城市轨道交通建设标准确定

1.建设标准应以满足运营需求为主

当前我国城市交通的实际情况是乘车难、乘车拥挤已到了非常严重的程度，在一定程度上制约了城市发展，同时我国又缺乏建设资金，技术装备水平不高。因此，我们在城市轨道交通建设过程中，应从实际出发，在满足客流需求基础上采用安全、可靠、实用、经济的轨道交通建设标准，以解决乘车难、乘车拥挤的实际问题，满足早晚高峰大量通勤出行需求为主，而不应过高追求高标准和高水平。

2.确定经济适用建设标准的必要性

在投、融资阶段，明确的标准能够使得信息准确传达，提高投资者的信心，有利于吸引资金，缩短融资过程，降低管理成本。在标准明确的情况下，投资者可以更为准确地判断投资项目的风险，建设单位也能够通过明确的信息合理分配有限的资金。

在规划阶段，标准能够降低决策风险，并提高城市轨道交通运营效益。城市轨道交通的建设规模、线网布置、车站设置等对项目的造价有着重要的影响，通过建立符合国情和市场行情的标准，可以在很大程度上降低城市轨道交通造价。线网规划合理、建设规模适当，可为城市轨道交通在运营阶段的客流量和较低的运营成本提供保证。

在项目准备阶段，标准能够保证招、投标工作的合理性，使建设单位、承包商的利益最大化。通过确定的标准，建设单位能够将项目信息通过招标文件准确地传达给承包商，承包商也能够通过标准判断项目的可投性，并从理性角度编制投标文件。在招标过程中，建设单位可以依据标准确定条件符合的中标方，降低项目的投资风险。

在设计阶段，标准能够保证结构设计的安全、可靠、耐久及经济，并能够降低城市轨道交通运营阶段的维修成本。合理结构形式、结构尺寸、建筑材料及设计方法的采用能够提高人力、物力的使用效率，提高城市轨道交通项目建设的效益。标准化设计能够降低设计成本和缩短设计时间，能够通过标准化提高结构构件的可替换性，方便维修、养护，从而降低维修成本。

在施工阶段，标准能够保证施工质量、安全和进度，降低施工成本。通过标准化，提高材料物资的周转性，利于土木工程建设的工厂化，保证了结构的施工质量和进度。

在竣工验收阶段，标准能够提供明确的判断依据，保证投资的有效性。工程质量对工程造价有着重要影响。标准能够清晰界定需验收工程的质量，以便建设单位能够依据验收结果及时作出能否接收已完工工程决定，或采取补救的判断，降低投资方的风险。另外，通过标准还能够提高管理效率，达到“向管理要效益”的目的。首先，标准可以明确城市轨道交通项目执行过程中参与各方的权利和义务，敦促参与各方自觉履行合同；其次，标准可以作为项目执行过程中管理制度的确立依据，如设计原则、质量监督检查、安全管理等。

3.供电系统决策阶段研究内容

以供电系统为例，决策阶段主要研究内容如下：

· 外部电源方案：外部电源方案的方式（集中、分散、混合），外部电源的落实。

· 供电系统方案：主变电所的设置（数量及容量）、中压网络的构成及其电压等级的选择。

· 牵引供电系统方案：牵引网系统的电压（直流1 500 V或750 V）的确定、牵引变电所的设置（数量及容量）、牵引网悬挂方式的选择（接触轨或架空网）。

· 电力监控与综合监控系统的关系界定。

· 杂散电力腐蚀防护及综合接地方案。

1）外部电源方案

城市轨道交通的供电电源要求安全可靠，通常由城市电网供给。

目前，国内各城市对城市轨道交通的供电一般有三种方式，即分散供电方式、集中供电方式、分散与集中相结合的混合供电方式。

分散供电方式是指沿城市轨道交通线路的城市电网（通常是10 kV电压等级）分别向各沿线的城市轨道交通牵引变电所和降压变电所供电。其前提条件是城市电网在城市轨道交通沿线有足够的变电站和备用容量，并能满足城市轨道交通牵引供电的可靠性要求。如早期的北京城市轨道交通采取的就是这种供电方式。

集中供电方式是指城市电网向城市轨道交通的专用主变电所供电，主变电所再向城市轨道交通的牵引变电所和降压变电所供电，城市轨道交通自身组成完整的供电网络系统。近几年新建的城市轨道交通系统多采用集中供电方式，如上海、广州、深圳等的城市轨道交通系统。

分散与集中相结合的供电方式是上述两种供电方式的结合，可充分利用城市电网的资源，节约投资，但供电可靠性不如集中供电方式，管理亦不够方便。

城市轨道交通供电方式比较见表2.2-1。

表2.2-1　城市轨道交通供电方式比较

对于某一城市究竟应采用哪种供电方式，需要根据城轨交通用电负荷并结合该城市电网的具体情况进行分析。若该城市的电力资源缺乏，变电站较少，采用分散供电方式时由于需要新建多个地区变电站而使投资增大，在此情况下采用集中供电方式就比较合适。该供电方式具有管理方便、供电可靠性相对较高等优点。若城市的电力资源较丰富，沿城轨交通线路的地区变电站较多且容量也足够给城轨交通供电，则采用分散供电方式可节约建设资金。当城市电网的情况介于上述两种情况之间时，可考虑采用分散与集中相结合的供电方式。

我国目前大多数城轨交通采用集中供电方式。

2）中压供电网络的电压等级

中压供电网络电压等级可采用35 kV、20 kV、10 kV。(www.xing528.com)

（1）35 kV中压供电网络：输电距离和容量大、电能损失小，设备可实现国产化，但设备相对体积大、产品价格高。

（2）20 kV中压供电网络：输电距离和容量适中、电能损失较小、设备可完全实现国产化、设备体积小、产品价格适中。

（3）10 kV中压供电网络：输电距离和容量小、电能损失大、设备可完全实现国产化、设备体积小、产品价格低。

中压供电网络既可采用牵引和动力照明同用一个供电网络的方案，即牵引动力照明混合网络，也可以采用牵引和动力照明供电网络相对独立的两个供电网络方案，即牵引供电网络、动力照明供电网络。由于电费在城轨交通的运营成本中占很大比例，从长远的角度考虑，中压供电网络宜选择较高的电压等级，即35 kV或20 kV为优选方案。

3）牵引电压等级

城市轨道交通的牵引供电系统通常采用较低电压的直流供电制式，主要原因是：

（1）由于直流制供电无电抗压降，因而比交流制供电的电压损失小。

（2）电网的供电范围、电动车辆的功率都不大，均不需要太高的供电电压。

（3）城市轨道交通的供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜过高，以确保安全。

（4）直流制供电的对象，即早期使用的直流牵引电动机和近期采用的变频调速异步牵引电动机均具有良好的启动和调速特性，可充分满足电动车辆牵引特性的要求。

基于上述原因，世界各国城市轨道交通的供电电压均为550～1 500 V。我国国标规定为750 V或1 500 V。

选择哪种电压等级，涉及供电系统的技术经济指标、供电质量、运输的客流密度、供电距离、车辆的选型等，必须根据各城市的具体条件和要求，通过综合技术论证后决定。

4.信号系统决策阶段研究内容

1）铁路信号系统和城轨信号系统概况

铁路信号系统其起始技术大多来源于自主发展，基本设备均国产化有自己的知识产权，就是目前的高铁技术也已经通过引进—消化—改造—自主创新达到了很大程度的国产化，基本上达到了制式统一、体系完整，产品配套已经有自己独立的科研、教育、设计、生产制造、施工维护队伍，这就是具有中国特色的一整套完备的铁路信号系统。而城轨信号系统基本上都是全套引进国外先进技术，城市轨道交通信号系统的自主研发才刚开始。

2）城市轨道交通项目常用信号系统

目前城市轨道交通通常采用三种信号系统，固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。最简单的确定位置的方法是划分一定长度的“区段”，在某一时间段内，在此区间内只容许一辆列车占有（运行、停放），这就是“闭塞”的概念。为保证行车安全，将列车正在运行、停放的线路区段予以“封闭”，不允许其他列车进入此区段，以防止对向列车、后续列车的正面冲突或追尾事故的发生。随着轨道交通电路的发展、完善，逐渐改为以轨道电路作为闭塞区段。城市轨道交通的闭塞现在已开始取消固定闭塞，向移动闭塞方向发展。

固定闭塞是指闭塞分区一旦划定将固定不变，列车以闭塞分区为最小行车间隔，且需设防护区段。地面向车上传递信息依靠多信息无绝缘轨道电路来完成，其传输的信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码。当列车超速时由设备自动实施最大常用制动或紧急制动。由于轨道电路传输的信息量有限，采用固定闭塞的ATC系统控制精度不高，不易实现列车优化和节能控制，也限制了行车效率的提高。

准移动闭塞，地对车的信息采用数字式传输，列车控制方式为一次模式速度-距离曲线，因此能大大缩短列车运行的间隔。但由于车地信息传输与轨道电路有关，尽管采用一次模式速度曲线的列车控制方式，但他们的追踪间隔和列车控制精度除取决于线路特征、停站时分、车辆参数外，还与ATP/ATO系统及轨道电路的特性密切相关，如轨道电路的最大最小长度、传输信息量的内容及大小、轨道电路分界的位置等。

移动闭塞没有固定的闭塞分区，无须轨道电路装置判别闭塞分区列车是否占用。移动闭塞ATC系统利用先进的通信技术实现车地数据传输，列车定位精度高，信息传输速度快。在移动闭塞系统中，前行列车经车载设备将本车的实际位置、运行速度等信息通过通信系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将此信息处理生成后续列车的运行权限，传送给后续列车，后续列车的车载设备接收或计算出紧急制动曲线，以确保列车不超出现有的运行权限。

我国城市轨道交通线路信号系统既有传统的固定闭塞系统，又有准移动和移动闭塞系统。北京城市轨道交通八通线和13号线采用了固定闭塞系统，信号系统造价较低，每千米平均 616万元。移动闭塞和准移动闭塞系统造价差别不大，前者造价每千米 1 431万元，后者每千米1 174万元。

3）选用城市轨道交通信号系统的基本原则

安全、可靠、适用、先进和经济，是我国城市轨道交通建设的基本原则，不管是什么子系统必须遵循。目前，各地在建设城市轨道交通时，存在互相攀比的情况，不管经济情况是否允许，总想一步到位，把全世界最先进的技术和功能都集中到拟建设的轨道交通中。城市轨道交通技术设备的现代化是应该逐步实现的，不必一步到位。即使现在一步到位，对于新建城市轨道交通线路，尤其是部分二、三线城市，必然会出现功能过剩，同时加大了维修工作量和维修成本。有些二、三线城市要求新建的城市轨道交通列车间隔按1～1.5 min设计，这必然大幅度增加了车辆和信号设备的投资，而实际上运量的增长是需要时间的，10～15年都达不到这样繁忙的程度。在科学技术飞速发展的今天，现在先进的设备，到了10～15年大修期又落后了。因此，根据实际情况和财力允许，选用适用的系统，届时再更新更先进的设备也不算迟。

4）国产化

我国城市轨道交通发展起步较晚，没有适用的国产城市轨道交通信号系统可用，伴之而来的是信号系统的大规模引进，先后采用西门子公司、US&S公司、阿尔斯通公司、阿尔卡特公司和日本信号公司等的信号系统。我国城市轨道交通信号系统的自主研发长期严重滞后于城市轨道交通的发展，在很长时期内，国内没有供货商能够独立提供整套与国外同类产品具有竞争力的信号系统，只能进口整套系统或关键子系统，国内供货商仅仅提供配套设备和进行技术服务。

采用先进的信号系统后，暂时满足了城市轨道交通发展的需要，大大缩短了运行间隔，提高了安全程度和通过能力，并且有机会接触到国外信号前沿技术和发展趋势。但引进的系统在我国的应用效果不像在国外那么好，原因是多方面的，如国内电源的质量、道岔的结构、轨道的施工工艺等。而且，引进国外的设备带来诸多问题：

（1）在建设期无可奈何地接受高昂的造价和较长的调试工期，造价昂贵，耗资巨大。

（2）在运营时期，要耗费大量资金用于设备维修和更新，很难产生良好的经济效益，也难免受制于人。而且，返修渠道不畅，维修成本太大，备品备件得不到保证，维修十分困难，有时甚至微小的故障都难以得到及时处理。制式混乱，给线网的扩展、管理带来极大的困难。如果要更新扩容，就不可避免地受既有信号制式的制约。