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1、第二章第二章第二章第二章 铁路铁路铁路铁路运输设备运输设备运输设备运输设备第一节第一节 铁路运输概述铁路运输概述第二节第二节 铁路线路与车站铁路线路与车站第三节第三节 铁路车辆与牵引动力铁路车辆与牵引动力第四节第四节 铁路信号与通信设备铁路信号与通信设备第五节第五节 高速铁路高速铁路第五节第五节 高速铁路高速铁路High-Speed Railway本节要点本节要点了解世界高速铁路的发展情况及发展模式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熟悉高速铁路的技术优势掌握高速铁路线路、机车车辆掌握高速铁路线路、机车车辆、通信信号、通信信号、控制系统的基本特征控制系统的基本特征了解磁悬
2、浮铁路了解磁悬浮铁路3交通运输学院运输组织所一一 、绪论绪论二二 、高速铁路的线路高速铁路的线路三三 、高速铁路的牵引动力高速铁路的牵引动力四四 、高速铁路的车辆高速铁路的车辆五五 、高速铁路的信号与控制系统高速铁路的信号与控制系统六六 、高速铁路的通信系统高速铁路的通信系统七七 、磁悬浮铁路简介磁悬浮铁路简介内容提要内容提要4交通运输学院运输组织所一一. .绪论绪论1.11.1兴建高速铁路是客运市场发展的必兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势然趋势1.21.2世界高速铁路的发展情况及主要模世界高速铁路的发展情况及主要模式式1.31.3高速铁路的技术优势高速铁路的技术优势5交通运输学院运输组织
3、所1.11.1兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势1825-1950,1825-1950,铁路运输处于垄断地位铁路运输处于垄断地位5050年代后受到了公路航空的挑战年代后受到了公路航空的挑战根根据据“旅旅行行时时间间”最最短短的的法法则则，在在主主要要优优势势为为短短途途运运输输的的公公路路和和主主要要优优势势为为长长途途运运输输的的航航空空之之间间，仍仍然然为为铁铁路路留有广宽的发展空间。（留有广宽的发展空间。（见图见图）6交通运输学院运输组织所高速铁路的优势距离高速铁路的优势距离7交通运输学院运输组织所三种不同速度的高速列车的优势距离比较三种不同速度的高
4、速列车的优势距离比较 210 km/h时， 300500km 250 km/h时， 250600km 300km/h时， 200800km8交通运输学院运输组织所高速铁路与公路、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。9交通运输学院运输组织所高速铁路技术是当代世界铁路的一项重大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
5、业水平。高速铁路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在经济发达、人口密集的地区经济效益和社会效益突出。社会效益突出。1.2国外高速铁路的发展动态（国外高速铁路的发展动态（1 1）10交通运输学院运输组织所1.21.2国外高速铁路的发展动态国外高速铁路的发展动态（2 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。11交通运输学院
6、运输组织所1.21.2国外高速铁路的发展动态国外高速铁路的发展动态（3 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12交通运输学院运输组织所法国法国TGV13交通运输学院运输组织所运行于巴运行于巴黎黎-里昂高里昂高速铁路的速铁路的TGV更舒适的更舒适的TGV14交通运输学院运输组织所欧洲之星, EurostarThalysThalys and Eurostar15交通运输学院运输组织所德国德国ICE16交通运输学院运输组织所ICE1高速列车高速列车ICE2高速列车高速列车ICE3高速列车高速列车17交通运输学院运输
7、组织所 ICE-V高速列车高速列车18交通运输学院运输组织所日本高速新干线铁路网日本高速新干线铁路网19交通运输学院运输组织所100系列高速列车系列高速列车0系列高速列车20交通运输学院运输组织所200系列高速列车系列高速列车300系列高速列车系列高速列车21交通运输学院运输组织所400系系列列高高速速列列车车500系系列列高高速速列列车车22交通运输学院运输组织所E1系列高速列车系列高速列车 E2系列系列高速列车高速列车E3系列高速列车23交通运输学院运输组织所比利时高速铁路示意图比利时高速铁路示意图24交通运输学院运输组织所1.21.2国外高速铁路的发展动态国外高速铁路的发展动态（4 4）
8、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。25交通运输学院运输组织所1.2 1.2 高速铁路发展的主要模式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）26交通运输学院运输组织所1.31.3高速铁路的技术优势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：高速铁路与公路、航空相比，其主要技术优势表现在：l1 1）速度快、旅行时间短。）速度快、旅行时间短。l2 2）行车密度高、运量大。）行车密度高、运量大。l
9、3 3）高速列车乘座舒适性好。）高速列车乘座舒适性好。l4 4）土地占用面积小。）土地占用面积小。l5 5）能耗低。能耗低。l6 6）环境污染小环境污染小。l7) 7) 外部运输成本低。外部运输成本低。l8) 8) 列车运行准点。列车运行准点。l9) 9) 安全可靠。安全可靠。l10)10)不受气候影响，全天候运行。不受气候影响，全天候运行。l11)11)社会经济效益好。社会经济效益好。27交通运输学院运输组织所能耗低能耗低一人使用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。28交通运输学院运输组织所环境污染小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
10、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。29交通运输学院运输组织所列车运行准点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30交通运输学院运输组织所小结小结从发达国家的高速铁路建设可知，从发达国家的高速铁路建设可知，兴建兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势，高速铁路是客运市场发展的必然趋势，高速铁路以其运距和技术优势，在市场高速铁路以其运距和技术优势，在市场中占据了一席之地，为铁路发展开辟了中占据了一席之地，为铁路发展开辟了一条新路。一条新路。31交通运输学院运输组织所二二.高速铁路的线路高速
11、铁路的线路线形变化平缓的线路平纵断面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、养护与管理高速铁路轨道技术监测与维修、养护与管理小结小结32交通运输学院运输组织所2.1线路平纵断面线路平纵断面 （平缓平缓）大幅度提高平面最小曲线半径标准大幅度提高平面最小曲线半径标准平缓过渡的缓和曲线平缓过渡的缓和曲线增长夹直线、圆曲线最小长度增长夹直线、圆曲线最小长度增大竖曲线半径增大竖曲线半径世世界界上上已已建建及及在在建建、筹筹建建中中高高速速铁铁路路线线路平纵断面设计标准路平纵断面设计标准33交通运输学院运输组织所34
12、交通运输学院运输组织所2.22.2高速铁路的环境保护与列车风的影响高速铁路的环境保护与列车风的影响及对策及对策噪声及其防治噪声及其防治高速铁路的其他污染问题与对策高速铁路的其他污染问题与对策列车风的影响与对策列车风的影响与对策35交通运输学院运输组织所噪声与列车速度的关系噪声与列车速度的关系36交通运输学院运输组织所各国铁路对躁声的规定值各国铁路对躁声的规定值37交通运输学院运输组织所高速铁路对环境污染的种类及其产生源高速铁路对环境污染的种类及其产生源38交通运输学院运输组织所2.2.3 2.2.3 列车风的影响与对策列车风的影响与对策列车风对线路两侧的影响列车风对线路两侧的影响 列车高速运行
13、时，列车风对线路两侧会产列车高速运行时，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，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人身安全。轨道中心线间的距离为3.33.3米至米至3.63.6米，不足此数者，须增设避车台。米，不足此数者，须增设避车台。39交通运输学院运输组织所
14、2.2.3 2.2.3 列车风的影响与对策列车风的影响与对策列车风对列车会车的影响列车风对列车会车的影响 两个列车在双线上会车时两个列车在双线上会车时, ,它们的头部产生它们的头部产生的空气压力波的空气压力波( (列车凤列车凤) )相互作用在对方的侧面，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，应在速度的不同，应在4.24.2米以上，可使列车或旅客米以上，可使列车或旅客免受列车风的危害。免受列车风的危害。隧道内列车风的影响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高速列车在隧道内的空气动力作用要比在露天
15、环境中强烈的多。合理地布置隧道中的通风井，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可以使隧道内的空气压力变化减少达50%50%40交通运输学院运输组织所2.3 2.3 高速铁路轨道技术监测高速铁路轨道技术监测与维修、养护与管理与维修、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高速铁路轨道设备磨损较快, ,更新周期短更新周期短, ,轨道设备的运送、组装等都采用工厂化、轨道设备的运送、组装等都采用工厂化、机械化施工方式机械化施工方式对轨道的管理，除
16、正常磨耗、锈蚀等一般对轨道的管理，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波探伤机进行周密检查41交通运输学院运输组织所小结小结在在高高速速铁铁路路上上,，随随着着列列车车运运行行速速度度的的提提高高，要求线路的建筑标准也越高要求线路的建筑标准也越高为为了了适适应应高高速速运运行行和和繁繁重重运运输输任任务务的的要要求求，必必须须加加强强线线路路的的检检测测、监监视视和和维维修修养养护护工工作作，采采用先进的设备，以保证线路的质量和行车安全。用先进的设备，以保证线路的质量和行车安全。振振动动和和噪噪声声以以及及由由此此而
17、而产产生生的的污污染染与与危危害害是是高高速速列列车车运运行行带带来来的的一一个个突突出出的的也也是是比比较较复复杂杂的的问问题题。减减轻轻和和控控制制由由此此而而产产生生的的公公害害，将将关关系系到高速铁路的发展前景。到高速铁路的发展前景。42交通运输学院运输组织所三三.高速铁路的牵引动力高速铁路的牵引动力高速铁路的电力传动高速铁路的电力传动动力车车体动力车车体走行部走行部制动制动牵引供电系统牵引供电系统高速列车的牵引动力高速列车的牵引动力小结小结43交通运输学院运输组织所3.1高速铁路的电力传动高速铁路的电力传动高速列车牵引动力的核心技术是高速列车牵引动力的核心技术是交交直直交变流技术交变
18、流技术采用交流电机时，网上的单相交流电经采用交流电机时，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。制和调整，再由直流变三相交流。44交通运输学院运输组织所 3.2 动力车车体动力车车体车体结构轻量化车体结构轻量化 车体外形要符合空气动力性能车体外形要符合空气动力性能的要求的要求45交通运输学院运输组织所3.3 走行部走行部客车转向架客车转向架动力转向架动力转向架46交通运输学院运输组织所
19、3.3.1客车转向架客车转向架稳定性稳定性舒适性舒适性曲线通过性能曲线通过性能轻量化轻量化动力转向架的牵引电机悬挂和传动技术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：47交通运输学院运输组织所3.3.2 动力转向架动力转向架动力转向架和拖车（客车）转向架的最动力转向架和拖车（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制动力。根据牵引电机悬挂方式的不同可将转向架分为可将转向架分为“架悬式架悬式”、“体悬式体悬式”、“半体悬式半体悬式”48交通运输学院运输组织所3.4 制动制动高速列车制动特
20、点高速列车制动特点制动方式制动方式高速列车高速列车复合制动系统复合制动系统制动距离制动距离制动时的乘客舒适性制动时的乘客舒适性制动系统的可靠性和安全性制动系统的可靠性和安全性49交通运输学院运输组织所3.4.1高速列车制动特点高速列车制动特点高速列车的制动与常速列车的制动，原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，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，一闸瓦制动方式是无法达到的。因此，高速列车的制动必需
21、采用综合方式，即高速列车的制动必需采用综合方式，即多种制动协调使用多种制动协调使用，方能获得较好的效，方能获得较好的效果。果。50交通运输学院运输组织所3.4.2 制动方式制动方式摩擦制动摩擦制动: : 1) 1)闸瓦制动（又称踏面制动）闸瓦制动（又称踏面制动） 2) 2)盘型制动盘型制动 3) 3)摩擦式电磁轨道制动摩擦式电磁轨道制动 动力制动动力制动 1) 1)电阻制动电阻制动 2) 2)再生制动再生制动 3) 3)电磁涡流制动电磁涡流制动 51交通运输学院运输组织所部分高速列车制动方式一览表部分高速列车制动方式一览表52交通运输学院运输组织所3.4.4 制动距离制动距离控控制制制制动动距
22、距离离，保保证证制制动动时时乘乘客客的的舒舒适适性性，保保证制动系统的可靠性。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。列车的制动距离与列车的速度和制动方式有关。l列列车车紧紧急急制制动动距距离离随随行行车车速速度度以以高高于于1次次方方的的比比例例增增加加，300km/h的的高高速速列列车车以以紧紧急急制制动动、0.8常常用用制制动动系系数数和和0.5常常用用制制动动系系数数制制动动停停车车，其其制制动动距距离离分分别别为为4500、5200和和7700m，相相当当与与长长度度为为1500m的的闭闭塞塞区区间间分分别别为为3、4、6个个。即即使使采采用用四四显显示示信信号
23、号也也不不能能满满足足在在两两个个闭闭塞塞区区的的停停车车的的要要求求，因因此此，高高速速列列车车的的制制动动必必须须采采用用包包括括空空气气制制动动（踏踏面面制制动动和和盘盘形形制制动动）、动动力力制制动动和和非非粘粘着着制制动动（磁磁轨轨制制动动和和涡涡流流制制动动）在在内内的的复复合合制制动动方方式式，以以提提供供强强大大的的制制动力。动力。53交通运输学院运输组织所旅客列车的制动距离限制旅客列车的制动距离限制(m)54交通运输学院运输组织所小结小结高速牵引动力是实现高速列车的重要技术关键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之一。高速牵引动力本
24、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；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
25、必须解决的具体技术问题。发展高速牵引动力必须解决的具体技术问题。55交通运输学院运输组织所四四.高速铁路的车辆高速铁路的车辆高速列车的车体高速列车的车体高速铁路的牵引缓冲装置高速铁路的牵引缓冲装置高速铁路的制动装置高速铁路的制动装置小结小结56交通运输学院运输组织所4.1高速列车的车体高速列车的车体车体结构轻量化车体结构轻量化流线型外形流线型外形提高气密性提高气密性提高隔声性能提高隔声性能防火措施防火措施57交通运输学院运输组织所日本日本100系和系和300系车辆重量比较系车辆重量比较58交通运输学院运输组织所4.1.2 流线型外形流线型外形减减少少列列车车运运行行阻阻力力，车车体体结结构构设
26、设计计应应最最大大可可能能的的减减少少列列车车运运行行阻阻力力。进进一一步步减减少少能能耗耗，列列车车阻阻力力是是速速度度的的二二次次函函数数，列列车车速速度度提提高高后后空空气气阻阻力力非非常常突突出出，当当速速度度提提高高到到30Qkmh时时，空空气气阻阻力力的占总阻力的的占总阻力的8590。59交通运输学院运输组织所4.1.3 提高气密提高气密性性车体气密性要求，当高速列车通过隧道或两车体气密性要求，当高速列车通过隧道或两列高速列车交会特别是在隧道内会车时，车列高速列车交会特别是在隧道内会车时，车外气压在短时间内会产生很大的压力波动，外气压在短时间内会产生很大的压力波动，这种压力波动大小
27、几乎与列车运行速度的平这种压力波动大小几乎与列车运行速度的平方成正比地增加，如果车体结构不完全密封，方成正比地增加，如果车体结构不完全密封，车外的压力波会迅速地传至车内，使车内的车外的压力波会迅速地传至车内，使车内的压力产主较大的波动，旅客会感觉到声浪冲压力产主较大的波动，旅客会感觉到声浪冲击耳膜的感觉，令人难人忍受，因而影响了击耳膜的感觉，令人难人忍受，因而影响了旅客的舒适性，提高车体的气密性是发展高旅客的舒适性，提高车体的气密性是发展高速列车的一项关键技术。速列车的一项关键技术。60交通运输学院运输组织所100系列高速列车内部系列高速列车内部61交通运输学院运输组织所ICE3一等车内部一等
28、车内部ICE1-2一等车内部一等车内部62交通运输学院运输组织所TGV一等车内部一等车内部TGV二等车内部二等车内部63交通运输学院运输组织所4.2 高速铁路的牵引缓冲装置高速铁路的牵引缓冲装置高速旅客列车要求车钩的纵向间隙小，高速旅客列车要求车钩的纵向间隙小，风管、电气线路能自动对接；风管、电气线路能自动对接；缓冲器容量适当，柔性较好；缓冲器容量适当，柔性较好；整个系统的重量要轻整个系统的重量要轻64交通运输学院运输组织所4.3高速铁路的制动装置高速铁路的制动装置高速客车的制动方式高速客车的制动方式充分利用和改善粘着充分利用和改善粘着高速客车的基础制动装置高速客车的基础制动装置65交通运输学
29、院运输组织所高高速速客客车车在在设设计计制制造造中中必必须须重重点点解解决决以以下下技技术术问题：问题： l研制在高速运行条件下动力性能良好的转向架研制在高速运行条件下动力性能良好的转向架l优良的制动系统优良的制动系统l车体结构轻量化，并具有良好的空气动力性能车体结构轻量化，并具有良好的空气动力性能此此外外，还还有有控控制制噪噪声声、提提高高气气密密性性、强强化化防防火火措施和空气调节设施等等措施和空气调节设施等等66交通运输学院运输组织所5.高速铁路的信号与控制系统高速铁路的信号与控制系统概述概述高速铁路列车运行自动化系高速铁路列车运行自动化系统的构成及功能统的构成及功能高速铁路行车指挥自动
30、化系高速铁路行车指挥自动化系统的构成及功能统的构成及功能小结小结67交通运输学院运输组织所5.1高速铁路信号与控制系统的基高速铁路信号与控制系统的基本组成本组成列车自动列车自动控制系统控制系统(ATCS)行车指挥自动化行车指挥自动化系统系统(ATS-Automatic Train Supervision)列车运行自动化列车运行自动化列车制动防护列车制动防护(ATP-Automatic Train Protection)列车自动驾驶列车自动驾驶(ATO-Automatic Train Operation)68交通运输学院运输组织所 列车自动控制系统框图列车自动控制系统框图69交通运输学院运输组织
31、所5.2 高速铁路行车指挥自动化系统高速铁路行车指挥自动化系统的构成及功能的构成及功能构成高速铁路行车指挥系统的基本思路：构成高速铁路行车指挥系统的基本思路：取取消消分分散散安安装装再再线线路路两两侧侧传传统统的的信信号号设设备备，将将列车运行指挥控制中心集中与地面的高度中心。列车运行指挥控制中心集中与地面的高度中心。在在调调度度中中心心控控制制范范围围内内，有有车车载载计计算算机机辅辅助助司司机操纵列车运行。机操纵列车运行。70交通运输学院运输组织所调度中心计算机自动跟踪列车运行并向列车传调度中心计算机自动跟踪列车运行并向列车传递运行计划与控制命令。调度员监督计算机的递运行计划与控制命令。调
32、度员监督计算机的工作并给予必要的辅助调度。工作并给予必要的辅助调度。利用有线与无线的数据传输网络为调度中心与利用有线与无线的数据传输网络为调度中心与列车之间进行双向信息传递。列车之间进行双向信息传递。调度中心计算机在调度中心运行过程中，向车调度中心计算机在调度中心运行过程中，向车站各分机分区、分时地下达列车运行计划。站各分机分区、分时地下达列车运行计划。各车站的控制分机根据中心计算机的运行计划，各车站的控制分机根据中心计算机的运行计划，直接控制现场的有关连锁设备与进路。直接控制现场的有关连锁设备与进路。71交通运输学院运输组织所 指挥中心微机数据网指挥中心微机数据网72交通运输学院运输组织所
33、列车自动控制系统示意图列车自动控制系统示意图 73交通运输学院运输组织所微机连锁系统框图微机连锁系统框图74交通运输学院运输组织所5.3高速铁路列车运行自动化系高速铁路列车运行自动化系 统的构成及功能统的构成及功能系统的构成系统的构成无绝缘多信息轨道电路无绝缘多信息轨道电路点式查询应答器点式查询应答器微机化列车自动控制设备微机化列车自动控制设备高速铁路区间闭塞设备的过渡方案高速铁路区间闭塞设备的过渡方案75交通运输学院运输组织所5.3.1 系统的构成系统的构成76交通运输学院运输组织所5.3.2 5.3.2 无绝缘多信息轨道电路无绝缘多信息轨道电路77交通运输学院运输组织所5.3.2 5.3.
34、2 无绝缘多信息轨道电路无绝缘多信息轨道电路78交通运输学院运输组织所小结小结高速铁路的信号与控制系统，是高速列高速铁路的信号与控制系统，是高速列车安全、高密度运行的基本保证。高速车安全、高密度运行的基本保证。高速铁路的信号与控制系统是微机控制与数铁路的信号与控制系统是微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统，据传输于一体的综合控制与管理系统，是当代铁路适应高速运营、控制与管理是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的新综合性高技术。而采用的新综合性高技术。79交通运输学院运输组织所六六. 高速铁路的通信系统高速铁路的通信系统概述概述有线通信有线通信无线通信无线通信数据通信与数字网数据通信
35、与数字网图象通信图象通信信息处理系统信息处理系统小结小结80交通运输学院运输组织所6.1概述概述高速铁路通信的特点高速铁路通信的特点:通信应具有高可靠性，以保证列车的高速安全运通信应具有高可靠性，以保证列车的高速安全运行。行。通信应保证运营管理的高效率。通信应保证运营管理的高效率。通信与信号系统紧密结合，形成一个整体。通信与信号系统紧密结合，形成一个整体。通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现代通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现代化的运营、管理、服务系统。化的运营、管理、服务系统。通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服务。通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服务。多种通信方式结合形
36、成同意的铁路通信网。多种通信方式结合形成同意的铁路通信网。81交通运输学院运输组织所法国TGV的通信系统概况82交通运输学院运输组织所6.2 6.2 有线通信（一）有线通信（一）铁铁路路有有线线通通信信主主要要用用来来解解决决铁铁路路沿沿线线长长途干线以及中途地区间信息的传输。途干线以及中途地区间信息的传输。83交通运输学院运输组织所6.3 6.3 无线通信无线通信固定无线通信固定无线通信移动无线通信移动无线通信 1 1、列车无线通信、列车无线通信 2 2、防护无线通信、防护无线通信 3 3、列车运行自动化系统的无线、列车运行自动化系统的无线通信通信旅客无线通信旅客无线通信卫星通信的应用卫星通
37、信的应用84交通运输学院运输组织所法国法国TGV大西洋线地面与列车无线通大西洋线地面与列车无线通信信(含数据传输网含数据传输网)85交通运输学院运输组织所 各种通信的接口各种通信的接口 86交通运输学院运输组织所6.4 6.4 数据通信与数字网数据通信与数字网数据通信数据通信 1）数据交换网数据交换网 2）传真交换网传真交换网 3）数据传输设备数据传输设备数字网数字网87交通运输学院运输组织所6.5 6.5 图象通信图象通信传真电报传真电报工业电视工业电视电视会议系统电视会议系统图象传输方式图象传输方式88交通运输学院运输组织所6.6 6.6 信息处理系统信息处理系统旅客系统旅客系统 可视图文
38、信息系统可视图文信息系统货物系统货物系统运输系统运输系统新干线信息管理系统新干线信息管理系统89交通运输学院运输组织所小结小结通信在高速铁路的运输中起着神经系统通信在高速铁路的运输中起着神经系统和网络的作用。要保证指挥列车运行的和网络的作用。要保证指挥列车运行的各种调度指挥命令信息的传输；为旅客各种调度指挥命令信息的传输；为旅客提供各种服务的通信；为设备维修及运提供各种服务的通信；为设备维修及运营管理提供通信条件。营管理提供通信条件。90交通运输学院运输组织所七七.磁悬浮铁路简介磁悬浮铁路简介概述概述磁悬浮铁路的基本制式和工作原理磁悬浮铁路的基本制式和工作原理磁悬浮铁路的车辆磁悬浮铁路的车辆磁
39、悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的社会经济效益磁悬浮铁路的社会经济效益我国磁悬浮列车的发展前景我国磁悬浮列车的发展前景小结小结91交通运输学院运输组织所7.1 概述概述与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨之间的接触，时速可达之间的接触，时速可达500500公里以上；无废气公里以上；无废气排出和污染，有利于环境保护；由于磁悬浮系排出和污染，有利于环境保护；由于磁悬浮系统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故、统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故、车轮、接触导线等摩擦部件，可以省去大量的车轮、接触导线等摩擦部件，可以省去大量的维修工作和维修费用维
40、修工作和维修费用92交通运输学院运输组织所日本于日本于1972年用年用ML100型试验车实现了型试验车实现了60公里公里小时的磁悬浮运行。小时的磁悬浮运行。1975年着手修建宫崎试验线。年着手修建宫崎试验线。1977年开始对倒年开始对倒T型导轨和跨座式型导轨和跨座式ML500型试型试验车进行了无人驾驶的试验。验车进行了无人驾驶的试验。1979年年12月，在九州宫崎试验线上创造了月，在九州宫崎试验线上创造了517公里小时的速度记录。但因常温下的超导材公里小时的速度记录。但因常温下的超导材料尚未出现，还未能投入商业性的载人运行。料尚未出现，还未能投入商业性的载人运行。世界磁悬浮铁路的试验与发展世界
41、磁悬浮铁路的试验与发展93交通运输学院运输组织所七、日本七、日本MLX-01磁悬浮高速列车磁悬浮高速列车新型新干线200系列（1999年3月投入使用）94交通运输学院运输组织所德国从德国从1968年开始研究磁浮列车。年开始研究磁浮列车。1983年在曼年在曼姆斯兰德建设了一条长姆斯兰德建设了一条长32公里的试验线，已完公里的试验线，已完成了载人试验。他们采用的成了载人试验。他们采用的TR06型试验车，在型试验车，在该线上创造该线上创造412公里小时的记录；并打算进公里小时的记录；并打算进一步突破一步突破500公里小时。公里小时。英国于英国于1973年开始进行磁悬浮铁路的研究，经年开始进行磁悬浮铁
42、路的研究，经过过20多年的研究和试验，于多年的研究和试验，于1984年年4月，从伯月，从伯明翰机场至国际车站之间开通运行了低速磁悬明翰机场至国际车站之间开通运行了低速磁悬浮列车，平均速度为浮列车，平均速度为25公里小时，这是目前公里小时，这是目前世界上唯一投入商业性运行的磁悬浮铁路。世界上唯一投入商业性运行的磁悬浮铁路。世界磁悬浮铁路的试验与发展世界磁悬浮铁路的试验与发展95交通运输学院运输组织所经过了各国多年的试验以后，一般认为，短途经过了各国多年的试验以后，一般认为，短途磁浮运输速度一般为磁浮运输速度一般为200公里小时，用于连公里小时，用于连接机场和市中心；中程磁浮运输速度为接机场和市中
43、心；中程磁浮运输速度为300公公里里/小时，适用于城市间运输；长途磁浮运输小时，适用于城市间运输；长途磁浮运输速度一般在速度一般在300公里小时以上，适用于远距公里小时以上，适用于远距离运输。离运输。几年来的运行实践证明，常导磁吸式悬浮系统、几年来的运行实践证明，常导磁吸式悬浮系统、直线异步电机推进的高架低速磁浮列车，适用直线异步电机推进的高架低速磁浮列车，适用于城市内的公共交通和郊区客运。于城市内的公共交通和郊区客运。世界磁悬浮铁路的试验与发展世界磁悬浮铁路的试验与发展96交通运输学院运输组织所7.2 磁悬浮铁路的基本制式和工磁悬浮铁路的基本制式和工作原理作原理悬浮原理悬浮原理导向原理导向原
44、理推进原理推进原理97交通运输学院运输组织所悬浮原理悬浮原理常常导导磁磁吸吸式式（EMS型型） 是是利利用用装装在在车车辆辆两两侧侧转转向向架架上上的的常常导导电电磁磁铁铁（悬悬浮浮电电磁磁铁铁），和和铺铺设设在在线线路路导导向向轨轨上上的的磁磁铁铁，在在磁磁场场作作用用下下产产生生的的吸吸引引力力使使车车辆辆浮浮起，车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。起，车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。超超导导磁磁斥斥式式（EDS型型） 此此种种型型式式在在车车辆辆底底部部安安装装超超导导磁磁体体（放放在在液液态态氦氦贮贮存存槽槽内内），在在轨轨道道两两侧侧铺铺设设一一系系列列铝铝环环线线圈
45、圈。列列车车运运行行时时，给给车车上上线线圈圈（超超导导磁磁体体）通通电电流流，产产生生强强磁磁场场，地地上上线线圈圈（铝铝环环）与与之之相相切切割割，在在铝铝环环内内产产生生感感应应电电流流。感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场与与车车辆辆上上超超导导磁磁体体的的磁磁场场方方向向相相反反，两两个个磁磁场场产产生生排排斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。98交通运输学院运输组织所磁悬浮原理比较图99交通运输学院运输组织所导向原理导向原理常常导导磁磁吸吸式式的的导导向向系系统统，是是在在车车辆辆侧侧面面安安装装一一组组专专门门用用于于导导向向的
46、的电电磁磁铁铁，当当车车辆辆运运行行发发生生左左右右偏偏移移时时，车车上上的的导导向向电电磁磁铁铁与与导导向向轨轨的的侧侧面面相相互互作作用用，产产生生一一种种排排斥斥力力，使使车车辆辆恢恢复复到到正正常常位位置置，和和导导轨轨侧侧面面之之间间保保持持一一定定的的间间隙隙。当当车车辆辆的的运运行行状状态态发发生生变变化化时时，例例如如运运行行在在曲曲线线或或坡坡道道上上时时，控控制制系系统统通通过过对对导导向向磁磁铁铁中中的的电电流流进进行行控控制制来来保保持持这这一一侧侧向向间间隙隙，从从而而达达到到控控制列车运行方向的目的制列车运行方向的目的。100交通运输学院运输组织所超导磁斥式的导向系
47、统，可以采用以下超导磁斥式的导向系统，可以采用以下三种方式构成：三种方式构成：l在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。l在车辆上安装专用的导向超导磁体，使之与在车辆上安装专用的导向超导磁体，使之与导轨侧向的地面线圈或金属带产生磁斥力，导轨侧向的地面线圈或金属带产生磁斥力，该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保持正确的运行方向。持正确的运行方向。l利用磁力进行导引的利用磁力进行导引的“零磁通量零磁通量”导向系统。导向系统。导向原理导向原理101交通运输学院运输组织所推进原理推进原理磁磁悬悬浮浮列列车车由由于于悬悬浮浮起起
48、一一定定的的高高度度，使使车车轮轮与与钢钢轨轨脱脱离离，故故不不能能依依靠靠它它们们之之间间的的摩摩擦擦力力产产生生牵牵引引力力使使车车辆辆前前进进，而而是是采采用用一一种种叫叫做做直直线线电电机的推进装置作为列车的牵引动力。机的推进装置作为列车的牵引动力。直直线线电电机机是是从从旋旋转转电电机机演演变变而而来来的的，它它的的基基本本构构成成和和作作用用原原理理与与普普通通旋旋转转电电机机类类似似，就就如如同同将将旋旋转转电电机机沿沿半半径径方方向向切切开开展展平平而而成成。于于是是，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。102交通运输学院运输组织所7.3
49、 磁悬浮铁路的车辆磁悬浮铁路的车辆车辆是磁悬浮铁路的重要组成部分车辆是磁悬浮铁路的重要组成部分,是一种不是一种不与地面接触的运载工具。从此悬浮铁路产生到与地面接触的运载工具。从此悬浮铁路产生到现在，随着时代的发展和制式的不同要求车辆现在，随着时代的发展和制式的不同要求车辆了不断地更新。了不断地更新。日本从日本从1962年起，经过广泛深入的分析和论证，年起，经过广泛深入的分析和论证，决定采用超导磁斥式悬浮系统。决定采用超导磁斥式悬浮系统。德国从德国从70年代初开始研制磁悬浮列车，采用常年代初开始研制磁悬浮列车，采用常导磁吸式。导磁吸式。103交通运输学院运输组织所104交通运输学院运输组织所10
50、5交通运输学院运输组织所106交通运输学院运输组织所107交通运输学院运输组织所7.4 磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的线路线线路路，作作为为磁磁悬悬浮浮铁铁路路的的基基本本组组成成部部分分和和走走行行基基础础，在在构构造造上上应应能能满满足足磁磁悬悬浮浮列列车车的的基基本本要要求求。因因为为磁磁悬悬浮浮列列车车不不但但在在构构造造和和原原理理上上与与传传统统铁铁路路不不同同，而而且且采采用用不不同同的的悬悬浮浮方方式式，对对线线路路的的要要求求也也不不一一样样。磁磁悬悬浮浮铁铁路路的的悬悬浮浮、导导向向和和推推进进设设备备，无无论论什什么么型型式式，总总有有一一部部分分安安装装在在车车辆辆上上，
51、而而另另徊徊糠糠职职沧沧霸霸谙谙呗呗上上，因因此此线线路路结结构构必必须须与与之之相相适适应应。尤尤其其是是直直线线电电机机，对对线线路平面的要求是较为严格的。路平面的要求是较为严格的。108交通运输学院运输组织所7.4 磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路与现代铁路一样，可以修建在路基磁悬浮铁路与现代铁路一样，可以修建在路基上或类似地下铁道的隧道内，或者修建在高架上或类似地下铁道的隧道内，或者修建在高架桥上。采用最多的是高架式线路。桥上。采用最多的是高架式线路。磁悬浮列车施加于线路上的载荷，与传统铁路磁悬浮列车施加于线路上的载荷，与传统铁路不同，并非集中荷载，而是分布荷载。因此，不同，
52、并非集中荷载，而是分布荷载。因此，其桥梁设计荷载不但大大低于传统铁路，甚至其桥梁设计荷载不但大大低于传统铁路，甚至低于公路。于是，磁悬浮铁路的高架桥体尺寸低于公路。于是，磁悬浮铁路的高架桥体尺寸可以明显减小，造价也可大大降低。可以明显减小，造价也可大大降低。109交通运输学院运输组织所磁悬浮铁路高架的横断面磁悬浮铁路高架的横断面110交通运输学院运输组织所U型线路结构图型线路结构图111交通运输学院运输组织所磁悬浮列车导轨装置磁悬浮列车导轨装置112交通运输学院运输组织所道岔转换装置道岔转换装置113交通运输学院运输组织所7.5磁悬浮铁路的社会经济效益磁悬浮铁路的社会经济效益速度高，旅行时间短
53、速度高，旅行时间短对社会无公害、无污染对社会无公害、无污染能源消耗低能源消耗低故障少，维修费用低故障少，维修费用低造价相对不高造价相对不高旅行环境舒适、经济旅行环境舒适、经济114交通运输学院运输组织所磁悬浮铁路与其他高速交通工具的比较磁悬浮铁路与其他高速交通工具的比较115交通运输学院运输组织所7.6我国磁悬浮列车的发展前景我国磁悬浮列车的发展前景我我国国对对磁磁悬悬浮浮列列车车的的研研究究起起步步较较晚晚。但但是是随随着着国国家家现现代代化化建建设设的的发发展展，采采用用先先进进的的磁磁悬悬浮浮列列车车运运输输系系统统，快快速速、安安全全、经经济济而而无无公公害害地地输输送旅客，已经提到日
54、程上来。送旅客，已经提到日程上来。1989年年3月月，我我国国第第一一台台磁磁悬悬浮浮实实验验车车，在在湖湖南南长长沙沙国国防防科科技技大大学学诞诞生生了了。该该实实验验车车长长12米米，宽宽和和高高均均为为05米米，重重量量为为110公公斤斤，悬悬浮浮高高度为度为3毫米。运行速度为毫米。运行速度为10米秒。米秒。116交通运输学院运输组织所7.6我国磁悬浮列车的发展前景我国磁悬浮列车的发展前景该实验车采用常导磁吸式控制系统，由反馈控该实验车采用常导磁吸式控制系统，由反馈控制系统、位移传感器、电流驱动器、电磁铁、制系统、位移传感器、电流驱动器、电磁铁、感应式直线电机及其驱动电路等组成。感应式直
55、线电机及其驱动电路等组成。 磁悬浮列车在我国具有广泛的应用前景：既可磁悬浮列车在我国具有广泛的应用前景：既可用于城市间运输，又可用于城市和郊区之间的用于城市间运输，又可用于城市和郊区之间的运输，特别是从大城市中心至卫星城或机场间运输，特别是从大城市中心至卫星城或机场间的运输；以及市内运输等方面。的运输；以及市内运输等方面。117交通运输学院运输组织所小结小结磁悬浮铁路是现代高速铁路技术的代表，如能磁悬浮铁路是现代高速铁路技术的代表，如能在我国实现商业运营将极大的推动我国铁路事在我国实现商业运营将极大的推动我国铁路事业的发展，给社会创造巨大的经济效益。我们业的发展，给社会创造巨大的经济效益。我们
56、期待着磁悬浮铁路这一未来最具有竞争力的交期待着磁悬浮铁路这一未来最具有竞争力的交通工具早日在我国迈入实用性阶段。通工具早日在我国迈入实用性阶段。118交通运输学院运输组织所总结总结高速铁路是成熟的正在大力发展的高新技术，高速铁路是成熟的正在大力发展的高新技术，由于其独特的技术优势，代表了城际轨道交通由于其独特的技术优势，代表了城际轨道交通的发展方向；的发展方向；高速铁路线路的平纵断面标准提高高速铁路线路的平纵断面标准提高机车车辆车体机车车辆车体轻量化、设计流线型轻量化、设计流线型通信信号、控制系统集中化、数字化通信信号、控制系统集中化、数字化磁悬浮铁路需要进一步研究与实践磁悬浮铁路需要进一步研究与实践119交通运输学院运输组织所
