地铁工程供电系统造价指标分析与建议

1 供电系统造价指标分析  

1．1 总体造价指标分析

天津地铁5号线、北京地铁14号线、深圳地铁5号线等供电系统每正线公里造价如表1和图1所示。

将地铁工程供电系统每正线公里造价视为11个随机样本，采用非参数检验方法可得到随机变量的概率分布与特征。采用比较多的2种非参数检验方法分别是总体分布的卡方检验和K－S检验。以下结合数理统计分析软件SPSS用K－S检验方法对所求得的数据进行处理，如表2所示。

表2中随机变量样本数据的均值为3961.4345，标准差为439.86122，最极端差别的绝对值为0.123，其中最大正值为0.115，最大负值为0.123。根据D（x）计算出的K－S的统计量Z值为0.409，相应的伴随概率值为0.996。由于相伴随概率值大于显著性水平0.05，可认为地铁工程供电系统每正线公里造价服从均值为3961.4345的正态分布。

由图1可以看出，以地下线为主的地铁工程，供电系统每正线公里造价为3000万元～5000万元。其中4000万元/km左右的工程较多，造价最高的深圳地铁7号线，指标为4751.84万元/km，造价最低的上海地铁13号线，指标为3352.96万元/km。引起造价指标变化的主要原因与车站间距、车站总体规模与结构、当地工料机价格等密切相关。不过以地下线为主的供电系统造价以3961.4345万元/km为中心线上下波动。

以高架线为主的地铁工程，供电系统每正线公里造价如表3和图2所示

由表3可以看出，以高架线为主的地铁工程，供 电系统每正线公里造价为2000万元～2500万元，其中1600万元/km左右的工程较多，上海11号线造价指标最高，为2512.13万元/km，大连202线造价指标最低，为1295.79万元/km，平均造价指标为1829.74万元/km。

通过对比可以看出，以地下线为主的供电系统每正线公里造价高于以高架线为主的供电系统造价，地下线比高架线供电系统每正线公里增加2122万元。仅从供电系统造价衡量，如果为了节省投资，有条件的应尽量采用高架线路。以一条20km的地铁工程为例， 如果采用高架线路仅供电系统就可节省工程投资4.2亿元。

1．2 接触网与接触轨造价指标分析

北京地铁14号线、深圳地铁5号线等接触网与接触轨每条公里造价如表4、表5和图3、图4所示。

由表4和图3可以看出，接触网每条公里造价 为100万元～165万元，且在130万元/条km上下波动。其中南京10号线造价指标最高， 为165.07万元/条km，上海9号线造价指标最低，为114.03万元/条km，平均造价指标为142.86万元/条km。

由表5和图4可以看出，接触轨每条公里造价为200万元～300万元，且在260万元/条km上下波动。其中北京7号线造价指标最高，为314.58万元/条km，上海11号线造价指标最低，为210.32万元/条km，平均造价指标为278.56万元/条km。

接触网或接触轨设计应满足电气条件、路线条件、气象条件、限界要求、绝缘距离、受电弓滑板宽度等要求，并能保证机车的正常取流。接触网或接触轨（第三轨）因其特点的不同而应用于不同的城市地铁线路，都是安全可行的牵引接触形式。仅从投资角度考虑，接触网每条公里造价要低于接触轨每条公里造价，约低135.7万元/条km。

由以上造价指标分析看出，1500V直流架空接触网比750V三轨授流经济。所以提高供电电压可以减少电能损耗，研究表明，电压提高1倍，同样功率的电能输送距离可延长近1倍，故可减少变电站的数量，降低电力设备投资。直流750V输送距离较短， 供电系统变电站间距一般为1.5～2km，而直流1500V供电系统变电站间距可达3.5～4km。同样一条地铁线路采用直流1500V电压比采用直流750V电压可少建约50%的变电站。另外，同样供电功率下的地铁车辆电器设备和车站直流开关等设备除减少体积和重量外，其设备费用也相应降低。综合比较，1500V供电系统也存在其他方面的缺陷，相同断面的地铁车辆，采用架空接触网，其隧道半径（或矩形隧道高度）要比采用直流750V三轨授流大，土建工程量增加。据统计，采用1500V供电系统的隧道土建费用较采用750V三轨授流的隧道土建费用增加约14%。从维修的角度看，架空接触网需定期进行检测维护，隧道内维修作业需要专用的接触网检测车，维修周期短、费用高、备品备件需要量大，而采用接触轨维修简单。所以，地铁工程供电系统是采用架空接触网还是采用接触轨，要经整体综合比较后确定。

1．3 动力照明造价指标分析

根据地铁线路用电设备的重要程度，其低压动力照明按负荷等级划分为三级。

一级负荷：应急照明、变电所自用电、火灾自动报警系统设备、消防系统设备、消防电梯、地下站厅 公共区照明、地下区间照明、地下出入口照明、防排烟系统风机及电动阀门、通信系统设备、信号系统设备、电力监控系统设备、监控系统设备、自动售检票系统设备、 兼作疏散用的自动扶梯、防护门、防淹门、雨水泵、消防泵、车站废水泵、安全门、区间主排水泵等负荷。

二级负荷：地面站厅照明、车站房屋区照明、非事故通风机及风阀、污水泵、出入口排水泵、非疏散用自动扶梯、车辆段内与车辆运行直接有关的设备、重要的试验设备、生产及维修设备、组合车库的照明、 列检停车库的照明、排水泵、综合维修基地复示系统设备、雨水泵等负荷。

三级负荷：风冷机组、冷冻水泵、空调设备、广告照明、电热设备和清扫机械等负荷。

1．3．1 地下站动力照明每平方米造价

天津地铁2、3号线、北京地铁7号线等地下站动力照明每平方米造价如表6和图5所示。

由表6和图5可以看出，地铁工程地下站动力照明造价为600～1600元/m2，且在1000元/m2上下波动。其中深圳地铁7号线造价指标最高，为1555.00元/m2，大连地铁202号线造价指标最低，为600.00元/m2，平均造价为1003.23元/m2 。

1．3．2 高架站动力照明每平方米造价

天津地铁3号线、北京地铁14号线等高架站动力照明每平方米造价如表7和图6所示。

由表7和图6可以看出，地铁工程高架站动力照明造价为400～1400元/m2，且在800元/m2上下波动。其中深圳地铁5号线造价指标最高，为1343.00元/m2，北京地铁14号线造价指标最低，为389.00元/m2，平均造价指标为723.91元/m2。

1．3．3区间动力照明每正线公里造价

天津地铁5号线、北京地铁7号线等区间动力照明每正线公里造价如表8和图7所示。

由表8和图7可以看出，地铁工程区间动力照明每正线公里造价为150万元～500万元，且在300万元/km上下波动。其中沈抚线造价最高，为491.00万元/km，北京大兴线造价指标最低，为303.46万元/km，平均造价指标为211．99万元/km。

地铁工程动力照明的造价主要与车站结构形式、车站规模、主要材料设备价格等密切相关。

2 供电系统设计造价指标采用的参考建议  

地铁工程供电系统电源通常取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或者变换，然后以适宜的电压等级供给地铁线路各类用电设备。根据用电性质的不同，地铁供电系统可以分为2个部分，即由牵引变电所组成的牵引供电系统和以降压变电所组成的动力照明供电系统。牵引供电系统主要由主变电所、牵引变电所、接触网或接触轨、电力监控、供电电缆网络等组成，给地铁车辆提供牵引动力电源。动力照明供电系统主要由降压变电所、低压母线排、配电设备、线缆、用电设备等组成，给地铁机电设备提供动力电源及照明电源。此外，还设有地铁应急电源系统，如小型发电机、EPS电源、UPS电源等。

供电系统设计内容包括多个方面，如供电方式的选择、牵引电压的选择、线路敷设方式、接触网或接触轨的选择、机车标准、线路服务水平等，都会影响到供电系统的造价。通过以上对几个主要城市十几条地铁线路供电系统造价的分析，就供电系统造价指标提出如下参考建议。

（1）以地下线为主的地铁工程，供电系统每正线公里造价约3960万元；

（2）以高架线为主的地铁工程，供电系统每正线公里造价约1830万元；

（3）架空接触网每条公里造价约145万元；

（4）接触轨每条公里造价约280万元；

（5）地下站动力照明每平方米造价约1200元；

（6）高架站动力照明每平方米造价约800元；

（7）区间动力照明每正线公里造价约210万元。

3 结束语  

地铁供电系统是工程建设的重要组织部分，其造价直接影响到地铁整条线路的工程投资。本文通过收集资料对国内十几条地铁供电系统的造价指标进行分析，得出其服从正态分布的结论，并对接触网和接触轨每条公里造价、地下站和高架站动力照明每平方米造价、区间动力照明每正线公里造价进行分析，提出今后开展地铁供电系统设计可参考的造价指标建议。