高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)課件

1、高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)概論 錢 清 泉 院 士 主要內(nèi)容我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性軌道交通發(fā)展概述高速鐵路發(fā)展概述高速鐵路關(guān)鍵技術(shù) 橋隧 力學(xué)和鋼軌 道岔 信號 接觸網(wǎng) 路基 無渣軌道 高速列車 供電系統(tǒng) 牽引供電自動化系統(tǒng) 2022/7/20 *2我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性（一）交通運(yùn)輸在國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和人民生活中起著重要作用，當(dāng)今中國迫切需要現(xiàn)代化交通：1）社會穩(wěn)定的需要 2）國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大需要 緩解運(yùn)輸能力不足的需要 運(yùn)輸成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸 全面建設(shè)小康社會的需要 日常出行的要求提高，城市化進(jìn)程加快2022/7/20 *3我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性（二） 能源安全和環(huán)境保護(hù)的需要 據(jù)

2、統(tǒng)計(jì)，我國交通運(yùn)輸裝備消耗的石油資源占整 個(gè)石油資源的70，而汽車又占其消耗的70。 3）加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展和提高國際競爭力的需要 帶動信息、材料、能源、制造等高新技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 4）建立國家重新體系的需要 交通中真正的核心技術(shù)是買不來的2022/7/20 *4不同的交通工具 軌道交通的作用在過去、現(xiàn)在和將來都是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)火車汽車輪船軌道交通飛機(jī)旅行者受限太昂貴危險(xiǎn)太慢，服務(wù)差安全、快捷我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性（三）2022/7/20 *5我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性（四）幾種交通運(yùn)輸模式的速度域2022/7/20 *6我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性（四）不同交通方式的能耗與污染對比綜合比較，軌

3、道交通具有綠色、環(huán)保、安全、便捷、大容量、長距離等優(yōu)點(diǎn)，國家已做出大力發(fā)展軌道交通的戰(zhàn)略決策，在已批準(zhǔn)的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中，確定到2020年將建設(shè)300km/h及以上的高速客運(yùn)專線1.2萬公里。 鐵路的能耗和污染不足汽車和飛機(jī)的1/42022/7/20 *7軌道交通發(fā)展概述（一）干線軌道交通城市軌道交通新型軌道交通高速客運(yùn)重載貨運(yùn)地 鐵輕 軌單軌電車郊區(qū)鐵路磁懸浮軌道交通不斷涌現(xiàn)出各種新的原理真空高速管道列車軌道交通的分類：三大類2022/7/20 *8軌道交通系統(tǒng)線路與軌道：引導(dǎo)列車前進(jìn)方向，同時(shí)承受列車荷載并將其傳至地基。 車輛：由懸掛、轉(zhuǎn)向架、車廂等部分組成，是軌道交通系統(tǒng)中的重要組成部

4、分。 供電系統(tǒng)：包括變電站、沿線供電線路、開關(guān)站及供電設(shè)備等 。控制系統(tǒng)：整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的核心，它包括計(jì)劃調(diào)度、設(shè)備監(jiān)控、安全保護(hù)、維護(hù)管理以及基礎(chǔ)信息系統(tǒng)等 。構(gòu)成：可劃分為四大要素每一構(gòu)成要素中均不斷應(yīng)用系列信息技術(shù)我國軌道交通的發(fā)展概況（二）2022/7/20 *9干線軌道交通高速客運(yùn)因此高速鐵路得到快速的發(fā)展。高速鐵路的優(yōu)點(diǎn)：2022/7/20 *10國內(nèi)外軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 鐵路客運(yùn)高速化 1964年世界上第一條高速鐵路正式運(yùn)行 目前運(yùn)行速度達(dá)到300km/h以上 我國5次提速后，運(yùn)行速度接近200km/h，與世界先進(jìn)水平相比，我國高速鐵路技術(shù)還存在較大差距。 貨運(yùn)重載化和快捷

5、化 澳大利亞、巴西、美國等，重載列車牽引質(zhì)量超過 3萬噸，甚至高達(dá)5萬噸。 我國大秦線，開通5000-10000噸級的重載列車，2004年底實(shí)現(xiàn)2萬噸重載列車的開行。2022/7/20 *11國內(nèi)外軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 城際軌道交通公交化 鐵路發(fā)達(dá)國家，軌道交通公交化日益成為城際間、中心城市與衛(wèi)星城市之間旅客運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢 高速磁懸浮交通的崛起 磁懸浮列車的研究始于1932年，目前已發(fā)展了常導(dǎo)磁懸浮、低溫超導(dǎo)磁懸浮和高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。 日本低溫超導(dǎo)磁懸浮列車創(chuàng)造581km/h，未商業(yè)運(yùn)行 上海浦東引進(jìn)德國技術(shù)磁懸浮列車以430km/h運(yùn)行 城市軌道交通蓬勃發(fā)展 城軌交通成為現(xiàn)代化城市最基本

6、特征，紐約、巴黎、倫敦、慕尼黑、東京、莫斯科城軌里程數(shù)達(dá)到2500多公里我國: 北京、上海、廣州、天津、深圳、重慶、武漢、成都2022/7/20 *12高速鐵路發(fā)展概述高速鐵路是指由新一代列車提供的時(shí)速在200350km甚至更高的鐵路快速運(yùn)營服務(wù)。世界上最早開始高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營的是日本，法國和德國等歐洲國家在高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營方面取得商業(yè)上的成功。 日本 1964年開始，新干線總長度達(dá)1835公里，高速列車客運(yùn)量為世界之最，2000年客運(yùn)周轉(zhuǎn)量為712億人公里 法國 1983年開通第一條現(xiàn)代化高速鐵路，現(xiàn)已建成1281公里，高速列車TGV運(yùn)行速度為300350km/h，最高試驗(yàn)速 度為515

7、.3km/h 德國 1985年開始研究ICE高速列車，1991年投入運(yùn)營， 有高速鐵路700多公里，高速列車最高運(yùn)行速度達(dá)330km/h2022/7/2013我國和世界鐵路最高運(yùn)營速度和試驗(yàn)速度的增加對比2022/7/2014我國對高速鐵路的規(guī)劃在“十五”期間，國家加大了對鐵路的投資力度，國家修建新線6000公里，復(fù)線3000公里，地方鐵路1000公里；總投資3500億。將籌建京滬高速鐵路；將在全國建立“八縱八橫”鐵路網(wǎng)主骨架，形成以北京、上海、廣州為中心的提速客運(yùn)網(wǎng)，做到： 300500 公里范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“朝發(fā)夕至” 12001500 公里范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“夕發(fā)朝至” 20002500 公里內(nèi)實(shí)現(xiàn)“

8、一日到達(dá)”高速列車的運(yùn)行速度達(dá)到200300 km/h，試驗(yàn)速度將達(dá)到350 km/h以上?！笆晃濉逼陂g，國家將建9800公里高速客運(yùn)專線鐵路。2022/7/20 *15我國客運(yùn)專線及城際鐵路的發(fā)展規(guī)劃簡介“四縱”客運(yùn)專線 北京- 上?？瓦\(yùn)專線；北京- 武漢- 廣州- 深圳客運(yùn)專線；北京- 沈陽- 哈爾濱(大連) 客運(yùn)專線；杭州- 寧波- 福州- 深圳客運(yùn)專線“四橫”客運(yùn)專線徐州- 鄭州- 蘭州客運(yùn)專線；杭州- 南昌- 長沙客運(yùn)專線；青島- 石家莊- 太原客運(yùn)專線；南京- 武漢- 重慶- 成都客運(yùn)專線三個(gè)城際客運(yùn)系統(tǒng) 環(huán)渤海地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)2022/7/20 *16高速鐵

9、路隧道的關(guān)鍵技術(shù) 隧道的空氣動力學(xué)效應(yīng)與隧道設(shè)計(jì) 隧道仰拱及鋪底的設(shè)計(jì) 隧道工挖技術(shù) 大跨鐵路隧道塌方預(yù)防 隧道防排水 特長隧道的地質(zhì)工作 隧道的空氣動力學(xué)效應(yīng)與隧道設(shè)計(jì)空氣動力學(xué)效應(yīng)：隧道內(nèi)壓力波動、出口微氣壓波、隧道內(nèi)行車阻力等隨列車速度和阻塞比增大而增大。隧道空氣動力學(xué)的研究成果為高速鐵路隧道設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇和列車外形、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。2022/7/20 *18緩解和消減空氣動力學(xué)效應(yīng)負(fù)面影響的措施合理加大隧道凈空斷面改善列車形狀、加大車輛密封性選擇合理的道床類型修建豎井和橫洞等研究微壓波和洞口緩沖結(jié)構(gòu)列車速度低于300km/h：不需設(shè)置洞口緩沖結(jié)構(gòu)需預(yù)留洞口緩沖結(jié)構(gòu)中國在

10、高速鐵路隧道空氣動力學(xué)方向進(jìn)行的研究2022/7/20 *19隧道仰拱及鋪底設(shè)計(jì)總體目標(biāo) 保證隧道基底質(zhì)量，避免基底“翻漿冒泥” 現(xiàn)象。關(guān)鍵技術(shù)實(shí)施仰拱鋪底的限裂設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)隧道基底特殊部位改進(jìn)傳統(tǒng)仰拱鋪底工藝 2022/7/20 *20隧道工挖技術(shù) 注重施工方法選擇的多樣性 特長隧道：TBM法中長或短隧道：礦山法特長大斷面隧道：宜采用小直徑TBM(直徑34 m)加鉆爆法擴(kuò)大利用輔助坑道實(shí)現(xiàn)長隧短打高速鐵路特長、長隧道較多，為了工期和消防救援以及維護(hù)管理的需要,需要通過輔助坑道來實(shí)現(xiàn)長隧短打合理確定開挖進(jìn)度指標(biāo)2022/7/20 *21大跨鐵路隧道塌方預(yù)防 選擇合理的大跨鐵路隧道支護(hù)手段 及時(shí)封閉

11、斷面選擇合理的大跨隧道襯砌時(shí)機(jī)建立量測體系實(shí)現(xiàn)信息反饋推廣無尺量測技術(shù)2022/7/20 *22隧道的防排水 防排水設(shè)計(jì)是高速鐵路隧道的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)防水方法為“以堵為主,限量排放”防水技術(shù)選擇合理的防水材料 充分考慮輔助導(dǎo)坑防排水 合理設(shè)置中心水溝引進(jìn)分區(qū)防水技術(shù) 對軟弱圍巖地段,預(yù)制排水溝納入設(shè)計(jì)重視支護(hù)背后注漿技術(shù) 2022/7/20 *23特長隧道的地質(zhì)工作 重視和加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)工作重視地質(zhì)鉆孔，特別是特殊地質(zhì)地層分界的定位做好設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察工作掌握地層構(gòu)造的三維技術(shù)和掌握高精度的地層物性技術(shù)建立分層次的施工階段地質(zhì)預(yù)報(bào)工作根據(jù)隧道長度、工程地質(zhì)的特性和地質(zhì)災(zāi)害情況來確定所應(yīng)采

12、取的地質(zhì)預(yù)報(bào)方法對長隧道、地質(zhì)災(zāi)害地段隧道、大地電磁異常區(qū)要重點(diǎn)開展地質(zhì)預(yù)報(bào)根據(jù)目標(biāo)要求,采取多種預(yù)報(bào)手段相結(jié)合的綜合超前預(yù)報(bào)方法2022/7/20 *24高速鐵路橋的關(guān)鍵技術(shù)橋梁結(jié)構(gòu)高性能混凝土 橋梁架設(shè)設(shè)備橋梁結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)不同于普通I級鐵路的特殊要求由于一次性鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路,考慮橋上線路的安全,為了使鋼軌受力不超過規(guī)定值,橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平剛度必須要滿足一定的限值。為了滿足列車運(yùn)行平穩(wěn)和旅客乘坐舒適度的要求,橋跨結(jié)構(gòu)的縱橫向剛度要求較一般鐵路有較大的提高。為了保證線路的平順性和高速行駛列車的安全與舒適,對橋梁的結(jié)構(gòu)形式、橋與路之間的剛度平穩(wěn)過渡、橋梁結(jié)構(gòu)的工后沉降等,需要更加嚴(yán)格的

13、要求。以上因素引起橋梁結(jié)構(gòu)形式的變化,對于橋梁工程的施工組織和施工工藝都需要新的要求,這些施工要求反過來影響了橋梁的結(jié)構(gòu)形式。2022/7/20 *26橋梁新的結(jié)構(gòu)形式 張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱形簡支梁 配式雙向預(yù)應(yīng)力混凝土T 形簡支梁 鋼筋混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁 鋼與混凝土結(jié)合連續(xù)梁 鋼筋混凝土矩形雙柱式橋墩 鋼筋混凝土圓形雙柱式橋墩 鋼筋混凝土圓端形板式橋墩雙線錯(cuò)置鋼筋混凝土圓形橋墩 鋼筋混凝土耳墻式橋臺 2022/7/20 *27新的橋梁結(jié)構(gòu)形式研究進(jìn)一步豐富橋梁結(jié)構(gòu)形式 開發(fā)一些適合于特殊工點(diǎn)（如斜交道路、溝渠較多和道路群較多的工點(diǎn)）的橋涵結(jié)構(gòu)研究一些更適宜于斜交河流的橋墩形式，減少阻水面積研究簡

14、支箱梁設(shè)計(jì)和檢測 適當(dāng)提高箱梁設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力度進(jìn)一步研究箱梁的抗裂性計(jì)算辦法研究更加科學(xué)經(jīng)濟(jì)的檢測辦法優(yōu)化設(shè)計(jì)剛構(gòu)連續(xù)梁及鋼混結(jié)合連續(xù)梁2022/7/20 *28高性能混凝土 高性能混凝土是在傳統(tǒng)混凝土中加入適量的超細(xì)礦物摻合料，如硅灰、超細(xì)粉煤灰和磨細(xì)礦渣等,并摻入適宜的高效復(fù)合減水劑,采用低水膠比配制而成。高性能混凝土應(yīng)用于高速鐵路橋梁工程是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢 具有優(yōu)良的抗壓、抗折和抗拉等力學(xué)性能 具有很好的抗?jié)B、抗凍、抗碳化和抗化學(xué)侵蝕等耐久性能2022/7/20 *29橋梁架設(shè)設(shè)備 橋梁架設(shè)設(shè)備是架設(shè)的關(guān)鍵,架設(shè)設(shè)備的架設(shè)能力制約著橋梁結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展。國外高速鐵路發(fā)展較早, 架橋設(shè)備的發(fā)展

15、較快, 種類亦多。設(shè)計(jì)過的架橋機(jī)架設(shè)能力在20850噸, 走行方式有邁步式、懸臂式、桁架鉸接式、導(dǎo)梁式以及運(yùn)架一體式。運(yùn)梁方式有輪軌式及輪胎式。架設(shè)設(shè)備需要自主創(chuàng)新，以減少對國外設(shè)備的依賴性,降低工程造價(jià)。 架設(shè)設(shè)備應(yīng)朝著大跨度、大噸位和機(jī)械化的方向發(fā)展,以滿足架設(shè)大噸位橋梁類型(至少32m 雙線箱梁)的需要。架設(shè)設(shè)備需要研制開發(fā)先簡支后連續(xù)的工藝,提出工藝原則和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。2022/7/20 *30JQ 600型架橋機(jī)JQ 600型架橋機(jī)全貌 研制單位：武漢機(jī)械研究所使用范圍：20、24m雙線箱梁 走行方式：邁步式 架設(shè)噸位/t ：600 外型尺寸/m ：57.4512.3014.42 支腿橫

16、向間距/m ：5.95 運(yùn)梁車類型 ：TE/600 輪胎式運(yùn)梁車 輪胎總數(shù) ：40 運(yùn)梁車軸數(shù) ：20 運(yùn)梁車軸重/t ：34 運(yùn)梁車縱向最小軸距/m：1.8 運(yùn)梁車橫向兩組軸距/m ：5.3 2022/7/20 *31JQ600下導(dǎo)梁式架橋機(jī)JQ600下導(dǎo)梁式架橋機(jī)全貌 研制單位：鐵道部大橋工程局研制使用范圍 ：20、24m雙線箱梁走行方式 ：下導(dǎo)梁式 架設(shè)噸位/t ：600外型尺寸/m ：60153 支腿橫向間距/m ：6.4運(yùn)梁車類型：論軌式運(yùn)梁車 輪胎總數(shù)：64 運(yùn)梁車軸數(shù)：32 運(yùn)梁車軸重/t ：22 運(yùn)梁車縱向最小軸距/m ：1.0 運(yùn)梁車橫向兩組軸距/m ：4.02022/7/2

17、0 *32DF450型雙懸臂桁架式架橋機(jī)DF450型雙懸臂桁架式架橋機(jī)全貌 研制單位：大方實(shí)業(yè)公司研制使用范圍 ：20、24或32m 單線箱梁 走行方式 ：邁步式 架設(shè)噸位/t ：450 外型尺寸/m ：68.68.99.8 支腿橫向間距/m ：腹板中心線上 運(yùn)梁車類型 ：輪胎式運(yùn)梁車 輪胎總數(shù) ：112 運(yùn)梁車軸數(shù) ：28 運(yùn)梁車軸重/t ：19.3 運(yùn)梁車縱向最小軸距/m ：1.55運(yùn)梁車橫向兩組軸距/m ：4.45 2022/7/20 *33SPJ450/32 拼裝式架橋機(jī)SPJ450/32 拼裝式架橋機(jī)全貌 研制單位：石家莊鐵道學(xué)院研制使用范圍 ：24、32m單線箱梁 走行方式 ：懸臂

18、走行式 架設(shè)噸位/t ：450 外型尺寸/m ：8015.210.8 支腿橫向間距/m ：腹板中心上 運(yùn)梁車類型 ：輪胎式運(yùn)梁車 輪胎總數(shù) ：144 運(yùn)梁車軸數(shù) ：18 運(yùn)梁車軸重/t ：37.4 運(yùn)梁車縱向最小軸距/m ：1.55 運(yùn)梁車橫向兩組軸距/m ：4.59 2022/7/20 *34高速鐵路路基路基是軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，高平順性、高穩(wěn)定性和剛度連續(xù)均勻變化的路基是確保軌道高平順性的前提條件。最早修建的日本東海道新干線, 由于路基的嚴(yán)重下沉, 19651975 年間中斷行車200 多次, 列車平均運(yùn)行速度降到100110 km/h 大大低于設(shè)計(jì)時(shí)速 220 km/h。為使列車安全、高速、

19、舒適運(yùn)行，并盡可能地減少養(yǎng)護(hù)維修工作量，嚴(yán)格控制路基變形和工后沉降十分重要。 2022/7/20 *35路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)嚴(yán)格控制路基的工后沉降 嚴(yán)格控制路基的不均勻沉降嚴(yán)格控制路基剛度及其縱向變化的連續(xù)均勻性 2022/7/20 *36路基的工后沉降（一）工后沉降是指路堤建成后鋪軌時(shí)的路基剩余沉降，主要包括路基本體沉降和地基沉降。當(dāng)路基沉降量偏大或沉降速率過大時(shí)，勢必要造成軌道養(yǎng)護(hù)維修工作量的增大，一條經(jīng)常維修的線路是很難保證其安全性。因此，路基的工后沉降量應(yīng)越小越好，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定,京滬客運(yùn)通道路基工后沉降限值為5 cm 國外高速鐵路的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)證明，路基本體沉降約為路基填土高度的0

20、.11%0.12%，且能在建成1 年內(nèi)完成。秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)也證明了以上結(jié)論。因此，在目前路基本體填筑標(biāo)準(zhǔn)的條件下，控制高速鐵路路基工后沉降的關(guān)鍵是控制地基沉降。2022/7/20 *37路基的工后沉降（二） 確定合理的地基加固處理措施并切實(shí)達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的關(guān)鍵。 這項(xiàng)工作要從勘測抓起，要把對地基條件的認(rèn)識，尤其是對土的壓縮與變形特征的認(rèn)識提高到重要位置上，要把土的物理力學(xué)指標(biāo)、沉降計(jì)算公式、施工工藝等落到實(shí)處，要在處理上把可靠性與經(jīng)濟(jì)性結(jié)合起來，要把傳統(tǒng)措施與新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝結(jié)合起來，達(dá)到降低工程造價(jià)又實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固可靠的雙重目的。2022/7/20 *38路基的

21、不均勻沉降 在100 m范圍內(nèi)的路基不均勻沉降，將直接造成幅值較大的軌道長波高低不平順。更短范圍內(nèi)的路基不均勻沉降，將直接造成路基的穩(wěn)固和安全。必須嚴(yán)格控制路基的不均勻沉降。 2022/7/20 *39路基剛度及其縱向變化的連續(xù)均勻性 路基剛度與列車的安全、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行及軌道的維修工作量密切相關(guān)。相對低剛度的路基，列車運(yùn)行振動頻率較低，行車相對平穩(wěn)；而相對高剛度的路基，列車振動頻率較高，舒適度稍差，但易于保持軌道的穩(wěn)定性，減小軌道維修工作量，也有利于通過過渡段，實(shí)現(xiàn)路基、橋梁(或涵洞) 等軌道下部結(jié)構(gòu)剛度的縱向均勻性變化?？v向剛度均勻性變化是高速鐵路路基設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵，更是高速列車舒適運(yùn)營

22、的關(guān)鍵，直接危及行車安全和乘車舒適性。對軌道基礎(chǔ)豎向剛度出現(xiàn)突變的分界處，由于各結(jié)構(gòu)物剛度的不同，列車會產(chǎn)生劇烈的跳動，必須設(shè)置過渡段，以提高路基剛度的連續(xù)性。2022/7/20 *40國外路基沉降的相關(guān)規(guī)定法國提出工后沉降應(yīng)小于2cm，并且在最后一次搗固和運(yùn)行第一列高速列車之前，沉降應(yīng)完全穩(wěn)定。德國認(rèn)為在列車開始運(yùn)行后，路基工后總沉降不應(yīng)大于1cm，每年沉降總量不應(yīng)超過2mm ，并應(yīng)避免在短距離內(nèi)發(fā)生不均勻沉降，在橋臺附近不應(yīng)有任何不均勻沉降。日本在第一條高速鐵路以后，工后總沉降已按3cm 控制，對使用連續(xù)梁和無碴軌道的地段，工后沉降的控制更為嚴(yán)格 。2022/7/20 *41我國路基沉降的

23、相關(guān)規(guī)定我國“高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定”規(guī)定路基工后總沉降量為10 cm，沉降速率小于3 cm/ 年，橋臺臺尾過渡段路基工后沉降不大于5 cm，基本沿用日本建設(shè)第一條高速鐵路時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。通過各方面專家的努力，在“暫規(guī)”修改時(shí)才將以上相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)修改為5 cm、2 cm/ 年、3 cm，對“暫規(guī)”而言，這是個(gè)進(jìn)步，但對高速鐵路而言，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還需驗(yàn)證。2022/7/20 *42鋼軌關(guān)鍵技術(shù)鋼軌的重要性高速鐵路對鋼軌的要求鋼軌技術(shù)發(fā)展鋼軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選軌標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的力學(xué)問題輪軌滾動接觸疲勞輪軌噪聲軌道力學(xué)鋼軌的重要性鋼軌是輪軌式高速鐵路的重要組成部分，在極其復(fù)雜的受力條件下工作鋼軌狀態(tài)的好壞直接影響行車安全，因此

24、對鋼軌質(zhì)量有極其苛刻的要求鋼軌有些性能之間是矛盾的，要綜合比較才能達(dá)到合理選擇鋼軌的目的 2022/7/20 *44高速鐵路對鋼軌的要求高的純凈度 材質(zhì)高潔凈有利于提高其抗疲勞性能，保證運(yùn)行安全性嚴(yán)格的外形尺寸 可以減少表面接觸疲勞傷損，延長鋼軌的使用壽命高度的平順性 保證高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和旅客的舒適性的重要保證2022/7/20 *45鋼軌技術(shù)發(fā)展加強(qiáng)關(guān)鍵性能 鋼軌技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)是提高鋼軌的強(qiáng)度，耐磨性和抗沖擊性能。開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)鋼材 為了提高鋼軌的耐磨性和抗疲勞性，各國都在開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)鋼材。目前世界上高強(qiáng)度鋼軌研究的重點(diǎn)是“貝氏體”鋼軌，其耐磨性比普通鋼軌高25%。同時(shí)還能提高在提速、高

25、速線路上抵抗接觸疲勞損傷的能力，以減少鋼軌打磨費(fèi)用，同時(shí)貝氏體鋼軌可用于制作道岔中的尖軌和轍叉以大幅度延長道岔的使用壽命超長無縫鋼軌 減少焊接接頭的數(shù)量，有效的減少噪聲、提高鋼軌的使用壽命2022/7/20 *46我國鋼軌目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)比較復(fù)雜國標(biāo)20世紀(jì)60年代和80年代兩次發(fā)布鐵標(biāo)鐵道部在20世紀(jì)90年代發(fā)布新鐵標(biāo) 鐵道路在2003年發(fā)布鐵標(biāo)國標(biāo)共存近期將維持國標(biāo)和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并存的局面新國標(biāo)整合現(xiàn)有鋼軌標(biāo)準(zhǔn)，形成一部完整的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2022/7/20 *47選軌標(biāo)準(zhǔn)鐵道部重新劃分對鋼軌的技術(shù)要求時(shí)速在200km/h以下的客貨混運(yùn)鐵路鋼軌 使用4375kg/m熱軋鋼軌時(shí)速

26、在200-300km/h的客運(yùn)專線 使用250km/h60kg/m鋼軌時(shí)速在300km/h以上的客運(yùn)專線頂級鋼軌 使用350km/h60kg/m鋼軌2022/7/20 *48鋼軌的力學(xué)問題 我國從現(xiàn)在到2020年，將是高速重載鐵路和城市軌道交通發(fā)展的高峰時(shí)期。雖然它們的優(yōu)越性不可否認(rèn)，但有許多關(guān)鍵技術(shù)問題有待進(jìn)一步解決，其中與輪軌相關(guān)的力學(xué)問題主要有：輪軌滾動接觸疲勞高速列車速度高、動車組軸重輕，鋼軌垂直和水平磨耗都比較小，鋼軌表面的接觸疲勞為主要傷損脫軌機(jī)理的研究限制速度提高的因素之一是脫軌安全的保證軌道力學(xué)問題軌道工程結(jié)構(gòu)動態(tài)特性，決定著車輛安全、舒適性和車輛/軌道結(jié)構(gòu)使用壽命2022/7

27、/20 *49輪軌滾動接觸疲勞輪軌磨損破壞現(xiàn)象主要為輪軌接觸表面剝離、壓潰、龜裂、波浪形磨損、輪緣磨損和鋼軌側(cè)磨及斷裂等，這些破壞現(xiàn)象和很多因素有關(guān)，有些破壞現(xiàn)象的機(jī)理至今尚未搞清楚，對有些問題的破壞機(jī)理認(rèn)識不統(tǒng)一車輪剝離鋼軌擦傷鋼軌壓潰車輪龜裂鋼軌波磨鋼軌斷裂鋼軌側(cè)磨2022/7/20 *50輪軌滾動接觸疲勞輪軌滾動接觸疲勞是鐵路運(yùn)輸?shù)睦蠁栴}，主要發(fā)生在曲線段、接頭處、道岔處。人們采取各種方法和措施來阻止和減少它，如發(fā)展新材料、優(yōu)化軌型面匹配來減少輪軌之間的疲勞鐵路客貨量的增大和速度的提高，輪軌磨擦變得越來越嚴(yán)重。我國現(xiàn)在每年因更換和維修破壞輪軌，大約花費(fèi)80多億人民幣。它不僅大大增加了鐵路

28、的運(yùn)營成本，而且直接危害行車的安全。 2022/7/20 *51 高速鐵路在列車行駛速度低于300km/h時(shí)，輪軌噪音占主要部分。輪軌噪音輻射出的輪軌噪聲可以歸納為如下三類：高頻尖叫聲輪軌之間蠕滑引起沖擊噪聲輪軌表面波浪型磨耗、擦傷、軌道彈性不均勻和輪對過軌縫和道岔處，引起輪軌沖擊振動而產(chǎn)生的噪聲滾動噪聲主要是輪軌接觸表面粗糙度、輪軸偏心和擦傷等引起輪軌噪聲2022/7/20 *52軌道力學(xué)軌道支撐并約束車輛的運(yùn)行，決定著車輛安全、舒適性。列車過道岔時(shí)，輪對和軌道之間發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊，導(dǎo)致車輪和道岔段上鋼軌磨損高速鐵路道岔部位嚴(yán)重地限制了列車的行車速度在橋梁和隧道端點(diǎn)剛度不均勻，會導(dǎo)致強(qiáng)烈振動，

29、甚至脫軌。2022/7/20 *53無碴軌道關(guān)鍵技術(shù) 概況 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 關(guān)鍵技術(shù) 需要解決的問題無碴軌道是以混凝土或?yàn)r青混合料等取代散粒道碴道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)型式 無碴軌道成為世界各國高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的首選良好的軌道穩(wěn)定性、平順性和耐久性減小橋梁二期恒載和降低隧道凈空道床整潔美觀，消除列車運(yùn)行時(shí)道碴飛濺和粉化 初期相對較大的建設(shè)投資也能在運(yùn)營中得到回報(bào) 無碴軌道2022/7/20 *55國外無碴軌道概況 從60年代開始，高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)在日本、德國、英國、意大利等國家得到了廣泛應(yīng)用：日本板式軌道 德國Rheda型無碴軌道彈性支承塊式無碴軌道其它結(jié)構(gòu)型式的無碴軌道：英國PACT型、法國 V

30、SB型、意大利IPA型 2022/7/20 *56我國無碴軌道現(xiàn)狀國內(nèi)無碴軌道的研究始于20世紀(jì)60年代,與國外研究幾乎同步至90年代中期,京滬高速鐵路可行性研究的推進(jìn)使無碴軌道在我國重新得以關(guān)注 “九五”國家科技攻關(guān)專題“高速鐵路無碴軌道設(shè)計(jì)參數(shù)的研究”，提出了適用于高速鐵路橋梁、隧道中的三種無碴軌道型式（長枕埋入式、彈性支撐塊式和大板式）2022/7/20 *57 三種無碴軌道結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)長枕埋入式 由橫向穿孔軌枕、道床板、底座等構(gòu)件組成，結(jié)構(gòu)耐久可靠，初期投資相對較小，可修復(fù)。彈性支撐塊式 由彈性支撐塊、道床板、底座等構(gòu)件組成，該結(jié)構(gòu)減震、降噪性能好，結(jié)構(gòu)簡單，初期投資較大，可修復(fù)。板式軌

31、道 由預(yù)制軌道板、凸形擋臺、底座等構(gòu)件組成，軌道高度低、自重輕，現(xiàn)場組裝量少，需專門制造施工設(shè)備。初期投資大，可修復(fù)。2022/7/20 *58無碴軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為滿足高速列車在無碴軌道線路上運(yùn)行的安全性、舒適性要求, 最大限度地實(shí)現(xiàn)線路少維修, 無碴軌道的設(shè)計(jì)除在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、橫向穩(wěn)定性方面應(yīng)考慮足夠的安全儲備外, 應(yīng)高度重視無碴軌道各組成部分的耐久性、減振性以及實(shí)現(xiàn)線路高平順性和時(shí)變均勻性等。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度橫向穩(wěn)定性線路的平順性和剛度均勻性減振性耐久性 2022/7/20 *59無碴軌道的下部基礎(chǔ)橋梁主要問題：橋梁徐變上拱控制措施：設(shè)計(jì)方面適當(dāng)增加梁高，以提高梁的剛度;施工方面盡量采用較低的水泥用量和

32、水灰比，盡量延長梁體張拉完畢至無碴軌道鋪設(shè)的時(shí)間間隔隧道主要問題：基底、水害處理控制措施：根據(jù)隧道圍巖級別、地下水狀況, 選擇合理的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，特別注意隧道的地質(zhì)水文情況2022/7/20 *60為保證高速列車運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性、提高乘坐舒適性, 橋臺、隧道基礎(chǔ)與路基銜接處應(yīng)設(shè)置一定長度的過渡段。設(shè)置原則：控制橋臺、隧道基礎(chǔ)與過渡段路基的工后沉降, 減小過渡銜接處的軌面彎折角。過渡段2022/7/20 *61制定與國際接軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 無碴軌道技術(shù)要求很高，必須借鑒EN（歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）等國際標(biāo)準(zhǔn)擬定我國鐵路無碴軌道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用先進(jìn)工裝和工藝 我國混凝土軌枕生產(chǎn)廠家與無碴軌道的要求相差甚遠(yuǎn)要

33、通過無碴軌道的推廣，組織對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，實(shí)現(xiàn)企業(yè)升級我國無碴軌道建設(shè)需要進(jìn)一步做好的工作 2022/7/20 *62道岔關(guān)鍵技術(shù)高速道岔主要性能指標(biāo)道岔的關(guān)鍵技術(shù)國外高速鐵路道岔概況我國秦沈鐵路道岔 道岔是鐵路軌道連接的重要設(shè)備，直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)男屎托熊嚢踩?道岔的性能直接影響鐵路運(yùn)輸能力及旅客列車在該路段的行車速度及旅客乘坐舒適度。 道岔2022/7/20 *64直向、側(cè)向速度 道岔是軌道中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、養(yǎng)護(hù)維修工作量最大的部件，是列車提速的關(guān)鍵因素之一。旅客的舒適性 道岔的設(shè)計(jì),必須把旅客的舒適性放在首位,以舒適性指標(biāo)作為設(shè)計(jì)的控制因素。安全性 道岔的安全性包括滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定

34、性、振動特性、輪軌相互作用力、脫軌系數(shù)等。 高速道岔主要性能指標(biāo) 2022/7/2065數(shù)量多 我國目前道岔總數(shù)已超過10萬組，其中單開道岔約占95。壽命短 道岔主要部件使用壽命短，如整鑄轍叉的使用壽命約為6080MT通過總重。限速 道岔限制列車的過軌速度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜 單開道岔主要由轉(zhuǎn)轍器、轍叉及護(hù)軌、連接部分和岔枕組成，每部分結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜安全性低 列車通過道岔時(shí)，行車安全性較低我國道岔的特點(diǎn) 2022/7/2066高速鐵路道岔關(guān)鍵技術(shù) 幾何設(shè)計(jì) 道岔和交叉渡線的幾何設(shè)計(jì)要考慮降低磨耗，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。動力學(xué)性能 對基本軌與尖軌的接觸面要進(jìn)行動力學(xué)性能優(yōu)化，以減少磨耗，對鋼軌的軌底坡給予相應(yīng)的考慮

35、。轉(zhuǎn)換設(shè)備的適應(yīng)性和可靠性 采用減免維修工作量的轉(zhuǎn)轍機(jī)，其轉(zhuǎn)轍系統(tǒng)有優(yōu)良的完好率和可靠性?？蓜硬考?減少移動部件必要的涂油潤滑。 2022/7/20 *67國外高速鐵路道岔概況 日本 不設(shè)區(qū)間渡線（車站的渡線無高速列車側(cè)向通過的要求）法國 車站少、區(qū)間渡線多，高速線間或高速與既有線的連接采用tg0.0154道岔。德國 鐵路客貨混運(yùn)。 2022/7/20 *682022/7/20 *692022/7/20 *70我國秦沈鐵路道岔 我國秦沈客運(yùn)專線設(shè)計(jì)速度為200km/h，部分基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留提速至250 km/h。根據(jù)速度和運(yùn)輸組織要求,決定采用18號和38號可動心軌轍叉單開道岔。 經(jīng)過研究、設(shè)計(jì)、

36、試制、試鋪、試驗(yàn)五個(gè)階段的工作,特別是直向以250km/h三次綜合試驗(yàn),證明其能夠滿足旅客列車,側(cè)向38號道岔(渡線) 以140km/h通過時(shí),滿足安全性和舒適性的要求。 2022/7/20 *71秦沈鐵路18號和38號道岔主要技術(shù)性能指標(biāo) 動能損失0.5km2/h2 未被平衡離心加速度a 0.5m/s2 未被平衡離心加速度時(shí)變率 0.4m/s3夾直線長度L 0.4v ,困難條件下不小于20m 18號道岔側(cè)股平面線型采用單圓曲線,38號道岔側(cè)股平面線型采用圓曲線+三次拋物線速度直向250km/h ,側(cè)向18號道岔80km/h、38號道岔140km/h 2022/7/20 *7218號和38號道

37、岔主要參數(shù) 2022/7/20 *7318號和38號道岔主要結(jié)構(gòu)特征 鋼軌件全部采用60 kg/m PD3 鋼軌制造 采用型彈條扣件尖軌為藏尖式結(jié)構(gòu) 心軌為組合式 為提高翼軌強(qiáng)度,滿足電務(wù)轉(zhuǎn)換空間要求,研制了特種斷面翼軌 道岔側(cè)股設(shè)H 型護(hù)軌,采用50 kg/m 標(biāo)準(zhǔn)軌制造 18 號道岔尖軌設(shè)置三個(gè)牽引點(diǎn),心軌設(shè)置兩個(gè)牽引點(diǎn) 道岔絕緣接頭為膠結(jié)結(jié)構(gòu) 2022/7/20 *74秦沈客運(yùn)專線道岔技術(shù)上的突破 道岔平面線型設(shè)計(jì) 采用拋物線線型，可直接連接而不用設(shè)夾直線。 可動心軌轍叉翼軌結(jié)構(gòu) 采用鍛壓成型的特種斷面翼軌,實(shí)現(xiàn)了翼軌控制截面與區(qū)間線路鋼軌等強(qiáng)的目標(biāo)。 轉(zhuǎn)換設(shè)備 用可動心軌鉤型外鎖機(jī)構(gòu)替

38、代提速道岔拉板轉(zhuǎn)換與燕尾外鎖閉機(jī)構(gòu)。 2022/7/20 *75高速列車關(guān)鍵技術(shù) 高速列車所處的動態(tài)環(huán)境 高速列車的關(guān)鍵技術(shù)高速列車所處的動態(tài)環(huán)境高速列車區(qū)別于普通列車根本點(diǎn)，在于其所處的特殊動態(tài)環(huán)境。隨著列車速度的提高，動態(tài)環(huán)境急劇惡化牽引動力的要求猛增制作功率要求更大橫向動力作用加劇垂向輪軌動力作用加劇高速受流問題復(fù)雜化空氣動力作用加劇2022/7/20 *77牽引動力的要求猛增列車空氣阻力隨速度平方而上升。高速行車是否可能首先決定于有沒有足夠大的牽引動力來克服巨大的行車阻力。按每噸列車質(zhì)量所分?jǐn)偟臓恳β视?jì)算，其增長情況見下表:2022/7/20 *78制動功率要求更大 高速行車的第二個(gè)

39、必要條件是能準(zhǔn)確停車,尤其在緊急情況下,應(yīng)能在一定距離內(nèi)停車。 眾所周知,列車動能同速度平方成正比,而且高速運(yùn)行時(shí),黏著系數(shù)和閘瓦摩擦系數(shù)急劇下降。 所以,常規(guī)制動已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。為此要采用多種制動方式,如電阻制動、再生制動、磁軌制動、渦流制動等。閘瓦制動也要使用制動盤。2022/7/20 *79橫向動力作用加劇 橫向蛇行失穩(wěn)臨界速度要求提高。這常成為高速列車研制中的一大障礙。 通過曲線時(shí)的離心加速度隨速度平方而上 升。因此，隨著速度的提高，最小線路曲線半徑必須加大。通過曲線所允許的最高速度可按簡化公式V max = (4 5) 計(jì)算，其值列于下表:2022/7/20 *80允許通過曲線2

40、022/7/20 *81垂向輪軌動力作用加劇機(jī)車車輛對軌道的垂向動力作用用高頻輪軌力(P 1) 和低頻輪軌力(P 2) 來衡量。一定軸重下P 1和P 2隨速度的變化見下表:2022/7/20 *82高速受流問題復(fù)雜化高速電動車組需要強(qiáng)大的電流，經(jīng)過受電弓從接觸網(wǎng)受流。速度提高以后，弓網(wǎng)兩個(gè)系統(tǒng)之間必須有良好的跟隨性才能保證接觸，否則就會因離線而發(fā)生電火花，燒損導(dǎo)線。磨損問題對于高速受流也更顯重要。高速下的空氣動力作用，也使弓網(wǎng)間的相互作用復(fù)雜化。2022/7/20 *83空氣動力作用加劇列車運(yùn)行的空氣阻力隨速度的平方而上升。高速車輛外形應(yīng)有特殊結(jié)構(gòu)。高速度帶來的其它問題，如噪聲、安全、控制等，

41、都使高速機(jī)車車輛必須具有區(qū)別于普通機(jī)車車輛的結(jié)構(gòu)。兩列車相向行駛時(shí)，相對速度提高一倍。列車外形的流線型設(shè)計(jì)牽涉到計(jì)算空氣動力學(xué)的許多領(lǐng)域。兩列車相向行駛時(shí),相對速度提高一倍,達(dá)到500 700 km / h。這將引起很強(qiáng)的氣壓沖擊波。2022/7/20 *84高速列車的關(guān)鍵技術(shù) 研制能在上述如此嚴(yán)峻動態(tài)環(huán)境下運(yùn)行的列車，需要運(yùn)用多種高新技術(shù)，解決一系列高速列車特有的問題。 高速大功率動力車的研制高性能低自重高速客車的研制高速列車空氣動力學(xué)工程2022/7/20 *85高速大功率動力車的研制為減少維修和改善乘坐環(huán)境，應(yīng)盡可能使用較少動軸。采用交-直-交傳動，動力集中制式單軸功率可達(dá)1250kW

42、，動力分散制式一般用到600kW。驅(qū)動系統(tǒng)必須精心設(shè)計(jì)，減少簧下質(zhì)量和克服驅(qū)動系統(tǒng)的再生振動是關(guān)鍵。電阻制動和再生制動應(yīng)有足夠的功率。全列車的制動控制是一個(gè)新課題。列車信息及控制系統(tǒng)必須徹底更新。動力車或控制頭車的流線型外形設(shè)計(jì)。2022/7/20 *86高性能低自重高速客車的研制車輛是一個(gè)高維強(qiáng)非線性系統(tǒng)，應(yīng)采取措施保證其運(yùn)動穩(wěn)定性。空氣彈簧、盤形制動等則是最低要求。為了解決運(yùn)動穩(wěn)定性和運(yùn)行平穩(wěn)性之間的矛盾，要應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學(xué)及控制這一新興學(xué)科的最新成就，并采用整車模擬試驗(yàn)等高新技術(shù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。為了最大限度降低自重并提高服務(wù)水平，客車車體及設(shè)備的輕量化非常重要。2022/7/20 *8

43、7高速列車空氣動力學(xué)工程列車貼地運(yùn)行引起強(qiáng)烈的地面效應(yīng)。以大細(xì)長比和復(fù)雜地面效應(yīng)為特征的高速列車空氣動力學(xué)，是一個(gè)相對獨(dú)立的學(xué)科分支。列車頭型的選擇,車體密封的要求，氣動壓力的作用和空氣阻力、氣動噪聲的降低等，都是與高速列車空氣動力學(xué)密切相關(guān)的，可以統(tǒng)稱為高速列車空氣動力學(xué)工程。高速列車在隧道中運(yùn)行時(shí)，其氣動效應(yīng)較明線強(qiáng)烈得多，它是典型的非恒定、非等熵、可壓縮和有限域的流動問題.2022/7/20 *88高速列車信號關(guān)鍵技術(shù) 信號基礎(chǔ)設(shè)備 調(diào)度指揮系統(tǒng) 車站聯(lián)鎖系統(tǒng) 自動閉塞 列車運(yùn)行控制信號基礎(chǔ)設(shè)備信號基礎(chǔ)器件由電磁式向電子、微處理器元器件發(fā)展，廣泛采用檢測及故障診斷技術(shù)，提高信號裝置的運(yùn)行

44、可靠性。道岔控制方式由直流向交流控制轉(zhuǎn)變，發(fā)展外鎖閉道岔，減少道岔維護(hù)的工作量。我國研制的ZD9（J）、ZYJ7 型等轉(zhuǎn)轍機(jī)與 交流轉(zhuǎn)轍機(jī)S700K、EBISWITCH 等國外道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備仍有一定的差距。 2022/7/20 *90調(diào)度指揮系統(tǒng)以鐵路調(diào)度管理信息系統(tǒng)(DMIS) 為平臺以調(diào)度集中(CTC) 為核心以行車指揮自動化為目標(biāo) 構(gòu)建我國鐵路現(xiàn)代化的運(yùn)輸調(diào)度指揮管理系統(tǒng)。 2022/7/20 *91CTC系統(tǒng)總體構(gòu)成圖 站間廣域網(wǎng)中心通信前置服務(wù)器中心局域網(wǎng)表示墻控制器車務(wù)終端聯(lián)鎖EtherNET車站自律機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖EtherNET車站自律機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)車務(wù)終端路由器路由器路由器路由器路由

45、器路由器V.35/G.703V.35/G.703V.35/G.703值班主任工作站數(shù)據(jù)服務(wù)器調(diào)度員工作站綜合維修工作站防火墻通信前置服務(wù)器磁盤陣列應(yīng)用服務(wù)器打印機(jī)繪圖儀控制工作站鼠標(biāo)助理調(diào)度員工作站鼠標(biāo)鼠標(biāo)計(jì)劃員工作站系統(tǒng)維護(hù)工作站網(wǎng)管工作站電務(wù)維護(hù)終端綜合維修終端（無人站）綜合維修終端（無人站）電務(wù)維護(hù)終端2022/7/20 *92CTC規(guī)劃原則 在已建DMIS的區(qū)段，以DMIS為基礎(chǔ)建設(shè)CTC；在未建DMIS的區(qū)段，新建CTC同時(shí)具備DMIS的全部功能考慮裝備CTC的新建、改建鐵路，車站聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)全部采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖；并具有區(qū)間信息采集功能對于半自動閉塞區(qū)段，應(yīng)同步裝備區(qū)間檢查設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動

46、站間閉塞。 調(diào)度員與司機(jī)的語音、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)CTC的重要基礎(chǔ)。在主要干線建設(shè)CTC的區(qū)段，應(yīng)同步規(guī)劃建設(shè)GSM-R鐵路移動通信系統(tǒng)；在其它條件艱苦、運(yùn)量較小的區(qū)段，可采用目前無線列調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)方案2022/7/20 *93CTC規(guī)劃目標(biāo)全路20042020年總體規(guī)劃建設(shè)CTC共51,495公里規(guī)劃范圍包括：近期規(guī)劃共計(jì)13,163公里，1385個(gè)車站中長期規(guī)劃中客運(yùn)專線約12,000公里完善路網(wǎng)布局及西部開發(fā)性新線約16,000公里其它主要干線及條件艱苦、運(yùn)輸需要的線路約10,332公里2022/7/20 *94自動閉塞分區(qū)劃分 實(shí)現(xiàn)有形化到無形化的轉(zhuǎn)變，確保列車運(yùn)行安全和列車追蹤間隔時(shí)間

47、的計(jì)算，列車運(yùn)行安全的驗(yàn)證和列車追蹤間隔時(shí)間的計(jì)算工作量將更加繁重，就目前的設(shè)計(jì)工具而言，尚無法滿足計(jì)算要求。2022/7/20 *95新一代自動閉塞技術(shù)特征無絕緣：取消鋼軌絕緣多信息：信息量必須足夠，包括進(jìn)站、出站道岔號碼的信息，區(qū)分不同的道岔號碼，賦予明確的速度含義四顯示：預(yù)告運(yùn)行前方3 個(gè)閉塞分區(qū)的狀況，以兩個(gè)閉塞分區(qū)的長度滿足一個(gè)列車全制動距離雙方向：在一線故障或封鎖的情況下提供雙方向運(yùn)行的條件數(shù)字化：不僅對移頻信號的處理要數(shù)字化，而且軌道電路中傳送的是數(shù)字編碼信息帶超防2022/7/20 *96列車運(yùn)行控制系統(tǒng)由ATS（自動停車裝置）向ATP（自動列車防護(hù)）轉(zhuǎn)變，發(fā)展適合我國高速鐵路

48、的ATC（列車速度自動控制）系統(tǒng)由分級速度控制實(shí)現(xiàn)一次制動模式 制動模式曲線示意圖2022/7/20 *97日本高速鐵路綜合調(diào)度COSMOS系統(tǒng)COSMOS(計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)) 將CTC（集中控制）、COMTRAC（計(jì)算機(jī)輔助運(yùn)行管理系統(tǒng)）、SMIS（新干線信息管理系統(tǒng)）統(tǒng)一起來，加入運(yùn)輸計(jì)劃、維修作業(yè)管理、車輛基地作業(yè)管理等內(nèi)容，形成的綜合管理系統(tǒng)。2022/7/20 *98COSMOS系統(tǒng)的整體概要設(shè)備運(yùn)輸計(jì)劃車輛管理維護(hù)業(yè)務(wù)管理電力系統(tǒng)控制站內(nèi)運(yùn)行管理集中信息運(yùn)輸計(jì)劃設(shè)備管理計(jì)算機(jī)車輛管理計(jì)算機(jī)維護(hù)業(yè)務(wù)服務(wù)器電力系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行管理計(jì)算機(jī) 集中信息管理高速數(shù)字線路高速數(shù)字線路運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)所

49、服務(wù)器運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)告終端分公司終端車輛管理服務(wù)器維護(hù)區(qū)終端原有遠(yuǎn)程控制裝置分局站內(nèi)作業(yè)終端基地車站PRC裝置 旅客指南裝置 運(yùn)行信息終端原有地區(qū)調(diào)度計(jì)算機(jī)設(shè)備管理終端運(yùn)輸計(jì)劃終端車輛管理終端維護(hù)業(yè)務(wù)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理終端集中信息COSMOS 系統(tǒng)構(gòu)成圖管理終端管理終端中央網(wǎng)絡(luò)2022/7/20 *99COSMOS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2022/7/20 *100提供最適于高速高密度運(yùn)行具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行計(jì)劃,維護(hù)計(jì)劃,在線信息等統(tǒng)一管理的綜合系統(tǒng)系統(tǒng)化范圍向車站車輛基地維護(hù)區(qū)的大幅度擴(kuò)大信息服務(wù)的提高 以區(qū)域廣范圍大的自律分散思想為基礎(chǔ)的車站 分散控制系統(tǒng)（高應(yīng)答性自動控制系統(tǒng)) 采用實(shí)時(shí)列車行

50、走模擬的預(yù)測控制型運(yùn)轉(zhuǎn)整理 支援機(jī)能 確實(shí)傳遞時(shí)刻表的變更（指令傳遞機(jī)能) 維護(hù)管理系統(tǒng) 運(yùn)輸計(jì)劃系統(tǒng) 沿線監(jiān)視系統(tǒng) 運(yùn)行管理系統(tǒng) 電力管理系統(tǒng) 設(shè)備管理系統(tǒng) 維護(hù)計(jì)劃支援系統(tǒng) 維護(hù)作業(yè)系統(tǒng) 站內(nèi)進(jìn)路控制系統(tǒng) 車載傳遞系統(tǒng) 提供事故信息 向顧客提供細(xì)致入微的指南服務(wù)COSMOS運(yùn)行管理系統(tǒng)的特征2022/7/20 *101接觸網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 高速鐵路對接觸網(wǎng)的要求 接觸網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 接觸線 無交叉線岔受電弓配套技術(shù) 電分相 運(yùn)行管理高速鐵路的特點(diǎn)及要求高速鐵路的特點(diǎn)列車速度非?？欤芏扰c負(fù)荷特別大 受電弓的上下振動與左右晃動劇烈接觸線抬升量比常速鐵路高 高速鐵路對接觸網(wǎng)的要求機(jī)械結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性和足夠

51、的彈性 在高速運(yùn)行時(shí)保證電力機(jī)車正常取流設(shè)備及零件應(yīng)具有很強(qiáng)的耐磨性和抗腐蝕能力 盡量延長設(shè)備的使用年限設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡單 便于施工，有利于運(yùn)營和維修對地絕緣好，安全可靠2022/7/20 *103接觸線接觸線的相關(guān)情況在高速運(yùn)行時(shí)，如果離線，則會產(chǎn)生電火花、拉弧、事故大電流，從而使接觸導(dǎo)線的溫度急劇升高，磨耗工作面處于局部過熱狀態(tài)而發(fā)生軟化，造成強(qiáng)度和表面硬度下降，使磨耗加快、使用壽命縮短；高溫強(qiáng)度低而發(fā)生斷線弓網(wǎng)事故對接觸線的要求高導(dǎo)電率 良好的受流性耐熱性好 抗軟化溫度高耐磨性好抗拉強(qiáng)度高抗大氣腐蝕性能好線膨脹系數(shù)小2022/7/20 *104接觸線材料 純銅接觸線(硬銅接觸線) 鋁合金接

52、觸線 銅合金接觸線銅合金接觸導(dǎo)線綜合性能優(yōu)異，在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中占主導(dǎo)地位，但是存在著高強(qiáng)度與高導(dǎo)電率之間的矛盾。 復(fù)合接觸線以銅為基體的復(fù)合接觸線是目前的熱點(diǎn)和發(fā)展方向2022/7/20 *105一些高速電氣化鐵路接觸線的性能接觸線材料速度km/h國別抗拉強(qiáng)度MPa導(dǎo)電率%IACS銅240日本34097.0銅300法國35897.0銅銀250德國39596.5銅銀140中國36596.6銅銀錫180中國367.596.0銅錫350法國537.577.6銅鎂330德國50368.1銅鋼300日本65560.2銅鋼300日本49381.1鋁鋼370日本35046.52022/7/20 *106

53、無交叉線岔受電弓配套技術(shù)采用側(cè)線接觸線與正線接觸線無交叉式的平面布置結(jié)構(gòu)，即在鐵路線路道岔上方的側(cè)線接觸線，始終保持與在正線線路上運(yùn)行的機(jī)車受電弓不接觸對于反位運(yùn)行有嚴(yán)格限制，在反位方向只能以不高于45km/h的速度通過；反位運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生弓網(wǎng)故障，需要對受電弓進(jìn)行適當(dāng)改造2022/7/20 *107電分相器件式電分相對電力機(jī)車受電弓產(chǎn)生很大沖擊目前大多采用錨段關(guān)節(jié)式電分相來消除此問題，這種關(guān)節(jié)式電分相一般由兩個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)和一段接觸網(wǎng)中性區(qū)組成但要求多個(gè)受電弓之間滿足嚴(yán)格的限制條件否則很有可能產(chǎn)生相間短路。目前只有要求機(jī)車乘務(wù)員頻繁進(jìn)行一系列操作來避免事故發(fā)生；這樣大大增加乘務(wù)員的工作強(qiáng)度，

54、實(shí)際運(yùn)行中該故障已多次發(fā)生2022/7/20 *108雙中性段關(guān)節(jié)式電分相技術(shù)兩臺機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行，不論其受電弓間距多少，不會造成兩相短路。大大減少電動車組受電弓同時(shí)升弓運(yùn)行時(shí)的短路可能。雙中性段關(guān)節(jié)式電分相，其無電區(qū)長度未增加，但是比目前的電分相多了一處空氣絕緣間隙，對機(jī)車多弓運(yùn)行限制條件大大減少。適合于我國高速電氣化鐵路借鑒。2022/7/20 *109同相供電與自動過分相技術(shù)研究對于客運(yùn)專線，列車速度較高，分相環(huán)節(jié)成為制約列車運(yùn)行速度的主要障礙。因此自動過分相技術(shù)成為解決這一問題的重要途徑。應(yīng)該對研究和運(yùn)行了幾十年的自動過分相技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和提高，使之在高速鐵路得到應(yīng)用。一相供電無需電分相環(huán)節(jié)

55、，不會影響列車速度，因此借助電力電子技術(shù)的同相供電研究十分必要。2022/7/20 *110運(yùn)行管理西歐典型的供電段全員勞動生產(chǎn)率約8.5條km/人每接觸網(wǎng)工負(fù)責(zé)約15條km的檢修任務(wù)我國某供電段全員勞動生產(chǎn)率僅為0.97條km/人每接觸網(wǎng)工負(fù)責(zé)檢修約2.0條km某鐵路局全局供電部門全員勞動生產(chǎn)率約為0.98條km/人每接觸網(wǎng)工平均負(fù)責(zé)檢修1.9條km2022/7/20 *111高速鐵路牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn) 國外的高速鐵路牽引供電系統(tǒng) 國內(nèi)的高速鐵路牽引供電系統(tǒng) 電能質(zhì)量問題 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)機(jī)車牽引電流大，牽引供電系統(tǒng)供電功率大供電臂中負(fù)荷電流波動大列車

56、速度高，列車通過供電臂時(shí)間短牽引供電系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)高速列車采用再生制動工況 為了滿足高速鐵路的運(yùn)行要求，牽引供電系統(tǒng)應(yīng)具備高度的可靠性、周密的安全性、完善的自檢性和靈活的自適應(yīng)性2022/7/20 *113 高速鐵路要求接觸網(wǎng)受流質(zhì)量高，分段和分相點(diǎn)數(shù)量少。目前各國大多采用自耦變壓器（AT）供電方式和帶回線的直接（RT）供電方式。 AT供電方式： 日本，法國RT供電方式： 德國，意大利，西班牙國外高速鐵路牽引供電方式2022/7/20 *114 牽引變壓器接線型式對牽引供電系統(tǒng)和工程投資起決定性的影響，不同類型的牽引變壓器對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的不平衡影響。日本采用斯科特接線和變形伍德橋接線三相變壓器

57、法國、德國、意大利和西班牙采用單相變壓器國外高速鐵路牽引變壓器接線型式2022/7/20 *115比利時(shí)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)2022/7/20 *116哈大線高速鐵路牽引供電系統(tǒng) 哈大線是我國首次系統(tǒng)引進(jìn)德國先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和運(yùn)營管理模式的工程建設(shè)項(xiàng)目。哈大線全線采用全并聯(lián)帶回流線的直接供電方式。接觸網(wǎng)供電方式采用的是全并聯(lián)供電，這種方式可以有效延長在直供方式下的供電臂長度，減少變電所數(shù)量。 2022/7/20 *117秦沈客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)秦沈客運(yùn)專線是我國目前高速電氣化鐵路技術(shù)層次最高，創(chuàng)新內(nèi)容最多的標(biāo)志性工程。在秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)中采用了不少新技術(shù):采用單工頻交流制，直供帶回流線供電方

58、式采用我國自行研制的牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了牽引變電所的無人值守、遠(yuǎn)動控制和自檢自診斷功能，提高了牽引供電的安全性、抗干擾性和可靠性。2022/7/20 *118電能質(zhì)量問題 在保證系統(tǒng)安全可靠的前提下，有針對性地采用無功補(bǔ)償和諧波抑制措施，降低網(wǎng)損和電壓損耗，提高電壓水平，改善電能質(zhì)量，是牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行和發(fā)展過程中所必須遵循的原則。 2022/7/20 *119無功補(bǔ)償電氣化鐵道普遍在牽引變電所27.5kv側(cè)安裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，但存在電容器僅能補(bǔ)償固定無功功率，不能連續(xù)平滑自動調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC） 能快速、平滑地調(diào)節(jié)容性和感性無功功率，以實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償和提供快速電壓調(diào)整。實(shí)際應(yīng)用中，SVC離不開具有時(shí)滯特性的大容量儲能元件，不能做到瞬時(shí)無功控制。靜止無功功率發(fā)生器（SVG） SVG比SVC的調(diào)節(jié)速度更快、運(yùn)行范圍更寬、所用電抗器和電容器的容量也大為降低，是動態(tài)無功補(bǔ)償裝置發(fā)展的重要方向。2022/7/20 *120電力濾波無源濾波 吸收諧波源產(chǎn)生的諧波電流，抑制了諧波污染。運(yùn)行過程中，它和諧波源并聯(lián)，除了濾波作用外還可兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枰?。裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，得到了廣泛的應(yīng)用。有源濾波同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功功率，補(bǔ)償無功時(shí)連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)