鐵道概論 課件 8-高速鐵路與重載運輸

授課內容（英文）：第六章高速鐵路與重載運輸

教學目的：

1.了解高速鐵路的劃分標準；2.掌握磁懸浮列車的工作原理；3.掌握重載列車的技術特點；

HighSpeedRailwayandOverloadTransportationLearningObjectives:Attheendofthisclassyouwillbeableto:1.Understandthedivisionofthehigh-speedrailwaystandard;2.Mastertheworkingprincipleofmagneticlevitationtrain;3.Masterthetechniquecharacteristicsoftheheavy-dutytrain.

第一節(jié)高速鐵路一、概述

1、高速鐵路的主要模式（1）日本新干線模式

即全部修建新線，旅客列車專用。（2）法國TGV模式即部分修建新線，部分舊線改造，旅客列車專用。（3）德國ICE模式即全部修建新線，旅客列車及貨物列車混用。（4）英國APT模式即既不修建新線，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車組；旅客列車及貨物列車混用。其他國家高速鐵路：西班牙

中國X2000、CRH

I.Themainmodeofhigh-speedrailwayTheJapaneseShinkansenmode.Buildatotallynewline,onlyforpassengertrains;FrenchTGVmode.Partsoftheconstructionarenewlines,partsoftheoldlinearetransformed,onlyforpassengertrains;GermanICEmode.Buildatotallynewline,bothforpassengertrainandfreighttrain;BritishAPTmode.Neithertobuildnewlines,nortotransformalargenumberofoldlines,mainlyusetiltingbodyvehiclestoformEMU6.1Overview

一、概述2、鐵路按速度不同的劃分標準（1）常速鐵路：100—120km／h（2）中速鐵路：120—160km／h（3）準高速鐵路：160—200km／h（4）高速鐵路：200—400km／h（5）特高速鐵路：400km／h以上但在85年國際鐵路干線協(xié)議中規(guī)定：新客運專線為300公里，新客貨混用型為250公里以上。

II.Accordingtothespeedofthedifferentstandards,therailwaycanbedividedinto：1.Constantspeedrailway100—120km／h2.Mediumspeedrailway120—160km／h3.Quasihighspeedrailway160—200km／h4.Highspeedrailway200—400km／h5.Specialhigh-speedrailway，morethan400km/hButin1985,internationalrailwaytrunkagreementprovides:newpassengerdedicatedlineis300kilometers,newpassengermixtypeformorethan250kilometers.6.1Overview

一、概述3、高速鐵路的技術經濟優(yōu)勢（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，運行4.5小時左右，與飛機相近。（3）安全性好：高速鐵路42年來，基本沒有出現過重大行車事故。安全性明顯高于公路、航空。（4）正點率高：基本不受氣候影響。日本97年平均晚點只有0.3分鐘。（5）舒適、方便：運行平穩(wěn)、發(fā)車間隔小。（6）能源消耗低：（7）環(huán)境影響輕：（8）經濟效益好。

III.Thetechnicalandeconomicadvantagesofhigh-speedrailway1.Largetransportcapacity:suchastheShinkansen,departureintervalsareevery3.5minutes.2.Fastspeed:ShanghaitoBeijing,thewholejourneyis1300km;therunningperiodisabout4.5hours,andaircraftsimilar.3.Highsafety:thereisnomajortrafficaccidentinhigh-speedrailwayfor42years.Securityissignificantlyhigherthanthehighwayandaviation.4.Punctualityrateishigh.Basicallyitisnotaffectedbyclimate.In1997Japan'saveragestatisticsareonly0.3minuteslate.5.Acomfortable,convenient,smoothoperation,littledepartureinterval;6.Lowenergyconsumption7.Lightenvironmentalimpact8.Goodeconomicbenefits

日本高速鐵路日本是世界上第一個建成實用高速鐵路的國家。1964年10月1日東海道新干線正式開通營業(yè)，高速列車運行速度達到210公里/小時，從東京至大阪間旅行時間由6小時30分縮短到3小時。這條專門用于客運的電氣化、標準軌距的雙線鐵路，代表了當時世界第一流的高速鐵路技術水平，標志著世界高速鐵路由試驗階段跨入了商業(yè)運營階段。

東海道新干線以其安全、快速、準時、舒適、運輸能力大、環(huán)境污染輕、節(jié)省能源和土地資源等優(yōu)越性博得了政府和公眾的支持和歡迎。1975年山陽新干線通車營業(yè)，列車最高時速270公里；1985年東北新干線通車營業(yè)，列車最高時速240公里；1982年上越新干線通車營業(yè)，列車最高時速240公里；1997年長野新干線通車營業(yè)，列車最高時速260公里。

Japanesehigh-speedrailwayJapanisthefirstcountryintheworldtobuildapracticalhigh-speedrailway.October1,1964TokaidoShinkansenofficiallyinaugurated,high-speedtrainrunningspeedwas210km/h,traveltimebetweenTokyoandOsakahasbeenreducedfrom6hours30minutesto3hours.Thiselectrified,standard-gaugetwo-lanerailway,dedicatedtopassengertransport,representstheworld'sfirst-classhigh-speedrailwaytechnology,markingtheworld'shigh-speedrailwayfromthepilotphaseintothecommercialoperationstage.TheTokaidoShinkansenhasgainedthesupportandwelcomefromthegovernmentandthepublicwithitsadvantagesofsafety,fastness,punctuality,comfort,transportationcapacity,lightpollution,energysavingandlandresources.In1975theShanyangShinkansenopened,thetrainmaximumspeedwas270km;in1985theNortheastShinkansenopened,thetrainmaximumspeedwas240km;in1982theShinkansenopened,thehighestspeedwas240km;1997NaganoShinkansen,itsmaximumspeedreached260km.

法國高速鐵路GV是法文中TrainàGrandeVitesse的縮寫，翻譯做英文是高速列車的意思。TheTGVParisSud-Est：首列電氣化的Tgv火車。它的商業(yè)運營速度是270公里每小時，并在1981年以370公里每小時的速度創(chuàng)下當時的世界紀錄。TheTGVAtlantique：這就是后來的一代。Atlantique的代表顏色是鐵灰色，在1990年，它以515.3公里的時速當之無愧的成為世界冠軍，直到近年才有磁懸浮列車超過它。很多高速列車從這種車型中分出，如西班牙的Ave等。TheTGVDuplex：這是一輛雙層高速列車，比原有車輛多出百分之四十五的運量，而且能以300公里的時速運營。

GVistheFrenchacronymofTrainàGrandeVitesse,Englishmeaningishigh-speedtrain.

TheTGVParisSud-Est:ThefirstelectrifiedTgvtrain.Itscommercialoperatingspeedis270kilometersperhour,andin1981therateof370kilometersperhourreachedtheworldrecord.

TheTGVAtlantique:Thisisthelatergeneration.Atlantiquerepresentativecolorisirongray;in1990,itbecameaworldchampionataspeedof515.3kilometersperhour,untilrecentyearsonlymaglevtraincanrunbeyondit.Manyhigh-speedtrainscamefromthistype,suchasSpain'sAveandsoon.

Frenchhigh-speedrailway

德國高速鐵路ICE的全稱是IntercityExpress，即城際快車。1982年，首列ICE-V型試驗車被德國鐵道定購。1985年該車交付使用，并在1989年以406.9公里的時速成為當時的世界冠軍得主。1990年烏茲堡到福爾茲的高速鐵路開通。翌年首列ICE1型車投入使用，同年，專為ICE開通的鐵路。1993年全部ICE1型車投入使用。同年第三條ICE專線開通。1994年，一列ICE1運抵美國，開始了它的每周之行。第一列使用ICE的國際列車開通。1996年，首列ICE2型高速列車交付德國鐵道，成為長途運輸車輛。1997年，ICE2成為漢報道柏林的快速車輛。1998年，ICT（電動擺式列車）開始測試。六月三日，一列ICE1型車在漢堡和漢挪威之間發(fā)生了一起事故。之后所有的ICE1型車暫停了運營。1999年，ICE3型高速列車開始試運行

Germanhigh-speedtrainICE'sfullnameisInter-cityExpress.In1982,thefirstICE-VtestvehiclewasorderedbyGermanrailway.In1985thecarwasdelivered,andin1989itreached406.9kilometersperhourtobecometheworldchampion.1990UzburgtoFulzhigh-speedrailwayopened.ThefollowingyearthefirstcolumnICE1putintouse,thesameyear,specificallyrailwayfortheICEopened.In1993allICE1typecarswereputintouse.ThesameyearthethirdICElineopened.In1994,aseriesofICE1arrivedintheUnitedStates,beganitsweeklytrip.ThefirstcolumnusesICE'sinternationaltrain.In1996,thefirstICE2high-speedtrainsweredeliveredtoGermanrailwaysaslong-distancetransportvehicles.In1997,ICE2becameafast-trackvehiclefromHamburgtoBerlin.In1998,ICT(electrictiltingtrain)begantesting.OnJune3,aseriesofICE1vehiclesweremovedinHamburgandHanoverTherewasanaccidentbetweenthetwo.AllICE1vehiclesweresuspendedfromoperation.In1999,ICE3high-speedtrainbegantrialoperation

瑞士的擺式列車英國、瑞典高速鐵路1981年當英國的國營鐵路首先利用傾斜技術來運營時遭到失敗。他們稱之為“先進的旅客列車”---Apt在按日程表運行三天后，就停開了。因為乘客們抱怨有惡心等病態(tài)反映，且制動系統(tǒng)和尚處于開發(fā)階段的懸掛系統(tǒng)仍存在技術故障，前面幾節(jié)車廂不“傾斜”，后來經過不斷的改進完善，利用傾斜技術的擺式列車目前已在全歐洲盛行。瑞典引進的X2000擺式列車將斯德哥爾摩到哥德堡459公里的路程時間縮短了將近1/4，鐵路市場份額由41％提高到55％。美國鐵路公司于1999年在華盛頓─紐約─波士頓之間開出時速達240公里的擺式列車（acela,在本站中有詳述），屆時，全程所需時間將從現在的8個小時減到5小時。甚至法國這個最先倡導高速列車的國家也在高速和普通軌道上試驗作用擺式列車。英國的Apt擺式列車瑞士的擺式列車

In1981,Britishstate-runrailwayfirstfailedtooperatewithtiltingtechnology.Theycallit"AdvancedPassengerTrains"-Aptstoppedthreedaysafteritwasscheduledtorun.Becausethepassengerscomplainedofnauseaandothersickreflections,andthereweretechnicalfailuresinthebrakesystemandthesuspensionsystemwhichwasstillinthedevelopmentstage,thefirstfewsectionsofthecarwerenot"tilted";aftercontinuousimprovement,tiltingtrainwithtiltingtechnologyhasbeenprevalentinEurope.

SwedenintroducedX2000tiltingtrain;459kmjourneytimeisshortenedbynearly1/4fromStockholmtoGothenburg;therailwaymarketshareincreasesfrom41%to55%.AmericanRailwayCorporationin1999operatedthe240kmtiltingtrainsbetweenWashington-NewYork-Boston(acela,detailedinthissite);then,theentiretimereducedfromthecurrent8hoursto5hours.EvenFrance,thecountrythatpioneeredhigh-speedtrains,alsoexperimentedwithtiltingtrainsonhigh-speedandordinarytracks.BritishAptTiltingTrainSwedenTiltingTrainHighspeedrailwayinBritainandSweden

西班牙高速鐵路1992年4月，西班牙在巴塞羅那奧運會前夕開通了從馬德里至塞維利亞的高速鐵路，趕上了世界高速運輸的發(fā)展步伐。西班牙高速列車簡稱AVE，采用法國技術，最高時速達300公里。AVE還創(chuàng)造了一天客運量達到12338人次的記錄。在第一條高速干線運營成功以后,西班牙繼續(xù)加快高速列車的發(fā)展，制定了新的路網規(guī)劃。正在修建和計劃修建的新干線有：馬德里—巴塞羅那—法國西南部、薩拉戈薩—畢爾巴鄂、洛格羅尼奧—法國西南部、馬德里—葡萄牙首都里斯本。將要改造的舊線有馬德里—巴倫西亞、馬德里—萊昂、瓦利阿多里德—洛格羅尼奧、塞維利亞—韋爾發(fā)、塞維利亞—加的斯等。經過新建和改建以后，西班牙鐵路將形成一個現代化的高速路網，躋身于世界鐵路的先進行列

Spainhigh-speedrailwayInApril1992,ontheeveoftheOlympicGames,Spainopenedhigh-speedrailwayfromMadridtoSevilletocatchupwiththeworld'shigh-speedtransportdevelopmentpace.Spanishhigh-speedtrainsarereferredtoasAVE,usingFrenchtechnology,thehighestspeedis300km.AVEalsocreatedarecordof12,338passengeraday.Afterthesuccessfuloperationofthefirsthigh-speedline,Spaincontinuedtoacceleratethedevelopmentofhigh-speedtrains,andformulatednewroadnetworkplanning.Themainroutesbeingbuiltandplannedare:Madrid-Barcelona-SouthwestFrance,Zaragoza-Bilbao,Logro?o-SouthwestFrance,Madrid-PortugalLisbon.Madrid,Valencia,Madrid-Leon,Valladolid-Logro?o,Sevilla-Velha,Sevilla-Cádizandsoon.Afterthenewconstructionandreconstruction,theSpanishrailwaywillformamodernhigh-speedroadnetworkamongtheadvancedranksofworld'srailways

中國新時速新時速擺式列車是由ABB戴姆勒-奔馳交通公司(Adtranz)制造的，在瑞典泛稱為X-2000高速列車。新時速擺式列車是一種集中式電動車組，其編組為1T+6M，即1輛動車、6輛拖車。拖車中有1輛為無動力裝置帶駕駛室的尾車，其另一端為旅客車廂。時速200公里。廣深鐵路股份有限公司與瑞典ADtranz公司在1996年11月簽署了合約，租用一組X2000

擺式列車，以測試擺式列車在中國營運的可行性。該列車價值為$1600萬美元，租金每年$180萬美元，供貨商免費提供日常維修和保養(yǎng)。大約一年,廣深鐵路股份有限公司已經正式買入X2000列車。

ChinanewspeedtrainThenewspeedtiltingtrainsaremanufacturedbyABB'sAdtranzandareknowninSwedenastheX-2000high-speedtrains.

Newtacho-typetrainisacentralizedelectricEMU,thegroupingis1T+6M,thatis,amotorcar,sixtrailers.Oneofthetrailersisapowertrainwagonwithacab,andtheotherendisapassengercompartment.Speed??of200km.

Guangzhou-ShenzhenRailwayCo.,Ltd.andSwedenADtranzcompanyinNovember1996signedacontracttohireagroupofX2000tiltingtrainstotestthefeasibilityoftiltingtrainsoperatinginChina.Thetrainisvaluedat$16millionandisrentedat$1.8millionperyear.Suppliersareprovidedfreeofchargeforroutinemaintenanceandrepair.Aboutayear,Guangzhou-ShenzhenRailwayCo.,Ltd.hasofficiallyboughtX2000train.

SwedentiltingtrainSpainAVEItaly

三、高速鐵路牽引動力與車輛1、高速鐵路輪軌牽引動力型式：機車牽引方式動車組牽引方式注：動力來源一般采用電力牽引。2、牽引動力的配置⑴集中配置于一端或兩端：分為傳統(tǒng)的雙機牽引方式和動車組方式。如：270公里/小時的中華之星電動車組，采用11節(jié)車輛編組，動車組由2節(jié)動力車和9節(jié)拖車組成產，前拉后推。再如“先鋒號”交流傳動電動車組，列車運營速度200Km/h，最高試驗速度250Km/h。該電動車組由兩個單元計6輛車組成，每3輛車組成一個單元，其中包含2輛動車和1輛拖車。⑵分散配置：分為完全分散模式和部分分散模式。

6.3HighspeedrailwaytractionandvehiclesI.Highspeedrailwaywheel/railtractionThelocomotivetractionwayTheEMUtractionwayNote:generallyUSESelectrictractionpowersourceII.TractionconfigurationCentralizedconfigurationintheendorends.ItisdividedintothetraditionalwayofdoublemachinedrawingmethodandtheEMUSuchas:270km/houroftheChinaStarEMUs,using11vehiclegroups,EMUconsistsoftwopowercarsandninetrailercompositionofproduction,pushbeforepull.Anotherexampleisthe"Pioneer"ACdriveEMU,trainoperatingspeed200Km/h,themaximumtestspeed250Km/h.TheEMUconsistsoftwounitsof6vehicles,eachofthethreevehiclestoformaunit,whichcontainstwomotorvehiclesandatrailer.Decentralizedconfiguration:completelyseparatemodelandpartmodel

四、高速列車新技術1、高速“子彈”列車2、“行星”列車3、水下列車4、飛行列車

6.6Newtechnologyofhighspeedtrain1High-speed"bullet"train2"Planet"train3Underwatertrains4Flighttrain

高速“子彈”列車美國科學家們正在利用“電磁炮”原理研制一種新型的高速“子彈”列車。與磁懸浮列車不同的是，“子彈”列車可以直接使用現有的鐵路軌道，而不需要裝備有電磁線圈的特殊軌道。這種利用電磁感應原理制成的“子彈”列車，機車頭上安裝有一組由氣體渦輪發(fā)動機提供能量的電磁驅動線圈，這樣列車自身便成為一顆“子彈”。而沿著傳統(tǒng)軌道旁建成的一種梯形狀鑄鉛反作用極板就成為一門“電磁炮”的炮膛，可以驅動和引導“子彈”列車前進。據美國桑迪亞國家實驗室研制的“子彈”列車模型試驗結果表明，“子彈”列車能以每小時321.86千米的速度在現有的鐵路軌道上高速行駛?！白訌棥绷熊嚨募铀傩阅苁謨?yōu)異，列車僅行駛3.6米就可從靜止狀態(tài)加速到每小時54.7千米。另外，“子彈”列車由于其無需重新建造鐵路軌道，所以制造成本要比磁懸浮列車低得多，是一種有發(fā)展前途的新型列車USscientistsareusingthe“electromagneticgun”principletodevelopanewtypeofhigh-speed"bullet"train.Unlikeamaglevtrain,bullettrainscanbeuseddirectlyonexistingrailtrackswithouttheneedforaspecialorbitwithanelectromagneticcoil."Bullet"trainismadebyelectromagneticinductionprinciple;thelocomotiveheadisequippedwithasetofgasturbineengine-poweredelectromagneticdrivecoil,sothatthetrainitselfhasbecomea"bullet."Thetrapezoid-shapedlead-reactionplatebuiltalongthetraditionaltrackbecomes“electromagneticgun”cannon,whichcandriveandguidethe"bullet"train.TheUnitedStatesSandiaNationalLaboratorydeveloped"bullet"trainmodeltestresultsshowthatthe"bullet"trainspeedis321.86kilometersperhourintheexistingrailwaytrack."Bullet"trainaccelerationperformanceisexcellent;thetrainwhichisonly3.6metersfromthequiescentstatecanbeacceleratedto54.7kilometersperhour.Inaddition,the"bullet"traindoesnotneedtorebuildtherailwaytrack,sothemanufacturingcostismuchlowerthanthemaglevtrain,whichisapromisingnewtrainHigh-speed"bullet"train

“行星”列車目前，美國麻省理工學院獨辟蹊徑正在著力研制一種在地下行駛的新型列車。這種被人們稱之為“行星”列車的新型列車，實際上是一種地下真空磁懸超音速列車。據列車設計師們宣稱，這種神奇的“行星”列車最高運行速度可以達到每小時22500千米，為音速的20多倍。以美國本土為例，“行星”列車橫穿美國東西部僅需21分鐘便可以走完全部旅程，而一般噴氣式飛機卻至少要化費５小時的時間。Atpresent,theUnitedStatesMassachusettsInstituteofTechnologyisworkingtodevelopanewtypeundergroundtrain.Knownasthe"Planet"train,infact,itisanundergroundvacuumMaglevsupersonictrain.Thetraindesignersclaimthatthismagical"planets"train’smaximumoperatingspeedisupto22,500kmperhour,20timesthespeedofsound.TaketheUnitedStatesforexample,ittakesonly21minutesfor"planets"trainstorunacrosstheeasternandwesternUnitedStates,whilethegeneraljetspendsatleast5hours."Planet"train

水下列車另一正在研制的是水下列車。目前，美、英、日、法、德等國家紛紛加入研制水下列車的行列，并宣稱按照當代科學技術的水平制造水下列車已無任何技術上的障礙。為了解決列車在水中快速行駛時所遇到的阻力、潛流、湍流以及海水對流等海洋動力等問題，水下列車的車身將借助于導向輪固定在水下高架單軌鐵路路基上，并利用類似于潛水艇使用的垂直和水平穩(wěn)定裝置，使列車在深水中行駛時能夠保持平穩(wěn)。水下列車的動力裝置為線性發(fā)動機，安裝在高架單軌鐵路路基上的特制通電線圈會產生一個強大的磁場，與列車車身的電磁鐵相互作用，從而驅動列車在水中高速行駛。人們乘坐水下列車可以置身于五光十色神秘的海底世界。Anotheroneisthedevelopmentofunderwatertrains.Atpresent,theUnitedStates,Britain,Japan,France,Germanyandothercountrieshavejoinedtheranksofdevelopingunderwatertrains,andclaimedthatinaccordancewiththelevelofcontemporaryscienceandtechnology,thereweren’tanytechnical