好、安全而便捷的大容量公共交通方式，已成为一个解决公共交通需求的重要而有效的途径。

一般认为，市域铁路是指在市域范围内，连接中心城区与市域内其他城镇或郊区的新城，主要为市域范围中心城区与其他城镇或郊区的新城之间的客流提供的一种大容量、快速的公共交通服务，并一定程度上实行公交化运营的铁路系统。在城市公共交通分类标准CJJ/T114－2007中，将市域铁路纳入城市轨道交通系统;随着经济的发展，市域铁路与周边城市的市域铁路衔接，又会构成城际铁路。市域铁路介于城市轨道交通与城际铁路之间，极有必要对其系统制式的选择进行分析和探讨。

2 市域铁路系统的制式分类

系统制式主要指系统所采用的牵引供电系统和车辆选型。

交流制式:牵引供电系统采用25 kV交流制，车辆选型采用市域动车组。运营速度一般在120 km/h以上，其速度等级、牵引制动性能、定员、车内设施等适用于运营线路相对较长、速度目标值要求较大、站间距较大、起停要求不高的城际或市域铁路。

直流制式:牵引供电系统采用直流1 500 V或750 V供电，车辆选型采用A或B型车。以A型地铁为参照车型，运营速度一般在80～120 km/h，能够升级到140～160 km/h，其速度等级、牵引制动性能、车内设施等适用于线路较短、站间距较小、快起快停、公交化运营的城市轨道交通。

双流制式:采用交流制式和直流制式两种牵引供电系统。双制式动车组适用于AC25 KV线路与DC1500 V线路之间跨线运行的一种动车组，当新设计施工的线路与既有线路供电制式不同、但仍要与既有线路实现跨线运行时所采取的一种兼容措施和方案。

表1 不同供电制式主要特点比较表

3 市域铁路系统制式选择的影响因素

3.1 线网规划意图

(1)若城市规划区域内，有城市轨道交通系统，同时所在城市群内有独立规划的城际轨道交通网，市域铁路的功能定位变非常明确，从系统兼容的角度，更偏向于采用城市轨道交通网的直流制式;

(2)若城市规划区域内，尚没有城市轨道交通系统，同时所在城市群内亦无独立规划的城际轨道交通网，市域铁路会部分承担城市轨道交通系统的部分功能，同时将来亦将承担城际轨道交通的功能，市域铁路制式的选择更偏向于城际轨道交通网，以便为改造为城际轨道交通留有速度提升的空间。

(3)若城市规划区域内，有城市轨道交通系统，同时所在城市群内无独立规划的城际轨道交通网，需因地制宜分析市域铁路的功能定位，采用哪种制式进行综合比选。

(4)若城市规划区域内，尚没有城市轨道交通系统，所在城市群内有独立规划的城际轨道交通网，需因地制宜分析市域铁路的功能定位，采用哪种制式进行综合比选。

3.2 速度目标值方案选择

我国大多数的大中城市外围的新城大部分位于距中心城区50～70 km的范围内，100～160 km/h速度目标值基本可以满足1 h通勤圈的交通需求。

为满足1 h通勤圈的需要，速度目标值的选择受线路长度，平均站间距等因素的影响。通常情况下，市域铁路线路长度在35～100 km，平均站间距在2～10 km。因此，为选择合适的速度目标值，可就100、120、140、160 km/h等多种速度目标值方案进行方案比选。就其中满足时间目标值要求，列车运用效率(列车以目标速度运行的距离占全程的比例)高的进行选择。

3.3 工程投资分析

(1)供电系统投资。对于新建线路，一般采用单一供电制式，因此，本文主要对交流、直流这两种供电制式进行对比分析。就供电系统投资而言，交流制式变电所供电范围为30～80 km，一般就市域铁路而言，长度大多不会超过100 km，2座变电所就可以满足要求;直流制式变电所供电范围为2.0～4.5 km，需要设置主变电所数座，直供牵引变电所数十座，而变电所是供电系统的主要部分，对投资影响极大。结合工程实践及综合比较而言，仅就供电系统而言，直流供电系统约为交流供电系统的2倍，交流供电制式具有明显优势。

(2)隧道工程投资。25 kV交流供电制式的电压等级高，所需的绝缘距离要增加，导致隧道断面相对增大;交流供电制式大多采用动车组车辆，而动车组车辆相对A/B型车辆的断面要大，在阻塞比相同的条件下，动车组要求的隧道断面较大，所以，相对直流供电制式+A/B型车辆来说，交流制式的动车组车辆要求的隧道断面要大。直流供电隧道工程投资具有明显优势。

(3)车辆价格。供电制式的不同影响动车组的成本，一般情况下交流制式的动车组成本更高一些，因交流供电与直流供电相比，需要增加牵引变压器，同时牵引变流器也要增加中间直流供电环节，故动车组成本高于直流制式。

3.4 运营成本

交流供电系统需要的变电设施较少、定员也就相对较少，电能损耗相应减少，直流供电系统主变电所和牵引变电所数量较多、定员也相对多;电能损耗相应增大。综合而言，交流供电系统运营维护成本更低。交流制式车辆车载设备较多，因此维护成本较高，但影响程度不大。

4 市域铁路系统制式选择原则

在市域铁路系统制式的选择原则中，首先应当满足和实现线网规划意图，适应项目特点，服务于城市与经济发展的需要，在此前提下，选定合适的速度目标值。在两种制式均满足线网规划意图及速度目标值的前提下，进行工程投资分析和运营成本方面的比较，但工程投资不是线路选择的决定因素，但可以作为重要的参考因素。

［1］闵国水.关于市域铁路系统制式选择的探讨［J］.中国铁路，2014，(12).

［2］喻文球.温州市域铁路网系统制式研究［J］.铁道工程学报，2014，(3).

［3］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).

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作者简介:张建华，工程师。