现代轨道交通技术概论

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1、现代轨道交通技术概论结课报告学院班级姓名学号：现代轨道交通技术概论是一门介绍铁路方面相关知识的课程，尤其是现代的新技术，新发展，讲授内 容有：重载铁路交通运输发展、高速铁路发展技术概论、高速铁路基础设施工程技术、高速铁路运输组织 现代轨道交通基础设施建设装备、高速铁路动车组、高速铁路控制（信号通信、自动控制）技术、现代轨 道交通供电技术等（因考试放假等原因缺课几次，有些内容没讲）。高速铁路是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专 门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运 达到速度一定标准外，车辆

2、、路轨、操作都需要配合提升。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技本的高速轨 道运输系统。中国高速铁路 ，常被简称为 “中国高铁 ”。高速铁路作为现 代社会的一种新的运输方式，中 国 的高铁速度代表了目前世界的高铁速度。 中国是世界上高速铁路发展最快、 系统技术最全、集成 能力 最强、运营 里程最长、 运营速度最高 、在建规模 最大的国家 。在运行速 度上，目前 最高时速 可达350公里，正在建设的京沪高速铁路最高时速将达到380公里，堪称陆地飞行；在运输能力 上，一个长编组的列车可以 运送 1000 多人，每 隔 3 分钟 就可以开出一趟列车，运力强大；在适应 自然环境上， 高速列车可 以全天候运行

3、，基本 不受雨雪雾的影响； 在列车开行上，采取“公交化” 的模 式，旅客可 以随到随走 ；在节能环保 上，高速铁 路是绿色交 通工具，非 常适应节能 减排的要 求。1、重载铁路运输技术发展用于运载大宗散货的总重大、轴重大的列车、货车行驶或行车密度和运量特大的铁路。运输量 5000t 以上，总重12万吨，轴重25t以上，年运量2亿吨以上的铁路叫重载铁路。重载铁路是一种效率甚高的 运输方式。重载列车需着重研究的问题是运行管理、轨道的适应性，以及大宗散货的装卸等。重载运输开始于 20 世纪 60 年代开始，美、加、俄、巴西、南非、澳大利亚领先，美国运煤列车长6500m,重44000t，500车辆、6

4、台机车；南非矿石列车，长7200m,重71600t，660车辆；俄国重载列车 长6500m,重43000t，400车辆，4台机车；澳大利亚2001年6月创新的世界记录，列车长7353m,总重 99734t， 682车辆， 8台机车；我国第一条重载铁路大秦铁路， 2002年实现1亿吨年运量设计能力， 2004 年实现1.5亿吨年运量， 2005年实现2亿吨年运量， 2006年实现2.5亿吨年运量， 2007年实现3亿吨年运 量，3亿吨创国际年运量最高记录。2008年实现34000万t，2009年实现38000万t。重载列车的种类有：单元式、整列式、合并式。单元式重载列车特点：固定机车车辆编组，固

5、定发站 和到站，固定运行线路，运送单一品种的货物列车。它在装卸站间往返循环运行，中间无改编作业。（大秦 铁路）组合式重载列车是由两列及其以上同方向运行的普通货物列车首尾相接、合并组成的列车。整列式 重载列车是由挂于列车头部的大功率单机或双机牵引，采用普通货物列车的作业组织方法，牵引重量达到5 000 t 及其以上的列车。实现重载运输有两种基本途径。一是扩大列车编组，增加列车长度，开行长大列车；二是提高轴重， 加大车辆的每延米重量，发展大型货车。从世界重载运输技术的发展趋势来看，尽可能提高列车每延米的 有效载重，充分利用现有站线长度，已逐渐成为今后重载铁路运输的主流方向。这种模式特点：易控制、

6、易组织、但对线路要求高。为了适应重载运输，对铁路的固定设施和移动设备必须进行一定的技术改造，其中作为载运工具的铁 路车辆应具备一些特殊的结构性能，主要表现在下面几个方面：大吨位、低自重系数、大延米荷载、低重 心高度、便于迅速装卸、减少纵向冲动、加强纵向力的承受能力、低动力作用转向架。2、高速铁路施工技术1）高速铁路对线路设计标准的要求（1）曲线半径 曲线半径对高速列车的速度、舒适和安全均具有重大的影响。反映旅客舒适度的末被平衡离心加速度、 反映列车运行安全的脱轨系数及减载率等指标均受曲线半径的影响。在规定的舒适和安全标准下，曲线半 径是影响列车运行速度的主要因素。高速铁路的最小曲线半径一般在3

7、000m以上（京沪客专最小曲线半径 7000m）。由于较大的曲线半径难以适应地形变化，不利于绕避天然障碍和人工建筑物，因而不可避免会导 致较大的土石方工程、桥隧工程和拆迁工程，从面导致土建工程费用增加。在不影响列车正常运行的前提下，在高速列车必停的大站前后，可以根据列车实际可能的运行速度， 采用半径小于区间最小半径的曲线。这种结合实际的方法可以有效地降低高速铁路的造价。因为在高速列 车必停的大城镇，人工建筑物较密集，拆迁工程量较大，采用较小的曲线半径可以有效地避开障碍，同时 也有利于线路顺利地引入车站，从而显著地降低工程造价，改善高速铁路的建设效果。（2）线间距为减少会车的时间损失，提高旅行速

8、度，高速铁路一般都考虑修建双线。高速铁路上列车密度大、 速度高，会车时会产生较大的侧向风压，若线间距太小，有可能危及旅客及行车安全。根据国外资料，高 速铁路的线间距应保证行驶中车体摆动后列车外廓净间距为0.71.4m （随运行速度增大而增大）。由于线间 距的大小将影响土建工程造价（根据铁四院实际定线资料，线间距每增加0. 2m,每公里造价增加100万元 左右），因此，合理确定高速铁路线间距非常重要。武广客运专线线间距为5.1m。京沪客运专线线间距5.0m。（3）缓和曲线缓和曲线的作用是实现列车在直线运行状态与圆曲线运行状态之间的过渡。为了保证这个过程中列车 运行的安全性和旅客的舒适性，缓和曲线

9、的设置应能保证脱轨系数、减载率、未被平衡离心加速度的变化 率、超高时变率等列车动力学指标均不超过相应的标准。在高速情况下，列车与线路的动力作用较大，实 现直、曲线运动过渡的时间较短。因此，高速铁路需要有利于减轻轮轨动力作用的缓和曲线线型（包括平、 纵面线型和超高线型）和更长的缓和曲线长度。目前被推荐的线型有半波正弦、七次四项式、三次抛物线改 型（将直线型超高顺坡的起、终点圆顺化）等。还应考虑便于铺设和养护维修的因素。2.高速铁路对路基、轨道、桥梁、隧道和站场设计的要求在高速条件下，线路受到较高频率的动荷载作用。列车运行速度越高，动力响应越大，对轨道的损伤 和路基的变形越大。反过来，轨道的损伤和

10、路基的变形又会导致更大的列车运行不平稳，产生更大的动力 响应。如果路基和轨道在列车运行荷载下的空间位置和轨项表面状况不能保持稳定.必造成恶性循环，最 后导致线路结构的彻底失效。线路结构的失效来自两种可能性：一是钢轨在高频动荷载作用下发生轨头磨耗、空间位置移位以及疲 劳折断；二是路基变形过大，传递至轨顶，引起线路位置的空间不平顺，导致高速列车运行时过大的动力 响应，造成变形和动力响应的恶性循环。咼速铁路对线路结构的变形性能具有较咼的要求。在咼速铁路桥梁地段，线路结构则面临更复杂的技 术问题。一方面高速运行条件下对线路的变形控制较高，另一方面桥梁会受到高速列车所带来的巨大纵向 力（包括正常运行的轮

11、周牵引力、制动力、起动力），气温变化导致的梁内和焊接长钢轨内的约束应力，桥 梁风载、基础倾斜、单侧阳光照射等因素造成的横向力和不对称力。这些力对桥梁的纵向连接强度、钢轨 应力、支座强度、横向稳定性等产生很大的影响。必须研究这些力在整个桥梁结构中的传播情况，从而采 取相应的设计对策，以保证桥梁的纵向强度和横向稳定性。设计对策包括在合适的位置设置钢轨伸缩装置、 特殊的梁/墩刚度比、合理的轨道/梁/墩连接、合理的钢轨纵向移动阻力参数、采用特殊构造的支座等。 高速铁路桥梁的特点1.高架桥所占比例大。高架长桥多桥梁在高速铁路中所占的比例较大，主要原因是在平原、软土以及人口和建筑密集地区，通常采用高架桥通

12、过。2.大量采用简支箱梁结构形式。3. 大跨度桥多。4. 桥梁刚度大，整体性好。5. 限制纵向力作用下结构产生的位移。6. 改善结构的耐久性，便于检查和维修。在高速铁路隧道地段，由于列车速度高，活塞效应更加显著。除列车受到的空气阻力在量上有很大的 增加外，空气动力效应还会产生质的变化。在隧道内空气压力波的传递速度会受到影响，如果该速度小于 列车运行速度，将可能出现强烈的瞬变压力效应，不仅使旅客耳朵产生明显不适，还会危及洞口环境，对 列车的安全构成威胁，并产生噪声污染问题。其中，隧道断面面积、隧道内表面状况以及隧道洞门形式是 主要控制因素。因此加强隧道空气动力学研究是隧道设计的理论基础。对于高速

13、铁路的车站，道岔设施应与列车运行速度相适应，即采用较小的辙叉角、可动心轨或更好的 道岔形式。为保证车站工作人员和旅客的安全，站内线间距、线路与站台边缘间距应予以加大，并设置旅 客防护栅栏。这些设施的设计参数应通过高速列车运行的轮轨动力学和空气动力学研究来确定。此外，还 要求具备与高速服务水平相适应的站内交通和服务系统，如自动扶梯、行李运输、与其他交通工具的方便 连接、良好的通讯系统等。3、咼速铁路运输组织高速铁路主要为满足旅客快速旅行需求服务，因此列车运行图所规定的列车种类、数量、始发终到和途中停靠车站及其停站时分，都要从最大限度满足不同层次的旅客出 行需求出发，统筹兼顾，合理安排。以适应在市

14、场竞争中不断提高服务质量和服务水平 的要求。不同运输模式对通过能力的影响不同。高速铁路的通过能力主要受运输模式、列车种类、速度、停站、 运行图铺画方式、站间距离、天窗设置等设备和运营因素的影响。高速铁路的通过能力的提高可以大大提 高铁路线路的运输能力，因此提高高速铁路通过能力是提高高速铁路运输能力的有效且重要的途径。2、高速铁路动车组动车组按动力 装置可分为柴油动车组、燃气轮动车组和电力 动车组三类。电力动车组按电流制又分为直流 电力动车组和交流电力动车组两 液力传动动车 组和电力传动动车组三种。燃气 传动动车组两种。蒸汽动车之间无法联控，所 动车组是城际和市郊铁路实现小编组、大密度 全，可靠

15、、舒适为特点备受世界各国铁路运输种。柴油动车组按 传动方式又分为机械传动动车组 、 轮动车组按传动方式又分为电力 传动动车组和液力 以到目前为止没有蒸汽动车组。的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安和城市轨道交通运输的青睐。使用动车的比重以日本为最大， 占87%；荷兰、英国次之，分别占83%和61%；法国、德国又 次之，分别占22%和12%。动车组称得上是铁路旅客运输的生 力军。多没有动力装置的客车车厢。如果把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这 样的客车车辆便叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组，就是动车组。带动力的车辆叫动车

16、，不带动力的车辆叫拖车。德国是最早制造和运用动车的国家，制造技术一直领先。1903年7月8日，首先运行了由钢轨供电的动车组，由4节动车和2节拖车编成。同年8月14日，又运行了由接触网供电的动车组， 这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电 动车组。同年10月28日，西门子公司制造的三相 交流电动车进 行了高速试验，首创时 速210.2公里的历史性记录。动车组有两种牵引动力的分布方式，一种 叫动力分散，一种叫动力集中。动力分散电动车组的优点是，动力装置分布在列车不同的 位置上，能够实现较大的牵引力，编 组灵活。由于 采用动力制动的 轮对多，制动效率高，且调速性能好,制动减速度大，适合用于限速区 段较多的线路。另外，列车中一节动车的牵引动力发生故 障对全列车的牵引指标影响不 大。动力分 散的电动车组的缺点是：牵引力设备的数量