鐵道概論第九章高速鐵路和重載運(yùn)輸

中鐵電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)管理有限公司海南維管段第九章高速鐵路與重載運(yùn)輸

《鐵道概論》第六版海南維管段第一頁(yè)，共五十六頁(yè)。9.1.1概述鐵路按速度不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)（1）常速鐵路：100—120km／h（2）中速鐵路：120—160km／h（3）準(zhǔn)高速鐵路：160—200km／h（4）高速鐵路：200—400km／h（5）特高速鐵路：400km／h以上第二頁(yè)，共五十六頁(yè)。高速鐵路的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征（1）輸送能力大如新干線每3.5分鐘發(fā)車間隔（2）速度快上海到北京，全程1300公里，運(yùn)行4.5小時(shí)左右，與飛機(jī)相近。（3）安全性好高速鐵路42年來(lái)，基本沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)重大行車事故。安全性明顯高于公路、航空。（4）正點(diǎn)率高：基本不受氣候影響。日本97年平均晚點(diǎn)只有0.3分鐘。（5）舒適、方便：運(yùn)行平穩(wěn)、發(fā)車間隔小。（6）能源消耗低、環(huán)境影響輕、經(jīng)濟(jì)效益好等第三頁(yè)，共五十六頁(yè)。高速鐵路的發(fā)展模式（1）日本新干線模式，全部修建新線，旅客列車專用。（2）法國(guó)TGV模式，部分修建新線，部分舊線改造，旅客列車專用。（3）德國(guó)ICE模式，全部修建新線，旅客列車及貨物列車混用。（4）英國(guó)APT模式，既不修建新線，也不大量舊線改造，主要靠采用由擺式車體的車輛組成的動(dòng)車組；旅客列車及貨物列車混用。第四頁(yè)，共五十六頁(yè)。日本高速鐵路的發(fā)展7條新干線總長(zhǎng)度達(dá)到：2139.9km第五頁(yè)，共五十六頁(yè)。日本500系高速列車第六頁(yè)，共五十六頁(yè)。日本700系高速列車由中日本鐵路和西日本鐵路共同研制，1999年春投入使用，270-285km/h。第七頁(yè)，共五十六頁(yè)。日本高速技術(shù)360新干線E9542005/6/24日宣布:開(kāi)發(fā)成功360km/h高速列車第八頁(yè)，共五十六頁(yè)。法國(guó)TGV-2N高速列車最高運(yùn)行速度：360km/h。2001年3月在1000km距離間創(chuàng)造了長(zhǎng)距離旅行速度的世界紀(jì)錄：302km/h。第九頁(yè)，共五十六頁(yè)。2007年4月3日，法國(guó)高速列車TGV在巴黎－斯特拉斯堡東線鐵路上以574.8公里/小時(shí)的運(yùn)行速度，創(chuàng)造了有軌列車最高時(shí)速新的世界記錄，同時(shí)打破了自己在1990年5月創(chuàng)下并保持17年之久的515.3公里/小時(shí)的世界記錄。第十頁(yè)，共五十六頁(yè)。動(dòng)力分散式的ICE-31999年投入運(yùn)營(yíng)并出口荷蘭第四代ICE正在開(kāi)發(fā)之中第十一頁(yè)，共五十六頁(yè)。90年代以來(lái)我國(guó)自主研究開(kāi)發(fā)了一系列用于提速和高速鐵路的動(dòng)車組第十二頁(yè)，共五十六頁(yè)。140km/h內(nèi)燃動(dòng)車組第十三頁(yè)，共五十六頁(yè)。140公里“晉龍”號(hào)內(nèi)燃動(dòng)車組第十四頁(yè)，共五十六頁(yè)。160公里/小時(shí)內(nèi)燃動(dòng)車組第十五頁(yè)，共五十六頁(yè)。180公里時(shí)速“神州”號(hào)內(nèi)燃動(dòng)車組

2000年10月18日首次駛出北京站1999年9月戚廠與浦廠聯(lián)合研制，10月投入京津線運(yùn)營(yíng)?？偣β?480kW,雙層，二動(dòng)十拖，定員1440人，試驗(yàn)速度達(dá)到210.8km/h。第十六頁(yè)，共五十六頁(yè)。305km/h藍(lán)箭號(hào)動(dòng)力車試驗(yàn)到400km/h第十七頁(yè)，共五十六頁(yè)。第十八頁(yè)，共五十六頁(yè)。中國(guó)高速鐵路發(fā)展客運(yùn)專線1.6萬(wàn)公里第十九頁(yè)，共五十六頁(yè)。9.1.2高速鐵路的技術(shù)設(shè)備線路提高線路平縱斷面標(biāo)準(zhǔn)路基——寬路肩設(shè)計(jì)板式軌道結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)軌條無(wú)縫線路；強(qiáng)韌性、高彈性軌道部件；可動(dòng)心軌道岔第二十頁(yè)，共五十六頁(yè)。車輛牽引動(dòng)力方式——電力牽引；動(dòng)車組；動(dòng)力分散配置車體——自重輕；流線型車頭；高氣密性、隔音性；車體傾擺技術(shù)走行部——高穩(wěn)定性；低噪聲制動(dòng)裝置——摩擦制動(dòng)+動(dòng)力制動(dòng)擺式列車信號(hào)——先進(jìn)的列車控制系統(tǒng)第二十一頁(yè)，共五十六頁(yè)。高速鐵路線路平縱斷面特點(diǎn)大幅度提高平面最小曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)平緩過(guò)渡的緩和曲線增長(zhǎng)夾直線、圓曲線最小長(zhǎng)度增大豎曲線半徑第二十二頁(yè)，共五十六頁(yè)。

獲得高曲線通過(guò)能力的途經(jīng)1.

加大線路曲線半徑2.設(shè)置超高3.采用徑向轉(zhuǎn)向架4.車體傾擺技術(shù)

從固定設(shè)備考慮從移動(dòng)設(shè)備考慮第二十三頁(yè)，共五十六頁(yè)。

鐵路按最小曲線半徑的分類分類最小曲線半徑m速度范圍Km/h采用擺式列車技術(shù)后的速度范圍，Km/h一般鐵路（Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)鐵路）800-600（最小300，需減速通過(guò)）100-80120-100提速鐵路（Ⅰ級(jí)鐵路）1000（最小600，需減速通過(guò)）120-140160-180準(zhǔn)高速鐵路1400-1700160-200200-250高速鐵路2500-4500200-300300-360特高速鐵路6000-10000300-400360-500第二十四頁(yè)，共五十六頁(yè)。徑向轉(zhuǎn)向架剛性轉(zhuǎn)向架—前輪對(duì)以巨大沖角沖向鋼軌，產(chǎn)生很大輪軌力徑向轉(zhuǎn)向架—輪對(duì)保持徑向位置可大大改善通過(guò)曲線時(shí)的輪軌受力狀況。第二十五頁(yè)，共五十六頁(yè)。車體傾擺技術(shù)原理—車體內(nèi)傾，利用重力分量平衡一部分離心加速度，猶如附加超高，可改善高速過(guò)曲線時(shí)的乘座舒適度。難點(diǎn)—根據(jù)曲線半徑及列車前進(jìn)速度，實(shí)時(shí)控制車體傾擺的角度。

第二十六頁(yè)，共五十六頁(yè)。高速鐵路車輛高速車輛與普通車輛相比，主要區(qū)別如下：（1）車體輕：一般為10T左右，比普通客車輕3－4T（2）車體外形為流線型：減少空氣阻力；（3）車體密封性好：減少車內(nèi)氣壓變化（4）隔音效果好：（5）高速運(yùn)行穩(wěn)定性好，曲線通過(guò)能力強(qiáng)（6）制動(dòng)方式多種方式同時(shí)使用（7）部分車輛采用擺式車體第二十七頁(yè)，共五十六頁(yè)。高速鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)高速鐵路與普通鐵路信號(hào)不同處主要有：（1）設(shè)置了綜合調(diào)試系統(tǒng)，對(duì)列車運(yùn)營(yíng)實(shí)行集中控制；（2）取消傳統(tǒng)的地面信號(hào)，采用列車運(yùn)行控制系統(tǒng)；（3）采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換行車、旅客等相關(guān)信息。第二十八頁(yè)，共五十六頁(yè)。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC第二十九頁(yè)，共五十六頁(yè)。第三十頁(yè)，共五十六頁(yè)。9.1.3高速鐵路運(yùn)輸組織特點(diǎn)1、運(yùn)輸服務(wù)系統(tǒng)覆蓋旅客旅行服務(wù)的全過(guò)程，最大限度地滿足不同層次的旅客出行需求2、充分滿足旅客出行需求、適應(yīng)客流變化，制定運(yùn)輸計(jì)劃和旅客列車開(kāi)行方案3、建立以高新技術(shù)為基礎(chǔ)的安全保障體系4、建立以調(diào)度中心為中樞的運(yùn)營(yíng)管理總體系統(tǒng)第三十一頁(yè)，共五十六頁(yè)。9.1.4磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力或排斥力將車輛托起，使整個(gè)列車懸浮在線路上，利用電磁力導(dǎo)向，直線電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成推進(jìn)力而推動(dòng)列車前進(jìn)的鐵路。磁懸浮鐵路不同于普通鐵路列車的主要特征是不使用車輪，而是依靠電磁作用力把車輛懸浮在軌道上方，除了空氣摩擦之外，沒(méi)有輪軌接觸所帶來(lái)的阻力。其時(shí)速可達(dá)到500～1000km。磁懸浮列車高速、安全、平穩(wěn)，不污環(huán)境、節(jié)省能源，是一種理想的交通工具。第三十二頁(yè)，共五十六頁(yè)。0

1002003004005006007008009001000

速度，km/h公路水運(yùn)常速鐵路高速鐵路高速磁浮航空磁懸浮鐵路填補(bǔ)了高速鐵路和航空運(yùn)輸之間的速度空白第三十三頁(yè)，共五十六頁(yè)。磁懸浮鐵路的基本制式常導(dǎo)磁吸型（EMS）：以德國(guó)高速常導(dǎo)磁浮列車為代表，是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起，懸浮的氣隙較小，一般為10毫米左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400～500km，適合于城市間的長(zhǎng)距離快速運(yùn)輸。超導(dǎo)磁斥型（EDS）：以日本為代表。它是利用超導(dǎo)磁體（液氦）產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，列車運(yùn)行時(shí)與布置在地面上的線圈相互作用，產(chǎn)生電動(dòng)斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右，速度可達(dá)每小時(shí)500km以上。第三十四頁(yè)，共五十六頁(yè)。第三十五頁(yè)，共五十六頁(yè)。磁懸浮導(dǎo)向原理常導(dǎo)磁吸式的導(dǎo)向系統(tǒng)，是在車輛側(cè)面安裝一組專門用于導(dǎo)向的電磁鐵，當(dāng)車輛運(yùn)行發(fā)生左右偏移時(shí)，車上的導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)向軌的側(cè)面相互作用，產(chǎn)生一種排斥力，使車輛恢復(fù)到正常位置，和導(dǎo)軌側(cè)面之間保持一定的間隙。當(dāng)車輛的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，例如運(yùn)行在曲線或坡道上時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)導(dǎo)向磁鐵中的電流進(jìn)行控制來(lái)保持這一側(cè)向間隙，從而達(dá)到控制列車運(yùn)行方向的目的。第三十六頁(yè)，共五十六頁(yè)。磁懸浮推進(jìn)原理磁懸浮列車由于懸浮起一定的高度，使車輪與鋼軌脫離，故不能依靠它們之間的摩擦力產(chǎn)生牽引力使車輛前進(jìn)，而是采用一種叫做直線電機(jī)的推進(jìn)裝置作為列車的牽引動(dòng)力。直線電機(jī)是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來(lái)的，它的基本構(gòu)成和作用原理與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，就如同將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿半徑方向切開(kāi)展平而成。于是，其傳動(dòng)方式也就由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。第三十七頁(yè)，共五十六頁(yè)。日本地鐵車輛采用直線電機(jī)牽引可減小隧道截面節(jié)約地鐵投資直線電機(jī)原理普通電機(jī)展開(kāi)直線電機(jī)

定子置于軌道上轉(zhuǎn)子置于車輛上第三十八頁(yè)，共五十六頁(yè)。9.2重載運(yùn)輸7.2.1概述

7.2.2重載運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備

第三十九頁(yè)，共五十六頁(yè)。9.2.1概述重載運(yùn)輸?shù)亩x：具備以下三條中的兩條可視為重載(1)經(jīng)常開(kāi)行總重至少為8000t的列車(2)在長(zhǎng)度至少為150km的線路區(qū)段上，年貨運(yùn)量至少達(dá)到4000萬(wàn)t(3)經(jīng)常開(kāi)行軸重25t以上的列車第四十頁(yè)，共五十六頁(yè)。重載列車的運(yùn)輸方式(1)整列式重載列車(2)組合式重載列車(3)單元式重載列車第四十一頁(yè)，共五十六頁(yè)。(1)整列式重載列車是由大功率單機(jī)或多機(jī)牽引，列車由不同型式和載重的貨物車輛混合編組，達(dá)到規(guī)定重載標(biāo)準(zhǔn)（牽引重量達(dá)到5000t及其以上）的列車。目前，中國(guó)繁忙干線上開(kāi)行的重載列車主要為這種模式。第四十二頁(yè)，共五十六頁(yè)。(2)組合式重載列車是由兩列及其以上同方向運(yùn)行的普通貨物列車首尾相接、合并組成的列車。運(yùn)行至前方某一技術(shù)站或終到站后，分解為普通貨物列車。實(shí)質(zhì)上是在線路通過(guò)能力緊張的區(qū)段，利用一條運(yùn)行線行駛兩列及以上的普通貨物列車的一種擴(kuò)大運(yùn)輸能力的方式。第四十三頁(yè)，共五十六頁(yè)。(2)組合式重載列車前蘇聯(lián)鐵路是客貨混用，列車數(shù)量多、行車密度大，運(yùn)能與運(yùn)量的矛盾比較突出，為擴(kuò)大運(yùn)輸能力、挖掘現(xiàn)有設(shè)備潛力，即組織開(kāi)行超重、超長(zhǎng)列車或組合式列車，并成功地試驗(yàn)開(kāi)行了總重43047t的重載列車。第四十四頁(yè)，共五十六頁(yè)。(3)單元式重載列車單元式重載列車——是把大功率機(jī)車雙機(jī)或多機(jī)與一定編成輛數(shù)的同類專用貨車固定組成一個(gè)運(yùn)輸“單元”，并以此作為運(yùn)營(yíng)計(jì)費(fèi)的單位。單元式重載列車運(yùn)送的貨物品種單一，在裝、卸站間往返循環(huán)運(yùn)行，中途列車不拆散，不進(jìn)行改編作業(yè)，機(jī)車車輛固定編掛位置，車底固定回空，兩端車站裝卸設(shè)備配套，是裝、運(yùn)、卸“一條龍”的運(yùn)輸組織形式。第四十五頁(yè)，共五十六頁(yè)。(3)單元式重載列車在路網(wǎng)規(guī)模大、行車密度小、貨運(yùn)比重大、運(yùn)能較富裕的美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)，組織開(kāi)行從裝車地到卸車地之間的重載單元列車，通過(guò)貨物集中發(fā)送、快速裝卸、加速機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)來(lái)降低成本，從而獲得較大的效益，提高了與其他運(yùn)輸方式的競(jìng)爭(zhēng)能力。美國(guó)的重載單元列車，牽引總重在10000t以上，是名副其實(shí)的萬(wàn)噸列車，并曾創(chuàng)造總重達(dá)44066t的世界最高紀(jì)錄。第四十六頁(yè)，共五十六頁(yè)。世界重載運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展北美鐵路是重載運(yùn)輸發(fā)展最早的地區(qū)，70年代末美國(guó)一級(jí)鐵路開(kāi)始了重載運(yùn)輸。美國(guó)重載列車通常編組在100輛以上，列車重量可達(dá)萬(wàn)t左右。南非鐵路窄軌重載運(yùn)輸，在世界享有盛名，對(duì)推動(dòng)這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了積極影響，南非重載運(yùn)輸列車編組達(dá)20000t。第四十七頁(yè)，共五十六頁(yè)。世界重載運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展澳大利亞重載列車采用大功率機(jī)車、大軸重專用貨車，編組為120輛以上，列車總重1－2萬(wàn)t。巴西的礦石專列為206-320輛重載敞車編為一組，列車總重量達(dá)26000t-32000t。重載列車擴(kuò)大了列車編組，提高列車重量，可以大幅度提高鐵路運(yùn)輸能力，顯著降低運(yùn)輸成本，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。第四十八頁(yè)，共五十六頁(yè)。中國(guó)鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展的三個(gè)階段第一階段自1984年至1990年，主要為改造舊線，開(kāi)行組合式重載列車。選擇了晉煤外運(yùn)通道的豐臺(tái)—沙城—大同線和北京—秦皇島線為試點(diǎn)，開(kāi)行組合式重載列車。采用內(nèi)燃機(jī)車雙機(jī)牽引7400t，使用縮短型敞車和裝有配套技術(shù)的新型車輛。根據(jù)貨流的特點(diǎn)，采取了固定車底、固定機(jī)車、固定發(fā)到站、固定運(yùn)行線，從大同西站出發(fā)直達(dá)秦皇島東站，卸車后原列空車返回，進(jìn)行循環(huán)拉運(yùn)。組合式重載列車對(duì)擴(kuò)大晉煤外運(yùn)數(shù)量，緩解沿海繁忙干線能力緊張，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。第四十九頁(yè)，共五十六頁(yè)。中國(guó)鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展的三個(gè)階段第二階段自1990年至1992年，新建大同至秦皇島鐵路運(yùn)煤專線，開(kāi)行單元式重載列車。大秦鐵路是借鑒加拿大、澳大利亞等國(guó)開(kāi)行重載單元列車的經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)新建的第一條雙線電氣化重載運(yùn)煤專線，全長(zhǎng)653公里。1988年試驗(yàn)開(kāi)行了單機(jī)牽引6000t，雙機(jī)牽引10000t單元式重載列車。1992年底正式開(kāi)行列車重量為6000t和10000t的單元列車。2006年6月1日,大秦線開(kāi)行的重載列車牽引總t位達(dá)到20000t，跨入了國(guó)際先進(jìn)行列