第二章第二章 铁路铁路运输设备运输设备 第一节 铁路运输概述 第二节 铁路线路与车站 第三节 铁路车辆与牵引动力 第四节 铁路信号与通信设备 第五节 高速铁路 第五节 高速铁路 High-Speed Railway 本节要点 了解世界高速铁路的发展情况及发展模式 熟悉高速铁路的技术优势 掌握高速铁路线路、机车车辆、通信信号、 控制系统的基本特征 了解磁悬浮铁路 13:561063 一 、概况 二 、高速铁路的线路 三 、高速铁路的牵引动力 四 、高速铁路的车辆 五 、高速铁路的信号与控制系统 六 、高速铁路的通信系统 七 、磁悬浮铁路简介 13:561064 内容提要 一.概况 13:561065 （一）兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势 （二）世界高速铁路的发展情况及主要模式 （三）高速铁路的技术优势 （一）兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势 1825-1950,铁路运输处于垄断地位 50年代后受到了公路航空的挑战 根据“旅行时间”最短的法则，在主要优势为短途 运输的公路和主要优势为长途运输的航空之间，仍 然为铁路留有广宽的发展空间。（见图） 13:561066 高速铁路的优势距离 13:561067 210 km/h时， 300500km 250 km/h时， 250600km 300km/h时， 200800km 13:561068 高速铁路与公路、航空、水运等客运方式是 一种既相互竞争，又相补充的关系 兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势。 （二）世界高速铁路的发展情况及主要模式 高速铁路技术是当代世界铁路的一项重大技术成就， 它集中地反映了一个国家铁路牵引动力、线路结构、运 行控制、运输组织和经营管理等方面的技术进步，也体 现了一个国家的科技和工业水平。 高速铁路在经济发达、人口密集的地区经济效益和社会 效益突出。 13:561069 1.国外高速铁路的发展动态 1.国外高速铁路的发展动态 13:5610610 自1964年日本东海道新干线以时速210公里的高速铁 路投入运营以来，发达国家及一些发展中国家和地区 竟相投资修建高速铁路。 法、德、意、英、苏、瑞典、奥地利、西班牙 、澳大利亚、美国、加拿大、巴西、韩国和我国台湾 等20多个国家和地区，都先后修建了高速铁路或制订 了修建高速铁路计划。 13:5610611 据不完全统计，目前全世界开行时速 200km及以上的高速铁路已超过10000km。 以下是几个主要国家的高速铁路发展情况 1.国外高速铁路的发展动态 13:5610612 法国 TGV 运行于巴黎 -里昂高速 铁路的TGV 更舒适的TGV 13:5610613 13:5610614 Thalys and Eurostar 欧洲之星, Eurostar Thalys 13:5610615 德国ICE ICE1高速列车 ICE3高速列车 13:5610616 ICE2高速列车 ICE-V高速列车 13:5610617 日本高速新干线铁路网 100系列高速列车 13:5610618 0系列高速列车 200系列高速列车 300系列高速列车 13:5610619 400 系 列 高 速 列 车 500 系 列 高 速 列 车13:5610620 E1系列高速列车 E2系列 高速列车 13:5610621 E3系列高速列车 1.国外高速铁路的发展动态 13:5610622 结论 日本、西欧高速铁路项目已经进入成熟发展期 东欧国家铁路的规划向西欧靠拢 新一轮的高速铁路建设高潮即将到来。 2. 中国高速铁路的发展动态 CRH CRH（China Railways High-speed)，即中国高速铁路，是 中国铁道部对中国高速铁路系统建立的品牌名称。通常用 来指2007年4月18日起在中国铁路第六次铁路大提速后开 行的动车组列车。 13:5610623 CRH1 中国南车四方机车车辆股 份有限公司 与 加拿大庞 巴迪的合资公司青岛 四方-庞巴迪铁路运输设 备有限公司（BST）生产 2. 中国高速铁路的发展动态 13:5610624 CRH2 中国南车四方机车车辆股份有 限公司（联合日本川崎重工， 引进技术）负责国内生产。 CRH3 中国北车集团唐山轨道客车有 限责任公司（联合德国西门子 ，引进技术）负责国内生产。 以西门子ICE3（Velaro）为基 础。 2. 中国高速铁路的发展动态 13:5610625 CRH5 中国北车集团长春轨道客车股份 有限公司（联合法国阿尔斯通， 引进技术）负责国内生产。 CRH6 CRH6是由中国南车南京浦镇车 辆公司联合广东省成立的广东 轨道交通车辆修造基地即将生 产的国内最新型城际动车组， 3.高速铁路发展的主要模式 13:5610626 1)新建客运专用型（日本） 独立系统，轨距不相同，白天运营，夜间养护 2)新建客、货共线型（意大利） 客车时速250km/h,货车时速120km/h 3)既有线改造提速型（法国） 既有线处于市郊建筑群 4)改造机车车辆（英国） 可控倾斜度的“摆式”车体电动车组（曲线） (三)高速铁路的技术优势 高速铁路与公路、航空相比，其主要技术优势表现在： 1）速度快、旅行时间短。 2）行车密度高、运量大。 3）高速列车乘座舒适性好。 4）土地占用面积小。 5）能耗低。 6）环境污染小。 7) 外部运输成本低。 8) 列车运行准点。 9) 安全可靠。 10)不受气候影响，全天候运行。 11)社会经济效益好。 13:5610627 13:5610628 能耗低 一人使用1KWh的能源，乘坐不同的交通工具所能旅行的最长 距离见图1.3一1。 13:5610629 环境污染小 交通工具排放到大气中有害物质：碳化物，氮化物，硫化物等 三种交通工具排放有害物质的统计数据 13:5610630 列车运行准点 日本新干线平均晚点不超过1min。 西班牙AVE高速列车承诺晚点5min退赔 全部票款。 二.高速铁路的线路 （一）线路标准 （二）路基 （三）桥梁 （四）轨道结构 13:5610631 （一）线路标准（平缓） 大幅度提高平面最小曲线半径标准 平缓过渡的缓和曲线 欧洲：三次抛物线；日本：正弦曲线 增大竖曲线半径(25000m,350km/h) 世界上已建及在建、筹建中高速铁路线路平纵断 面设计标准 13:5610632 13:5610633 13:5610634 （二）路基 1.平顺、宽度足够 法国：12.6m；日本东海道：10.7m； 2.坚固、稳定、抵御自然灾害 3.排水 4.设计、施工、养护经济 (三)桥梁 1.钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁 2.立体交叉 3.钢支座、橡胶支座（稳定性） 13:5610635 （四）轨道结构 1.轨道类型 （1）道砟轨道 （2）板式轨道（整体道床） 2.轨道结构 （1）钢轨与联接零件 无缝线路 新型粘接绝缘钢轨 （2）轨枕与道床 重型轨道设备 双块式混凝土轨枕 （3）道岔 道岔侧股道：圆曲线或放射螺旋型 消除有害空间：活动心轨 牵引动力配置 1.集中配置 两头（一头）带司机室的动力车 线路破坏力大 2.分散配置 每节车厢配有动力 车辆轴重轻，灵活；造价、维修费用高、噪音大 13:5610636 三.高速铁路的牵引动力 四.高速铁路车辆 13:5610637 车体 走行部 制动装置 牵引缓冲装置 4.1 车体 4.1.1车体结构轻量化 减轻磨损，提高速度；铝合金材料 13:5610638 日本100系和300系车辆重量比较 减少空气阻力 列车阻力是速度的二次函数，列车速度提高后空 气阻力非常突出，当速度提高到300kmh时，空 气阻力的占总阻力的8590。 日本新干线100系比0系车头长900mm,空气阻力 系数减少25% 13:5610639 4.1.2车头、外形流线化 4.1.3提高气密性 车体气密性要求，当高速列车通过隧道或两 列高速列车交会特别是在隧道内会车时，车 外气压在短时间内会产生很大的压力波动， 这种压力波动大小几乎与列车运行速度的平 方成正比地增加， 如果车体结构不完全密封，车外的压力波会 迅速地传至车内，使车内的压力产主较大的 波动，旅客会感觉到声浪冲击耳膜的感觉， 令人难人忍受，因而影响了旅客的舒适性， 提高车体的气密性是发展高速列车的一项关 键技术。 13:5610640 4.1.4提高隔声性能 车体表面涂刷防振阻尼层，减少固体声； 双层车窗。 13:5610641 100系列高速列车内部 13:5610642 ICE3一等车内部 ICE1-2一等车内部 13:5610643 TGV一等车内部 TGV二等车内部 13:5610644 4.2 走行部 13:5610645 轻量化：减少轴重和簧下死重 稳定性:横纵向力 舒适性 曲线通过性能 4.3 制动 13:5610646 高速列车制动特点 制动距离 制动方式 高速列车复合制动系统 制动时的乘客舒适性 制动系统的可靠性和安全性 4.3.1高速列车制动特点 高速列车的制动与常速列车的制动，原理相同。但 由于高速列车的速度很高，动能很大，要在规定的 时间和距离内将这些动能消耗或吸收，用常速列车 的单一闸瓦制动方式是无法达到的。因此，高速列 车的制动必需采用综合方式，即多种制动协调使用 ，方能获得较好的效果。 13:5610647 4.3.2 制动距离 控制制动距离，保证制动时乘客的舒适性，保证制动系统的可靠 性。 列车的制动距离与列车的速度和制动方式有关。 列车紧急制动距离随行车速度以高于1次方的比例增加， 300km/h的高速列车以紧急制动、0.8常用制动系数和0.5常用制 动系数制动停车，其制动距离分别为4500、5200和7700m。 相当与长度为1500m的闭塞区间分别为3、4、6个。即使采用四 显示信号也不能满足在两个闭塞区的停车的要求。 因此，高速列车的制动必须采用包括空气制动（踏面制动和盘形 制动）、动力制动和非粘着制动（磁轨制动和涡流制动）在内的 复合制动方式，以提供强大的制动力。 13:5610648 旅客列车的制动距离限制(m) 13:5610649 4.3.3 制动方式 摩擦制动: 1)闸瓦制动（又称踏面制动） 2)盘型制动 3)摩擦式电磁轨道制动 动力制动 1)电阻制动 2)再生制动 3)电磁涡流制动 13:5610650 部分高速列车制动方式一览表 13:5610651 4.4 牵引缓冲装置 高速旅客列车要求车钩的纵向间隙小， 风管、电气线路能自动对接； 缓冲器容量适当，柔性较好； 13:5610652 5.高速铁路的信号与控制系统 概述 高速铁路列车运行自动化系统 高速铁路行车指挥自动化系统 小结 13:5610653 5.1高速铁路信号与控制系统的基本组 成 13:5610654 列车自动 控制系统 (ATCS) 行车指挥自动化系统(ATS-Automatic Train Supervision) 列车运行自动化 列车制动防护(ATP- Automatic Train Protection) 列车自动驾驶(ATO- Automatic Train Operation) 5.2列车运行自动化控制系统 系统的构成 无绝缘多信息轨道电路 点式查询应答器 微机化列车自动控制设备 13:5610655 运行自动化控制系统的基本思路 ： 取消分散安装再线路两侧传统的信号设备，将列车运行控 制功能集中于车上。 列车位置由车上设备进行自身