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1、第二章 铁路运输设备,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,交通运输学院运输组织所,3,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,交通运输学院运输组织所,4,一 、绪论二 、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,内容提要,交通运输学院运输组织所,5,一.绪论,1.1兴建高速铁路是
2、客运市场发展的必然趋势1.2世界高速铁路的发展情况及主要模式1.3高速铁路的技术优势,交通运输学院运输组织所,6,1.1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）,交通运输学院运输组织所,7,高速铁路的优势距离,交通运输学院运输组织所,8,三种不同速度的高速列车的优势距离比较,210 km/h时， 300500km 250 km/h时， 250600km 300km/h时， 200800km,交通运输学院运
3、输组织所,9,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。,交通运输学院运输组织所,10,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。,1.2国外高速铁路的发展动态（1）,交通运输学院运输组织所,11,1.2国外高速铁路的发展动态（2）,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
4、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、南朝鲜和我国台湾等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。,交通运输学院运输组织所,12,1.2国外高速铁路的发展动态（3）,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,交通运输学院运输组织所,13,法国TGV,交通运输学院运输组织所,14,运行于巴黎-里昂高速铁路的TGV,更舒适的TGV,交通运输学院运输组织所,15,欧洲之星, Eurostar,Thalys,Thalys and Eurostar,交通运输学院运输
5、组织所,16,德国ICE,交通运输学院运输组织所,17,ICE1高速列车,ICE2高速列车ICE3高速列车,交通运输学院运输组织所,18,ICE-V高速列车,交通运输学院运输组织所,19,日本高速新干线铁路网,交通运输学院运输组织所,20,100系列高速列车,0系列高速列车,交通运输学院运输组织所,21,200系列高速列车,300系列高速列车,交通运输学院运输组织所,22,400系列高速列车,500系列高速列车,交通运输学院运输组织所,23,E1系列高速列车,E2系列高速列车,E3系列高速列车,交通运输学院运输组织所,24,比利时高速铁路示意图,交通运输学院运输组织所,25,1.2国外高速铁路
6、的发展动态（4）,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。,交通运输学院运输组织所,26,1.2 高速铁路发展的主要模式,高速铁路按其不同的建造和运营方式可分为三种类型: 1)既有线改造提速型（法国）2)新建客、货共线型（德国）3)新建客运专用型（日本）,交通运输学院运输组织所,27,1.3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
7、可靠。10)不受气候影响，全天候运行。11)社会经济效益好。,交通运输学院运输组织所,28,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。,交通运输学院运输组织所,29,环境污染小,交通工具排放到大气中有害物质有碳化物，氮化物，硫化物等，而其中的CO球变暖而倍受关注。三种交通工具排放有害物质的统计资料见图1.3一2。,交通运输学院运输组织所,30,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。法国,交通运输学院运输组织所,31,小结,从发达国家的高速铁路建设可知，兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势，高速
8、铁路以其运距和技术优势，在市场中占据了一席之地，为铁路发展开辟了一条新路。,交通运输学院运输组织所,32,二.高速铁路的线路,线形变化平缓的线路平纵断面高速铁路的环境保护与列车风的影响及对策高速铁路轨道技术监测与维修、养护与管理小结,交通运输学院运输组织所,33,2.1线路平纵断面 （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增长夹直线、圆曲线最小长度增大竖曲线半径世界上已建及在建、筹建中高速铁路线路平纵断面设计标准,交通运输学院运输组织所,34,交通运输学院运输组织所,35,2.2高速铁路的环境保护与列车风的影响及对策,噪声及其防治高速铁路的其他污染问题与对策列车风的影响与对策
9、,交通运输学院运输组织所,36,噪声与列车速度的关系,交通运输学院运输组织所,37,各国铁路对躁声的规定值,交通运输学院运输组织所,38,高速铁路对环境污染的种类及其产生源,交通运输学院运输组织所,39,2.2.3 列车风的影响与对策,列车风对线路两侧的影响 列车高速运行时，列车风对线路两侧会产生一定压力，对沿线人员及建筑物造成一定的危害。高速铁路线路两侧修筑的隔音墙，列车风对高架桥维修通路的影响 当高速列车通过高架桥时会产生较大的列车风和列车风压。它将从生理上和心理上影响人身安全。轨道中心线间的距离为3.3米至3.6米，不足此数者，须增设避车台。,交通运输学院运输组织所,40,2.2.3 列
10、车风的影响与对策,列车风对列车会车的影响 两个列车在双线上会车时,它们的头部产生的空气压力波(列车凤)相互作用在对方的侧面，可能会产生危险。高速复线的线路间距，按最高速度的不同，应在4.2米以上，可使列车或旅客免受列车风的危害。隧道内列车风的影响 高速列车在隧道内的空气动力作用要比在露天环境中强烈的多。合理地布置隧道中的通风井，可以使隧道内的空气压力变化减少达50%,交通运输学院运输组织所,41,2.3 高速铁路轨道技术监测与维修、养护与管理,高速铁路线路的维修养护与管理在工作内容及方法和常规线路有所区别高速铁路轨道设备磨损较快,更新周期短,轨道设备的运送、组装等都采用工厂化、机械化施工方式对
11、轨道的管理，除正常磨耗、锈蚀等一般性检查外，还要用钢轨擦伤检查车和超声波探伤机进行周密检查,交通运输学院运输组织所,42,小结,在高速铁路上,，随着列车运行速度的提高，要求线路的建筑标准也越高为了适应高速运行和繁重运输任务的要求，必须加强线路的检测、监视和维修养护工作，采用先进的设备，以保证线路的质量和行车安全。振动和噪声以及由此而产生的污染与危害是高速列车运行带来的一个突出的也是比较复杂的问题。减轻和控制由此而产生的公害，将关系到高速铁路的发展前景。,交通运输学院运输组织所,43,三.高速铁路的牵引动力,高速铁路的电力传动动力车车体走行部制动牵引供电系统高速列车的牵引动力小结,交通运输学院运
12、输组织所,44,3.1高速铁路的电力传动,高速列车牵引动力的核心技术是交直交变流技术采用交流电机时，网上的单相交流电经变压、整流之后，还必须通过逆变器变成三相交流电，才能作为交流电机的驱动电流。通过对交流电电压和频率的控制和调整，再由直流变三相交流。,交通运输学院运输组织所,45,3.2 动力车车体,车体结构轻量化 车体外形要符合空气动力性能的要求,交通运输学院运输组织所,46,3.3 走行部,客车转向架动力转向架,交通运输学院运输组织所,47,3.3.1客车转向架,稳定性舒适性曲线通过性能轻量化动力转向架的牵引电机悬挂和传动技术,对于高速客车转向架的主要技术要求归纳为：,交通运输学院运输组织
13、所,48,3.3.2 动力转向架,动力转向架和拖车（客车）转向架的最大区别在于要产生和传递牵引力和动力制动力。根据牵引电机悬挂方式的不同可将转向架分为“架悬式”、“体悬式”、“半体悬式”,交通运输学院运输组织所,49,3.4 制动,高速列车制动特点制动方式高速列车复合制动系统制动距离制动时的乘客舒适性制动系统的可靠性和安全性,交通运输学院运输组织所,50,3.4.1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
14、调使用，方能获得较好的效果。,交通运输学院运输组织所,51,3.4.2 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,交通运输学院运输组织所,52,部分高速列车制动方式一览表,交通运输学院运输组织所,53,3.4.4 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
15、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。,交通运输学院运输组织所,54,旅客列车的制动距离限制(m),交通运输学院运输组织所,55,小结,高速牵引动力是实现高速列车的重要技术关键之一。高速牵引动力本身又涉及许多方面的新技术：要实现计现有机车更大的牵引功率及牵引力的新型动力装置和传动装置；牵引动力的配置已不能局限于传统的机车牵引方式，而采用分散的或相对集中的动车组方式；高速条件下新的制动技术；高速电力牵引时的受电技术；适应高速列车要求的车体及走行部的结构以及减少空气的阻力的新的外形设计等。这些都是发展高速牵引动力必须解决的具体技术问题。,交通运输学院运输组织所,56,四.高速铁路的车辆,高速列车的车体高速铁路的牵引缓冲装置高速铁路的制动装置小结,交通运输学院运输组织所,57,4.1高速列车的车体,车体结构轻量化流线型外形提高气密性提高隔声性能防火措施,交通运输学院运输组织所,58,日本100系和300系车辆重量比较,交通运输学院运输组织所,59,
