近日，温州市域铁路S1线同相供电装备研发与应用，荣获2023年度中国地方铁路协会科学技术奖一等奖。同相供电技术的率先应用，只是S1线创新突破的缩影。从“摸着石头过河”，到推动形成我国自主的市域铁路标准体系，为北京、重庆、南京、台州等地竞相借鉴，温州市域铁路走出了一条从无到有再到优的创新之路。
“市域铁路本身就是最大的创新。”温州市铁投集团副总经理吴越道出了温州市域铁路创新的根源。
作为全国首个制式模式创新的轨道交通项目，早在2014年9月，经国家发改委批准同意，温州市域铁路S1线装备研发项目就被列为“国家战略新兴产业示范工程”。其中自主化城际动车组、点式ATC信号系统、同相供电系统、基于TD-LTE通信技术的运用维护等四部分内容作为示范自主化装备项目。这些都是轨道交通的核心技术，且具有完全自主知识产权，属国内首创。
过去的十年，温州市域铁路锐意进取，屡结硕果，在不断完善创新技术的同时，将“先行先试”的温州人精神融入S1、S2，乃至S3线的建设中，拉大城市框架，提升主城区吸引力，以轨道交通新活力赋能“强城行动”。
市域铁路，是为城市中心城与周边新城（郊区）或各组团城市（城镇）之间提供通勤服务的市域轨道交通。
考虑到站间距的里程，市域铁路与城际铁路、地铁最显著的区别就体现在运行时速上。地铁的最高运行速度基本为80km/h，最高可达120km/h；城际铁路的最高运行速度为160km/h，市域铁路的横空出世填补了120km/h到160km/h的空白。“为了构筑温州一小时交通圈，从投资等多方面考虑，温州市域铁路的最高运行时速最终确定为140km/h。”吴越说。
温州市域D型列车最高运行速度为140km/h，是温州市铁投集团融合铁路动车组的高速舒适和地铁列车的快速启停的特点，以及最新的轻量化车身技术，为市域铁路量身打造的一种新型轨道交通工具。
“列车运行速度越快，技术含量越高。”市域铁路的诞生，也吸引了曾在多地从事轨道交通行业的张冠男。如今，张冠男已是温州市铁投集团运营分公司车辆部的主要负责人。
“与S1线相比，S2线市域动车组更加绿色和智能。”张冠男说，S2线市域动车组列车在S1线基础上实现全方位的性能升级，包括永磁同步牵引系统、镍氢蓄电池系统、无油风源系统、自限温伴热座椅加热系统等。
S2线是国内首条全线采用永磁同步牵引系统的市域铁路。与异步牵引系统不同，温州市铁投集团联合株洲时代电气集团共同打造的市域永磁牵引系统具有轻量高效、节能环保的特点，该系统减轻了车下重量，起到节能降噪效果，牵引能耗降低10%以上。配合变频空调和智能照明，较常规市域车节能20%以上。
风源系统（空气压缩机）为轨道交通车辆空气制动提供压缩空气，目前大部分轨道交通车辆项目的风源系统都是以有油风源系统为主，需要定期更换润滑油。润滑油乳化是行业内一个难解的顽疾，特别是润滑油进入空气管路还会增加车辆故障。当时，国内尚未有成熟的无油风源产品，铁投集团便引导瑞立集团研发无油风源系统，并为其提供了测试平台，该系统在2021年成功投入市场。
“系统刚研发出来的时候，国内没有应用案例和型式试验标准，无油风源系统面临出生即夭折的风险。”因此，铁投集团运营分公司制定了一系列的产品试验计划，进行了地面轨道空载运行12000小时、载客运行三个月等大量的试验论证，最终该系统顺利通过了专家评审，得到了“国际先进，国内领先”的好评，被评为2020年度“浙江省首台（套）产品”。
“之前有油风源系统需要定期维护，但无油风源系统可以达到十年免维护，不需要采购润滑油，对环境也更加友好。”张冠男说道。
被评为2023年度中国地方铁路协会科学技术奖一等奖的同相供电，有哪些可圈可点之处？“采用‘同相供电’，可避免动车组过电分相时，因开关切换引起的暂态过电压和过电流等，对车载设备和供电设备产生不良影响的情况。”温州市铁投集团运营分公司运维管理部副部长徐平平说。
“同相供电”方式是一种创新供电方式。当年国内没有什么标准可借鉴，市铁投集团就组织人手对这项创新方式制定了相应标准，使这种轨道交通创新供电方式具备可推广的基础条件。“广州、郑州等城市建设相应轨道交通项目时，也都到我们公司来学习经验，并将同相供电方式应用到他们的相应轨道交通项目上。”“同相供电”方式不仅可提高轨道交通供电质量、降低运营成本，而且消除谐波负序可延长设备使用寿命，实现降本增效，可大范围地推广。
对于温州轨道交通的创新，不只是“同相供电”这一项，“我们还在维保上进行了一些研究，并制作了相应工作手册，方便了维保工作的开展。”徐平平透露。
轨道交通是“用电大户”。S2线项目自建的110千伏的变电所，输出20千伏和27.5千伏的电压分别供应车站设备与市域动车组。“对S2线的维保，不只是日常维护，还要做一些优化，以达到降本增效的效果。”自今年开始，铁投集团运营分公司通过信号系统曲线优化、设备功能提升等多措施推动节能降耗工作，效果明显。
除车辆牵引耗电外，轨道交通设备的日常耗电量也很大，同样也有节约的空间。“我们正在研究智能化照明优化方案，并积极推进方案落地，同时我们也一直在开展节能降耗新举措的探索研究。”徐平平说。
为提升维保效率，铁投集团还计划上马无人机线路巡检项目，目前已完成飞行控制中心和部分车站机巢的建设工作，这将是国内低空经济在轨道行业的首次深度应用。“目前我们也在探索在S1、S2线车站应用分布式光伏发电项目，进一步达到节能降耗目的。”
通信系统是为城市轨道交通运输生产和运营管理提供传输语音、数据、图像等信息业务的关键系统。
早在十年前，S1线便引入了基于TD-LTE通信技术的无线集群通信系统。所谓TD-LTE，是我国主导制定的第四代移动通信技术，即人们所说的4G技术。而在当时，国内通常采用的WiFi无线传输技术，无法保证列车在超过80km/h速度下进行稳定传输，而TD-LTE通信技术又刚刚在国内几个城市试点，且仅用于民用通信。
吴越通过地铁里随身4G WIFI的应用，发现TD-LTE通信技术的高速率、大带宽、稳定连接正好能解决我们所面临的综合承载问题。抱着这样的想法，吴越开始着手将TD-LTE通信技术引入到市域铁路的通信系统。经过反复与省无线电管理局的沟通，铁投集团率先在全国申请到了1.8GHZ TD-LTE的城市轨道交通专用频段。
然而万事开头难，之前从未有将4G技术引入到轨道交通的先例，在推广期间，有不少人提出反对意见，认为未经验证的技术被贸然引入，存在较大风险。“第一个吃螃蟹的人，为什么就不能是我们？”于是，吴越通过各方试验，验证了这一设想的可行性。
此前，列车调度的无线电信号是800MHZ，只能传送语音信息，用于列车和地面通信，且技术一度被摩托罗拉、欧宇航等国外厂商垄断。我国自主研发的TD-LTE使用1800MHZ，不仅能传送语音信息，还能实现视频传送，打破了国外的垄断。“它（TD-LTE）就像一个高速公路综合体，任何信息都能在上面传送。”吴越说。
温州S1线是全国第一个把国产TD-LTE引入轨道交通的线路，通过一张网实现语音调度、视频、车辆状态信息、AFC移动终端数据及列控信息的综合承载。“其他铁路地面的工作人员与列车上的工作人员通讯都是靠像大哥大一样的、只有个能显示简单字符的小屏幕的设备。但我们的工作人员，手持的是像主流的触摸屏三防手机一样的终端设备，无论是列车情况还是地面情况，都能通过设备一目了然。”
“我们不是为了创新而创新。”吴越说，所有新技术的应用都需要经过充分的论证，安全可行。
近日，温州市铁投集团举行温州市域铁路S3线信号系统项目建设第一次联络会。作为此次联络会的协调组织者，铁投集团运营分公司新线建设部“90后”信号工程师郑儆醒说：“我们希望将S3线的信号系统建设得更完善、更智能。”
毕业于宁波大学通信工程专业的郑儆醒，参与了S1线一系列的信号系统创新工作。郑儆醒说，S1线的信号系统有别于地铁和国铁，自成一套。“当时国内没有标准可寻，需自行摸索与创新。”
在S1线的信号系统创新中，郑儆醒主要负责信号设备的安装与调试。“我负责S1线信号系统安装项目期间，在安装转辙机设备时，发现线路铺轨后，存在给转辙机预留的空间偏小，无法正常安装的情况。”
经过分析发现，转辙机无法正常安装，是由于轨枕浇注时可能存在振动移位，导致固定的螺栓孔有偏移。“转辙机的安装精度较高，需要‘毫米级’的精度。”郑儆醒说。
随后，郑儆醒及其团队成员萌发了改进现有转辙机安装工法的想法，随着团队深入研讨，《市域铁路整体道床转辙机新型安装结构及方法》应运而生。据了解，该方法能够快速、有效地分散振动对螺栓的影响，进而提高转辙设备的稳定性。
郑儆醒及其团队发明的《市域铁路整体道床转辙机新型安装结构及方法》现已全面应用到S2线上，并在温州市总工会2023年度“五小”竞赛活动中获得“职工先进操作法”。
在安装信号机设备时，他们发现信号机底部的金属部件有棱角，容易划伤拉动的线缆，于是给底座戴上一个防护套。这种戴防护套的方法迅速被推广应用，后来形成了《一种市域铁路新型信号机防磨损装置》，这个发明在温州市总工会2023年度“五小”竞赛活动中也获评“技术创新成果”。
同时，在车辆段的信号系统建设上，郑儆醒团队也启用新方案，让车辆段的车辆移动也变得智能化。“原来车辆段的车辆驾驶主要靠司机人工完成，采用自动化车辆后，信号模式将为车辆安全驾驶提供更完善的保障。”
接下来，铁投集团计划在信号系统的运维上也采取一些主流新技术，让运维变得更“智慧”，目前已在S2线上有尝试，后续将在S3线上优化应用。“智能运维，不仅可节能降耗，还可以让运维作业更高效。”
回首温州市域铁路走过的这十余年，唯有创新贯彻始终。“我们要让温州的轨道交通在全国轨道交通中起到示范作用，占有一席之地。”吴越说。正是温州迈出了采用市域D型车的全国第一步，各个城市也纷纷紧随其后，北京地铁大兴机场线就是其中之一。吴越透露，正在建设的S3线也蕴含了创新因子。“温州轨道交通就是要发挥温州人自带的‘敢为天下先’基因，为构建新质生产力、助力‘强城行动’，展现温州人勇立潮头精神。”