刘海洲
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，由于基本走地下线路、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.16723198.2017.05.047
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。即如果该線路多为地下线路，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
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