庄 哲 张晓江 寇玮琛

(中国铁路设计集团有限公司机械动力与环境工程设计研究院，300308，天津 ∥ 工程师)

在轨道交通线网规划阶段，车辆选型将对线路工程的建设成本、施工难度、线网拓展的可操作性等产生深远影响。本文将从车辆选型、车辆编组、最高运行速度、供电制式、受流方式、车辆定员及车辆成本等方面，结合市域快速轨道交通(简为市域快轨)的特点，对其车辆选型展开分析。

1 典型市域快轨线路的车辆制式及其适用性分析

1.1 车辆制式

典型市域快轨线路的车辆制式[1-6]，如表1所示。

表1 典型市域快轨线路的车辆制式表

1.2 车辆适用性分析

1.2.1 市域快轨与其他轨道交通方式的典型特征对比

市域快轨主要建设在与中心城经济、人口交流紧密的地区，以及与组团城市联系密切的各城镇地区，并不完全受行政区划的限制。市域快轨主要以上述地区间1 h交通为基本目标。

市域快轨通常与城际铁路以及以地铁为代表的城市轨道交通共同构成城市轨道交通骨架，其客流强度一般介于城际铁路与城市轨道交通之间；城际铁路主要负责大型城市群内中心城市与周边城市的便捷交通功能；城市轨道交通系统主要负责城区内部骨干客流交通功能。三者功能相互补充，其典型特征对比见表 2[8]。目前，适用于国内大运量城市轨道交通系统的车型为 A 型车、B 型车及城际动车组，其技术参数如表 3 所示[9-10]。

表2 市域快轨与其他轨道交通方式的典型特征对比表

表3 A型车、B型车及城际动车组的技术参数表

1.2.2 地铁车辆的适用性

地铁 A 型、B 型车虽运输能力可满足市域快轨的要求，但最高运行速度均在120 km/h以下，仅适用于站间距为3 km以内的线路，并不满足市域快轨线路的站间距要求。

1.2.3 城际铁路车辆的适用性

CRH6 型动车组是我国城际铁路车辆的代表车型。虽 CRH6 型动车组运量及最高运行速度满足市域快轨的要求，但其牵引、制动性能较市域快轨车辆要求存在差距，CRH6 型动车组车体尺寸较大，接触网安装高度较高，从而带来的土建投资亦较高，而且铁路系统制式与既有城市轨道交通的互联互通性较差，不利于开展运营维护一体化协同工作。

因此，直接选用地铁 A型、B型车或 CRH6 型动车组均不能完全满足现有条件下的市域快轨线路要求。

2 市域快轨车辆选型分析

2.1 车型选择

目前，我国市域快轨车辆分为市域B型、市域A型、市域D型等3种型式。典型市域快轨车辆的主要技术参数如表4所示[1]。

表4 典型市域快轨车辆的主要技术参数表

市域快轨车辆车型选择通常受远期高峰小时最大断面客流影响。当高峰小时最大断面客流超过3万人次时，必须选择A型车。按照6A编组和最小发车间隔2 min测算，线路高峰小时最大断面客流可达3.6万人次。当高峰小时最大断面客流低于3万人次时，可选择B型车。按照6B编组和最小发车间隔2 min测算，线路高峰小时最大断面客流可达2.8万人次。

2.2 车辆编组选择

根据客流情况，市域快轨车辆可灵活选择相应编组。如上海轨道交通16号线最少时采用3辆编组A型车，青岛地铁13号线采用4辆编组B型车，北京地铁新机场线采用7辆客车外加1辆行李车的8辆编组D型车。需注意，车辆编组及车型选择需满足车辆牵引制动需求，特别是如果采用AC 25 kV供电制式，车辆需增设变压及整流设备，若车辆编组较短，设备舱空间紧张，这会给车辆设备布置及轴重控制带来极大挑战。

2.3 最高运行速度选择

市域快轨的功能定位使得其运营速度要求较地铁车辆高，然而较高的运营速度也将带来车辆设计的困难、车辆成本的上升、运营能耗的增加及环境噪声的升高。因此，在制定最高运行速度时，应将其与旅行时间及站间距等要求进行综合考量。其中，最高运行速度与站间距的关系目前并未有相关标准明确定义，通常需考虑在标准规定的车辆加减速特性下，即平均加速度取0.5～0.6 m/s2，最大常用制动减速度取1.0～1.2 m/s2，使列车在一半站间距范围内保持最高运行速度即可。市域快轨最高运行速度与平均站间距间的关系，如表5所示。需注意，国内外部分线路的平均站间距小于3 km，这就需要结合实际情况进行具体分析。

表5 市域快轨最高运行速度与站间距关系参考表

2.4 供电制式选择

市域快轨通常采用DC 1 500 V、AC 25 kV以及DC 1 500 V/AC 25 kV混合供电等3种供电制式。从车辆角度出发，这3种供电制式均可满足最高运行速度160 km/h的要求，但DC 1 500 V和AC 25 kV供电制式各有优劣，两者对比如表6所示[4]。

表6 DC 1 500 V与AC 25 kV供电制式优劣对比表

当车辆供电制式采用AC 25 kV或者DC 1 500 V/AC 25 kV后，车辆牵引传动系统需增设主变压器及整流器，因此，这将带来车辆自重的增加，从而运营能耗亦会相应增加。市域快轨供电制式与运营能耗间的关系，如表7所示。

表7 市域快轨供电制式与运营能耗间的关系表

根据国内外供电制式的选择经验，当最高运行速度为120 km/h时，国内相关线路已有成熟的应用经验，加之从运营维护角度出发，全线采用统一的供电制式有利于降低运行维护工作量，应优先选择DC 1 500 V供电；当最高运行速度为140 km/h时，可选选择DC 1 500 V/AC 25 kV供电制式；当最高运行速度为160 km/h时，直流制式车辆研发制造及直流牵引供电系统成本均大幅增加，加之国内尚无应用经验，采用AC 25 kV供电制式更佳。

2.5 受流方式选择

受流方式包括受流靴—接触轨和受电弓—接触网两种方式，后者又可分为受电弓—刚性悬挂接触网和受电弓—柔性悬挂接触网。从车辆动力学角度出发，受流靴—接触轨的靴轨跟随性最差，不利于受流质量的提升；受电弓—刚性悬挂接触网的弓网跟随性适中，受流质量优于受流靴—接触轨；受电弓—柔性悬挂接触网的弓网跟随性最好，受流质量最佳。不同受流方式对比如表8所示。由表8可知，3种受流方式下的车辆最高运行速度有所不同，仅受电弓—刚性接触网的受流方式可以满足最高运行速度160 km/h的要求。

表8 不同受流方式对比表

2.6 车辆定员

车辆定员由座席定员及站席定员两部分组成。由于市域快轨线路较长，乘客对车厢舒适度要求较高，因此，车厢内部座椅通常采用横排或横纵混合布置的方式，以提高车厢座席数量。同时，市域快轨站席标准较地铁车辆有所提高，站席定员按照4人/m2考虑。市域快轨车厢座席及定员如表9所示。

表9 不同座椅布置方式下的车厢座席及定员数量表

2.7 车辆造价分析

受车辆型式、最高运行速度及供电制式的影响，市域快轨车辆参考造价如表10所示。

表10 不同技术参数的市域快轨车辆参考造价表

3 建议

1) 车型选择与高峰小时最大断面客流相关。

2) 车辆最高运行速度应与站间距、旅行时间等要求相适应。

3) 当车辆最高运行速度为120 km/h时，建议采用DC供电；当车辆最高运行速度为160 km/h时，建议采用AC供电。

4) 车辆最高运行速度为120 km/h时，建议采用受流靴—接触轨受流方式；车辆最高运行速度为160 km/h时，建议采用受电弓—接触网受流方式。

5) 车厢站席定员按4人/m2考虑，座椅采用横纵混合布置方式。

6) 车辆造价应结合车型、最高运行速度、供电制式等多方面综合考虑。