鐵道概論 課件 8-高速鐵路與重載運(yùn)輸

授課內(nèi)容（英文）：第六章高速鐵路與重載運(yùn)輸

教學(xué)目的：

1.了解高速鐵路的劃分標(biāo)準(zhǔn)；2.掌握磁懸浮列車的工作原理；3.掌握重載列車的技術(shù)特點(diǎn)；

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(guó)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(guó)ICE模式即全部修建新線，旅客列車及貨物列車混用。（4）英國(guó)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(dòng)車組；旅客列車及貨物列車混用。其他國(guó)家高速鐵路：西班牙

中國(guó)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(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以上但在85年國(guó)際鐵路干線協(xié)議中規(guī)定：新客運(yùn)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(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)（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：（7）環(huán)境影響輕：（8）經(jīng)濟(jì)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(gè)建成實(shí)用高速鐵路的國(guó)家。1964年10月1日東海道新干線正式開(kāi)通營(yíng)業(yè)，高速列車運(yùn)行速度達(dá)到210公里/小時(shí)，從東京至大阪間旅行時(shí)間由6小時(shí)30分縮短到3小時(shí)。這條專門用于客運(yùn)的電氣化、標(biāo)準(zhǔn)軌距的雙線鐵路，代表了當(dāng)時(shí)世界第一流的高速鐵路技術(shù)水平，標(biāo)志著世界高速鐵路由試驗(yàn)階段跨入了商業(yè)運(yùn)營(yíng)階段。

東海道新干線以其安全、快速、準(zhǔn)時(shí)、舒適、運(yùn)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(yáng)新干線通車營(yíng)業(yè)，列車最高時(shí)速270公里；1985年?yáng)|北新干線通車營(yíng)業(yè)，列車最高時(shí)速240公里；1982年上越新干線通車營(yíng)業(yè)，列車最高時(shí)速240公里；1997年長(zhǎng)野新干線通車營(yíng)業(yè)，列車最高時(shí)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(guó)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(yùn)營(yíng)速度是270公里每小時(shí)，并在1981年以370公里每小時(shí)的速度創(chuàng)下當(dāng)時(shí)的世界紀(jì)錄。TheTGVAtlantique：這就是后來(lái)的一代。Atlantique的代表顏色是鐵灰色，在1990年，它以515.3公里的時(shí)速當(dāng)之無(wú)愧的成為世界冠軍，直到近年才有磁懸浮列車超過(guò)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(yùn)量，而且能以300公里的時(shí)速運(yùn)營(yíng)。

GVistheFrenchacronymofTrainàGrandeVitesse,Englishmeaningishigh-speedtrain.

TheTGVParisSud-Est:ThefirstelectrifiedTgvtrain.Itscommercialoperatingspeedis270kilometersperhour,andin1981therateof370kilometersperhourreachedtheworldrecord.

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

Frenchhigh-speedrailway

德國(guó)高速鐵路ICE的全稱是IntercityExpress，即城際快車。1982年，首列ICE-V型試驗(yàn)車被德國(guó)鐵道定購(gòu)。1985年該車交付使用，并在1989年以406.9公里的時(shí)速成為當(dāng)時(shí)的世界冠軍得主。1990年烏茲堡到福爾茲的高速鐵路開(kāi)通。翌年首列ICE1型車投入使用，同年，專為ICE開(kāi)通的鐵路。1993年全部ICE1型車投入使用。同年第三條ICE專線開(kāi)通。1994年，一列ICE1運(yùn)抵美國(guó)，開(kāi)始了它的每周之行。第一列使用ICE的國(guó)際列車開(kāi)通。1996年，首列ICE2型高速列車交付德國(guó)鐵道，成為長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛。1997年，ICE2成為漢報(bào)道柏林的快速車輛。1998年，ICT（電動(dòng)擺式列車）開(kāi)始測(cè)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(yùn)營(yíng)。1999年，ICE3型高速列車開(kāi)始試運(yùn)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(guó)、瑞典高速鐵路1981年當(dāng)英國(guó)的國(guó)營(yíng)鐵路首先利用傾斜技術(shù)來(lái)運(yùn)營(yíng)時(shí)遭到失敗。他們稱之為“先進(jìn)的旅客列車”---Apt在按日程表運(yùn)行三天后，就停開(kāi)了。因?yàn)槌丝蛡儽г褂袗盒牡炔B(tài)反映，且制動(dòng)系統(tǒng)和尚處于開(kāi)發(fā)階段的懸掛系統(tǒng)仍存在技術(shù)故障，前面幾節(jié)車廂不“傾斜”，后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)完善，利用傾斜技術(shù)的擺式列車目前已在全歐洲盛行。瑞典引進(jìn)的X2000擺式列車將斯德哥爾摩到哥德堡459公里的路程時(shí)間縮短了將近1/4，鐵路市場(chǎng)份額由41％提高到55％。美國(guó)鐵路公司于1999年在華盛頓─紐約─波士頓之間開(kāi)出時(shí)速達(dá)240公里的擺式列車（acela,在本站中有詳述），屆時(shí)，全程所需時(shí)間將從現(xiàn)在的8個(gè)小時(shí)減到5小時(shí)。甚至法國(guó)這個(gè)最先倡導(dǎo)高速列車的國(guó)家也在高速和普通軌道上試驗(yàn)作用擺式列車。英國(guó)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(yùn)會(huì)前夕開(kāi)通了從馬德里至塞維利亞的高速鐵路，趕上了世界高速運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展步伐。西班牙高速列車簡(jiǎn)稱AVE，采用法國(guó)技術(shù)，最高時(shí)速達(dá)300公里。AVE還創(chuàng)造了一天客運(yùn)量達(dá)到12338人次的記錄。在第一條高速干線運(yùn)營(yíng)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(wǎng)規(guī)劃。正在修建和計(jì)劃修建的新干線有：馬德里—巴塞羅那—法國(guó)西南部、薩拉戈薩—畢爾巴鄂、洛格羅尼奧—法國(guó)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(jīng)過(guò)新建和改建以后，西班牙鐵路將形成一個(gè)現(xiàn)代化的高速路網(wǎng)，躋身于世界鐵路的先進(jìn)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(guó)新時(shí)速新時(shí)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(shí)速擺式列車是一種集中式電動(dòng)車組，其編組為1T+6M，即1輛動(dòng)車、6輛拖車。拖車中有1輛為無(wú)動(dòng)力裝置帶駕駛室的尾車，其另一端為旅客車廂。時(shí)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(cè)試擺式列車在中國(guó)營(yíng)運(yùn)的可行性。該列車價(jià)值為$1600萬(wàn)美元，租金每年$180萬(wàn)美元，供貨商免費(fèi)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(jīng)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(dòng)力與車輛1、高速鐵路輪軌牽引動(dòng)力型式：機(jī)車牽引方式動(dòng)車組牽引方式注：動(dòng)力來(lái)源一般采用電力牽引。2、牽引動(dòng)力的配置⑴集中配置于一端或兩端：分為傳統(tǒng)的雙機(jī)牽引方式和動(dòng)車組方式。如：270公里/小時(shí)的中華之星電動(dòng)車組，采用11節(jié)車輛編組，動(dòng)車組由2節(jié)動(dòng)力車和9節(jié)拖車組成產(chǎn)，前拉后推。再如“先鋒號(hào)”交流傳動(dòng)電動(dòng)車組，列車運(yùn)營(yíng)速度200Km/h，最高試驗(yàn)速度250Km/h。該電動(dòng)車組由兩個(gè)單元計(jì)6輛車組成，每3輛車組成一個(gè)單元，其中包含2輛動(dòng)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(shù)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(guó)科學(xué)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(xiàn)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(yīng)原理制成的“子彈”列車，機(jī)車頭上安裝有一組由氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量的電磁驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)和引導(dǎo)“子彈”列車前進(jìn)。據(jù)美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制的“子彈”列車模型試驗(yàn)結(jié)果表明，“子彈”列車能以每小時(shí)321.86千米的速度在現(xiàn)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?fàn)顟B(tài)加速到每小時(shí)54.7千米。另外，“子彈”列車由于其無(wú)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(guó)麻省理工學(xué)院獨(dú)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(shí)際上是一種地下真空磁懸超音速列車。據(jù)列車設(shè)計(jì)師們宣稱，這種神奇的“行星”列車最高運(yùn)行速度可以達(dá)到每小時(shí)22500千米，為音速的20多倍。以美國(guó)本土為例，“行星”列車橫穿美國(guó)東西部?jī)H需21分鐘便可以走完全部旅程，而一般噴氣式飛機(jī)卻至少要化費(fèi)５小時(shí)的時(shí)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(guó)家紛紛加入研制水下列車的行列，并宣稱按照當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的水平制造水下列車已無(wú)任何技術(shù)上的障礙。為了解決列車在水中快速行駛時(shí)所遇到的阻力、潛流、湍流以及海水對(duì)流等海洋動(dòng)力等問(wèn)題，水下列車的車身將借助于導(dǎo)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(shí)能夠保持平穩(wěn)。水下列車的動(dòng)力裝置為線性發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在高架單軌鐵路路基上的特制通電線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，與列車車身的電磁鐵相互作用，從而驅(qū)動(dòng)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