匈牙利布达佩斯机场快线车辆选型分析

张也萌

(中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070)

匈牙利布达佩斯机场快线是一项匈牙利政府与中国企业间的合作项目。2011年9月，中铁建与匈牙利铁路公司签订了“匈牙利布达佩斯机场快线项目合作意向书”，目前，该项目已进入前期研究阶段。作为轨道交通范畴的市域铁路，在规划前期做好车辆选型，直接关系到工程建设成本和整个系统的运营效益。车辆是轨道交通系统中最重要的运营设备，也是技术含量较高的机电设备，车辆选型除了要满足客流需求、乘客的舒适度、安全、可靠、节能、环保等一般性要求外，还需符合城市特点、线路技术特征(小半径、大坡度、快速启停)功能定位、系统制式、线网资源共享等要求。因此，在设计之初必须对车辆选型进行专题研究。

1 布达佩斯机场快线概况

匈牙利布达佩斯机场快线是一条连接布达佩斯市内综合交通系统与李斯特机场的轨道交通快线，主要服务于机场客流并兼顾部分市郊客流。李斯特国际机场位于首都布达佩斯东南郊，距离市中心约18 km，线路由市中心的火车站(东站)引出，沿途基本沿既有铁路干线100a走行，最终到达机场2号航站楼。共设东站、小佩斯站、1号航站楼站和2号航站楼站4座车站，线路全长约18.3 km，最大站距6.97 km，最小站距4.595 km，平均站距约6 km，最高运营速度120 km/h，高峰小时最大断面客流量约1 900人。

机场快线具有较明显的市域铁路特征，站间距大、运营速度高、列车起停频繁，以机场的客流为主，没有明显的潮汐现象，修建制式采用国铁制式。主要技术标准为双线电气化铁路，最小曲线半径350 m，最大坡度25‰。工程敷设方式为路基与桥梁。

2 车辆选型原则

目前，我国尚未建立市域线车辆选型的技术标准和设计规范，车辆选型大多仍按市区线的技术标准进行车辆选型。通过对本线主要特征分析和比较，提出适合匈牙利国情的车辆选型原则。

(1)针对机场快线的功能定位、客流特点，满足运量需求，提供优良的服务水平，选择既适应匈牙利国情，又符合世界轨道交通发展趋势的车辆。

(2)充分考虑匈牙利国内轨道交通路网中车辆资源和检修设施资源，尽可能与路网车辆制式相协调，以实现资源共享。

(3)技术成熟、安全可靠、节能环保、乘坐舒适、造型美观，与周边环境相协调。

(4)选择价格合理、运用维修成本低的车型。

3 车辆选型

3.1 牵引动力形式的确定

列车牵引的形式可以采用传统的机车牵引和动车组牵引。根据国内外动车组发展趋势，对于市郊快速列车车辆的选择，列车车底宜采用电动车组。由于动车组的轴重轻，加速、减速性能优越，因此，目前国内外铁路在电气化线路上采用电动车组运送中短途旅客已经非常普遍，运行速度可达120～200 km/h以上。如日本新干线各系动车组、法国的TGV系列、德国ICE系列和我国的CRH系列都属于此类电动车组。动车组是城际和市郊铁路实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适为特点备受世界各国铁路运输和轨道交通的青睐。因此，机场快线车辆宜选用具有牵引动力、固定编组的电动车组。

3.2 牵引动力配置方式的确定

电动车组牵引动力的配置方式有动力集中和动力分散2种方式。目前世界各国动车组技术发展都在向着动力分散布置方向发展，一贯采用动力集中方式的德国、法国，已经分别并投入运营动力分散型ICE3、ICE/VELARO动车组和铰接式动力分散型TGV动车组。由我国技术引进并自主生产的CRH系列动车组也是属于动力分散型电动车组。

动力分散型电动车组与动力集中型电动车组相比具有下述优点:

(1)编组灵活，可提高牵引总功率，可根据客流变化增加编组辆数和定员;

(2)驱动设备分散，轴重相对较轻，可降低对线路的冲击力，可降低建设维修养护费用;

(3)动轴数量多，牵引黏着利用率高，启动加速性能、制动减速性能好;

(4)部分动力丧失后，仍可满足故障运营要求。

机场快线采用地面和高架敷设方式，桥梁工程的比重占线路全长30.5%，选用轴重较轻的动力分散型电动车组，可以降低建设投资和运营成本，结合本线服务频率高的特点，从功率要求、黏着利用、动力性能等多方面分析，本线动车组牵引动力配置宜优先选择动力分散型。

考虑本线短编组列车可能由3～4辆车组成，如采用动－拖－动或动－拖－拖－动的编组形式，动力分散和动力集中的动力配置类型区分模糊，待下一阶段研究中具体车型和编组形式确定后明确其牵引动力配置方式。

3.3 牵引供电制式的比选

电动车组的供电制式有2种，在电气化铁路中普遍采用单相工频交流25 kV交流制，城市轨道交通一般采用的是直流750 V、1 500 V供电制式。部分国家或地区的城郊快线铁路或机场快线采用单相工频25 kV交流制，如香港东铁和西铁路、曼谷机场快线、马来西亚吉隆坡机场快线、韩国机场高速。而香港地区LAR机场快线采用直流1 500 V供电、北京首都机场线采用直流750 V供电。

可见，交流供电或直流供电均为匈牙利机场快线供电制式的可选方案，由于单相工频交流25 kV供电在牵引变电所的设置数量、投资方面明显优于直流1 500 V供电方案，考虑机场快线运用管理模式及检修资源共享等因素，宜采用与既有铁路相同的系统制式，单相工频25 kV交流制，以便共享供电设施、统一调度和运营维护管理。

3.4 车辆主要系统及关键部件的选择

(1)牵引传动系统

牵引系统是电动车组的关键部件，其性能优劣直接影响车辆的性能。从国内外轨道交通车辆的发展来看，牵引系统经历了从直流牵引传动到交流牵引传动的发展过程。直流牵引传动系统由于直流牵引电机体积大、维修工作量大等缺点，目前已经逐步被淘汰。目前动车组普遍采用交流传动牵引电机，交流电机的调速性能和节能效果十分理想，可以充分发挥和利用，几乎做到免维修与保养。机场快线车辆宜采用性能优良、技术成熟的VVVF交流牵引控制系统。

(2)车体材料

目前，可供选择的轻量化车体材料有不锈钢和铝合金。轻量化车体会显著节约能源，减少车辆和线路的维修费用，具有很好的经济效益。因此采用不锈钢或铝合金车体是发展方向。

从目前国内外车体材料的应用情况看，不锈钢和铝合金材料都有应用。我国天津滨海轻轨是我国第一条采用不锈钢车体材料的线路，它主要考虑该线路所处的特殊环境;其他城市轨道交通车辆和铁路客运专线动车组更多采用铝合金作为车体材料。日本、韩国和欧洲的一些公司都已经不再生产不锈钢车辆，铝合金车体材料的应用是一个趋势。

机场快线由地面线路和高架线路构成，车体必须耐腐蚀并轻量化，同时，为了运行车辆的美观，应考虑采用铝合金车体。

3.5 车辆选择与网络资源共享

匈牙利铁路公司现配属动车约430辆，主要服务于布达佩斯市郊铁路，其次是重要城市间的城际铁路。最高运行速度分别为120、140 km/h。个别国际列车采用160～200 km/h的动车组。

匈牙利全国铁路线总长约7 500 km，已有非常完备的检修设施，包括7个机车车辆维修中心，28个维修车间和1座大修工厂，负责全路机车、车辆、动车的日常维保、定期维修。采用与现有车辆相同类型的国铁制式的动车组，可直接利用铁路既有设施，不需要新建车辆停放、检修设施，充分实现资源共享，避免重复建设。而匈牙利地铁线路总长仅34.3 km，新建机场快线线路长约18 km，采用地铁制式车辆，既有的地铁停放、检修设施不能满足新增机场快线的要求，需要新建车辆基地。

机场快线作为线网中的快速客运通道之一，车型的选择宜尽可能统一，有利于既有车辆运用检修设施的资源共享，从而降低建设成本。

4 车辆选型推荐意见

综合本线客流需求、速度目标值、行车密度、运营模式、线路条件、供电电压、维修能力等方面，机车快线的车辆宜采用动力分散型交流传动的电动车组，车组可由1～2个动力单元组成，AC25kV，接触网供电系统。适合本线运行车辆的主要技术参数见表1。

表1 车辆主要技术参数

5 车辆来源

现已在我国干线铁路、城际铁路上投入运营的CRH系列动车组，采用的是AC25kV供电制式，其主要技术特征是，速度等级高(200～300 km/h)，载客量大。目前中国还尚未研制出适合AC25kV受电的中低速车辆。用于城市轨道交通中的地铁车辆速度等级虽已达到120 km/h(如上海地铁11号线)，但均采用DC1500/750V供电制式，如采用AC25kV制式供电，需对车辆进行大规模的技术改造。我国尚未有适合匈牙利机场快线的成熟车型。

目前欧洲及其他地区采用城际、市郊铁路模式广泛，相关车辆制造技术发达，可供选择的车型较多。匈牙利铁路公司在前期方案研究中提出4种车型，加拿大庞巴迪“TALENT”、法国阿尔斯通“CORADIA”、德国西门子“DESIRO”、瑞士施塔德尔“FLIRT”列车，均在欧洲和欧洲以外地区已经大量投入使用，见图1，其主要技术参数见表2。

图1 各种车型示意

表2 国外动车组主要技术参数

这些车辆具有快速换乘反应、空间宽敞、车门自动启闭、低底盘设计、可双向行驶、提速减速能力出众、能耗低等优点。这些车辆将通过国际招标用于机场快线上。

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