基于温州市域铁路供电制式选型的思考

基于温州市域铁路供电制式选型的思考

张 威 陈继渊

温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司运营分公司，浙江 温州 325000

摘要：目前我国城市轨道交通牵引供电制式以DC1500V上部悬挂接触网为主，少部分线路采用DC750V三轨供电制式，国铁均采用单相AC25kv供电。温州市域铁路作为全国首条市域铁路，在前期设计阶段尚无行业标准可供参考，采用何种供电制式也成为决策过程中的一个重要讨论内容。

关键词：市域铁路；供电制式；接触网；第三轨；AC25kv

0 引言

我国在市域铁路建设方面遵循的原则是市民出行到达目的地不超过一小时，满足市区至郊区一小时通勤圈的交通目标。温州市域铁路功能定位是温州大都市区范围内的交通骨干，拉开温州城市框架，引导城市空间布局合理、发展均衡，为中心城区与郊区之间提供快速、大容量、公交化的交通服务。在市域铁路建设中，供电制式的选择与达到速度目标值要求、建设成本以及城市美观等因素息息相关。因此，在市域铁路建设中，采用何种牵引供电制式，必须将各方面的因素进行全面、综合的比较。

1 几种常规的电压等级和受流方式

1.1 电压等级

在IEC(国际电工委员会)和UIC(国际铁路联盟)的规定中有6OOV，750V，1500V，3000V 四种直流电压制和25kV，50Hz一种交流电压制。我国GB50157《地下铁道设计规范》、GB3317《电力机车通用技术条件》等有关标准中规定：城市轨道交通车辆的电压等级为DC750V，DC1500V两种；干线电气化铁路的电压等级为AC25kV，50Hz。

1)DC750V电压制

该电压等级在国外的轨道交通和工矿机车上早有应用。我国少数工矿车辆也采用此制式，而北京地铁是我国最早应用该制式的城市轨道交通，并一直沿用至今。采用该电压的供电系统多用第三轨受流，而部分轻轨系统和有轨电车系统则采用接触网受流。

2)DCl500V电压制

2O世纪的七八十年代，DC1500V供电制在世界各国得到了广泛的应用。其主要特点是：线路电压高，电损耗及线路的电压降小；供电距离长，变流站的数量相对减少。因此特别适合特大城市、大城市和近郊卫星城区各种不同形式的轨道交通工具的联网运营，也适用于中等容量的供电系统。DCl500V电压供电的系统大多采用架空接触网受流。

3)AC25kV，50Hz电压制

在所有的供电制式中，AC25kV，50Hz供电制已被世界公认为是最经济、最有效的供电方式。作为交流供电体系，它可以克服直流供电制带来的电路损耗问题，供电距离可在40 km 以上，是大容量的轨道交通供电系统，一般主要应用于干线铁路中，在市郊列车和近郊快速轨道车辆中也有应用，如香港KCRC公司的市郊快轨系统。温州市域铁路亦是采用此种供电制式。

1.2 受流方式

受流方式主要有架空接触网和第三轨：

1）架空接触网悬挂在钢轨轨面上方4040mm/5300mm处，由接触线、承力索、附加导线、绝缘子、支柱、支持与定位装置、隔离开关、电缆及下锚补偿装置等组成，结构比较复杂，零部件较多。

2）第三轨安装在轨道外侧700 mm处，高出轨面140 mm，由导电接触轨、绝缘子、绝缘支架、防护罩、隔离开关和电缆等组成，结构比较简单，零部件较少。

国内电压等级与受流方式的配合主要有DC750第三轨、DC750架空接触网、DC1500第三轨、DC1500架空接触网及AC25架空接触网等5种供电制式。

2 供电制式的选择原则

1)供电制式与客流量相适应性，客流量作为轨道交通设计的基础，应根据客流量预测，选择适用的电客车类型及编组，以确定供电制式的选择。

2)安全可靠是选择供电制式的最重要条件，轨道交通作为城市交通的骨干，一但接触网发生故障就会造成列车停运，影响市民正常出行。

3)供电制式的选择应便于施工安装、日常维修和事故抢修，一但发生故障时应便于抢修，尽快恢复运营。

4)牵引网应使用长寿命，少维修工作量的，这是降低轨道交通运营成本的重要条件。

5)注重环境和景观效果，这是作为城市基础设施必须坚持的原则。

3 不同供电制式的比较

1）在架空接触网与第三轨受流方式的选择中，架空接触网在设备安装和后期维护检修方面较第三轨复杂，要求隧道净空相对较高，配套施工费用相对较高，但设备性价比、供电质量较第三轨高，运营时期的维保和紧急疏散时的安全性也较高；第三轨在隧道净空方面要求较低，后期维修工作量虽较小，但对有砟道床区段的工务维保工作干扰较大，同时也不利于紧急疏散时乘客的逃生，杂散电流腐蚀也较架空接触网严重。

2）AC25kV与DC1500/DC750V供电制式进行比较，详见表1。

表1 AC25kV与DC1500/750V供电制式主要技术特点比较表

3）直流牵引供电方式下，因供电臂较短，列车制动时的再生能量利用率较低，且直流牵引供电方式会产生地下杂散电流，进而对钢结构、地下金属管道及电缆等设施产生电腐蚀，为此需设置自动排流防护设备；采用AC25kV可提高再生能量利用率，减少电能的线路损耗，提升电能质量，杂散电流的电腐蚀可得到改善，这方面的投资及维护费用相应减少。

4）线路的敷设方式也是供电制式选择的重要参考因素。AC25kV接触网供电的主要特点是牵引供电工程本身造价相对较低，运营损耗也较低，但是在地下建筑中，由于架空交流接触网电压较高，需要的建筑净空高度比直流牵引条件下的净空要高，造成地下建筑土建工程造价增加，因此在地下线路所占比例较大的情况下，AC25kV架空接触网在经济上缺乏优势。当地下线路超过一定比例时，采用直流制式供电方式能节省投资；在以高架敷设为主的线路上，交流制式能节省投资。

4 结论

基于温州市域铁路建设目的为拉大城市框架，线路敷设于城区周边，对城市美观影响较小，桥隧比为94.34%，以高架线路为主，部分区段为有砟道床，站间距相对地铁较大等情况，以及结合车辆选型、工程造价、维护安全性等多方面综合考虑，温州市域铁路选择了架空接触网工频25kV交流供电制式。轨道交通供电制式的选择与建设工程概算、线路功能定位以及线网的衔接方式等方面息息相关，应统筹综合考虑。

参考文献

[1]丁万霞.城市轨道交通供电制式与接触网类型的选择研究.中国西部科技，2010

[2]梁广深.城市轨道交通不同牵引供电制式的比较.城市轨道交通研究，2004

[3]朱俐琴.城市轨道交通系统供电制式与受流方式分析.电力机车与城轨车辆，2003