高速鐵路行車及重載運輸

1997年4月1日零時，中國鐵路第一次大面積提速調圖全面實施。列車最高運行時速達到了140公里。1998年10月1日零時，第二次大面積提速調圖開始實施。列車最高運行時速達到了160公里。2000年10月21日零時，第三次大面積提速調圖開始實施。2001年10月21日零時，第四次大面積提速調圖開始實施。2004年4月18日零時，第五次大面積提速調圖開始實施。2007年4月18日零時，第六次大面積提速調圖開始實施。干線運行速度200公里，部分區(qū)段運行速度可達250公里。

引言一、高速鐵路的定義和主要類型高速鐵路的行車速度劃分標準：

時速為140～200km的稱為準高速鐵路；

時速為200～400km的稱為高速鐵路；

時速為400km以上的稱為超高速鐵路。§2-1高速鐵路發(fā)展概況高速鐵路按列車的支承和推進原理劃分：輪軌式

磁浮式§2-1高速鐵路發(fā)展概況按建造和運營方式劃分，輪軌式又可分為：新建客運專線

新建客貨共線

既有線改造提速§2-1高速鐵路發(fā)展概況高速列車按動力分布和驅動設備的設置劃分：動力分散式

動力集中式

§2-1高速鐵路發(fā)展概況按轉向架布置和車輛間的連接方式劃分：獨立式

鉸接式

§2-1高速鐵路發(fā)展概況二、高速鐵路的主要技術優(yōu)勢(1)速度快

目前高速列車最高運行時速在300km以上。(2)運輸能力大

高速列車行車間隔約為4min,行車密度可達到15列/h，列車最大載客量可達1300人/列,則每日單向輸送旅客可達20余萬人。(3)安全性好

高速鐵路乃是當今最安全的現代化交通運輸方式。(4)乘坐舒適

車廂內的個人活動空間大大優(yōu)于飛機和汽車?！?-1高速鐵路發(fā)展概況(5)運行正點，全天候運行

高速列車是全天候運行，一般不受惡劣氣候條件影響。(6)與既有線兼容

這是高速鐵路經濟效益良好并得以蓬勃發(fā)展的重要原因之一。(7)占地少，工程造價低(8)能耗少(9)環(huán)境污染輕(10)社會效益和經濟效益好§2-1高速鐵路發(fā)展概況三、高速動車組關鍵技術簡介1.交流傳動技術

交流傳動技術的明顯優(yōu)勢是：(1)牽引電動機為三相交流異步電動機，體積減小，故障減少,有利于減小轉向架的重量；(2)交流傳動系統(tǒng)有良好的牽引、制動控制特性；(3)可實現再生制動，有效地實現了能源的再利用；(4)制動盤的使用率大大降低，磨耗大大減??；(5)再生制動工況與牽引工況之間的轉換迅速、連續(xù)、無沖擊；(6)系統(tǒng)的功率因數接近于1，對電網幾乎無諧波污染?！?-1高速鐵路發(fā)展概況2.列車監(jiān)測、診斷、控制技術

列車上的主控計算機對列車實施控制、監(jiān)測、診斷。各種

信息可通過司機臺上的顯示屏使司機知道列車中主要設備的運行狀態(tài)并作出診斷和進行必要的處理?！?-1高速鐵路發(fā)展概況3.復合制動系統(tǒng)優(yōu)點是：①制動力可根據需要調節(jié)，列車的可控制性大大提高；②列車管不再向大氣減壓排氣，而僅向制動缸充/排氣，節(jié)省了壓力空氣，能源消耗大大降低；③各車廂也可根據各自車上的載重情況，由計算機確定出最適當的制動力；④各車廂也可按指定的模式曲線，根據各自的速度控制各自的制動力；⑤各車廂的制動率（減速度）基本一致，大大減小了列車中的沖擊力?！?-1高速鐵路發(fā)展概況4.車體輕量化結構高速列車上使用的是中空雙表面鋁合金碾壓型材，使車體承載結構達到了輕量化的要求?！?-1高速鐵路發(fā)展概況感謝您的觀看！Thanksforlistening！1964年日本建成第一條速度為210km/h的東海道新干線。日本、法國、德國、英國、意大利等國相繼建成了多條200km/h以上的高速鐵路。當今世界上的高速旅客列車的最高運營速度已達300km/h以上。引言引言一、法國高速鐵路發(fā)展概況1955年3月采用兩臺直流電力機車在既有線上試驗高速行車，速度達331km/h，創(chuàng)下了當時的世界紀錄。1967年，法國鐵路采用傳統(tǒng)的機車牽引列車，開始時速200km的運行。1972年，法國又制成了用燃氣輪機驅動的TGV001，構造速度為280～300km/h。一、法國高速鐵路發(fā)展概況一、法國高速鐵路發(fā)展概況1981年建成的TGV東南線，巴黎—里昂間最高速度為260km/h。1989年9月建成通車的TGV大西洋線，運行速度為300km/h，最高試驗速度達515.3km/h，該速度是目前有輪軌系列車的世界最高速度紀錄。1993年5月TGV北歐線（巴黎—里爾）建成通車，設計最高速度為350km/h，目前的運營最高速度是300km/h。一、法國高速鐵路發(fā)展概況

法國的高速電氣列車以3h29min47s的時間完成了1067.2km的行駛，平均時速達到了303.36km，創(chuàng)下了全世界軌道列車1000km及以上行駛的最快紀錄。一、法國高速鐵路發(fā)展概況1990年1995年160km/h及以上的線路已有10729km，200km/h及以上的線路為2717km。270～300km/h的高速線路已有1250km。2001年5月26日二、日本高速鐵路發(fā)展狀況1964至1990年建成了四條高速新干線,

(東海道、山陽、東北、上越），全部運營里程為1836km。且沒有發(fā)生過一起人身傷亡事故，創(chuàng)下了鐵路運輸安全之最。二、日本高速鐵路發(fā)展狀況

山陽新干線的設計速度為260km/h，1986年運行速度由210km/h提高到220km/h,部分線路最高為230km/h，由于山陽新干線幾乎通過西日本的主要城市為使其最高運行速度達到300km/h以上，

研究開發(fā)了“WIN350”列車，試驗最高速度為350km/h。

東海道新干線設計時的最高速度為250km/h，1986年其運行速度由210km/h提高到220km/h，1991年引入300系希望號列車，最高速度已達270km/h。二、日本高速鐵路發(fā)展狀況東北新干線在1985年的運行速度最高達到240km/h。上越新干線在1988年的運行速度提高到240km/h，部分線路達到270km/h。日本鐵路高速化的目標是：20世紀90年代新干線速度達到300km/h，既有線速度達到160km/h；21世紀新干線速度達到350km/h，既有線速度達到200km/h。二、日本高速鐵路發(fā)展狀況三、德國高速鐵路發(fā)展狀況德國城市間（IC）快速旅客列車系統(tǒng)。現有兩條客貨混運型高速鐵路：一條是曼海姆—斯圖加特線，長105km。另一條是漢諾威—維爾茨堡線，長327km。IC列車的最高速度為200km/h，旅行速度為108km/h。三、德國高速鐵路發(fā)展狀況ICE高速列車是其新成員，最高運行速度達到280km/h，1988年5月使用ICE原型車曾達到406.9km/h的高速運行記錄。ICE高速列車運行在漢堡—慕尼黑間，在既有線上的最高速度為200km/h，在高速線上為250km/h。三、德國高速鐵路發(fā)展狀況四、歐洲高速鐵路網1990年12月17日，歐洲12國交通大臣會議在布魯塞爾召開，商討到2010年歐洲區(qū)域內的高速鐵道網準備計劃。從西班牙的塞維利亞到丹麥北部，從英國的貝爾法斯特到雅典。形成全區(qū)域的鐵道網，建設9000km，運行速度為250～350km/h及以上的高速新線，改良15000km的既有線及1200km的聯絡線，運行速度達200km/h以上。四、歐洲高速鐵路網從國外的發(fā)展情況來看，既有線改造提速的經驗和措施主要體現在以下幾個方面：

（1）對線路進行必要的技術改造。

（2）采用適合的機車車輛。

（3）信號設備的改進和行車安全的保障。四、歐洲高速鐵路網五、國外高速鐵路的行車特點（1）行車速度高

高速客運專線的最高行車速度(300～350km/h);

客貨共用的高速鐵路速度(250km/h);（2）行車密度大

列車運行間隔時間為3～4min;

高速客運專線在行車高峰期間單方向每小時的行車量可達20列左右。五、國外高速鐵路的行車特點

1997年4月1日零時，中國鐵路第一次大面積提速調圖全面實列車最高運行時速達到了140公里。1998年10月1日零時，第二次大面積提速調圖開始實施。列車最高運行時速達到了160公里。2007年4月18日零時，第六次大面積提速調圖開始實施。干線運行速度200公里，部分區(qū)段運行速度可達250公里。引言一、我國鐵路大提速過程1、提速首期工程——廣深準高速鐵路建成并投入運營

我國鐵路大提速過程2、提速主體工程——既有繁忙干線的客貨列車提速取得成功全國鐵路干線的普遍提速，制訂了“九五”期間的提速規(guī)劃，并在三大干線（京滬、京廣、京哈線）上全面整治線路。一、我國鐵路大提速過程我國鐵路大提速過程

1997年4月1日零時，中國鐵路第一次大面積提速調圖全面實施。全路開行夕發(fā)朝至，旅客列車共78列，列車最高運行時速達到了140公里。1998年10月1日零時，第二次大面積提速調圖開始實施。列車最高運行時速達到了160公里。2000年10月21日零時，第三次大面積提速調圖開始實施。提速重點傾斜西部地區(qū)。使全路形成四縱兩橫的提速網絡。2001年10月21日零時，第四次大面積提速調圖開始實施。提速里程延展至4257km。2004年4月18日零時，第五次大面積提速調圖開始實施。時速160km及以上的線路達到7700km。2007年4月18日零時，第六次大面積提速調圖開始實施。干線運行速度200公里，部分區(qū)段運行速度可達250公里。我國鐵路大提速過程我國鐵路第六次大面積提速所取得的成果是全方位的，主要有以下6個方面。（1）提速調圖規(guī)模之大前所未有。（2）具有世界先進水平的動車組大量開行。（3）客運產品更加豐富多樣。（4）旅客列車運行時間進一步壓縮。（5）貨運產品更加貼近市場。（6）提速安全保障體系更加嚴密。我國鐵路大提速過程3、提速攻堅工程——修建客運專線鐵道部決定在1999年開工建設我國第一條客運專線——秦沈客運專線。秦沈線的設計速度為200km/h，全線在2003年建成。我國鐵路大提速過程

2002年12月13日，設計時速達270km的“中華之星號”交流傳動高速電力機車，在我國剛建成的首條高速鐵路客運專線——404.64km秦沈客運專線上，跑出每小時321.5km的我國鐵路最高試驗速度。我國鐵路大提速過程4、高速鐵路建設的標志性工程——京滬高速鐵路2011年6月30日，京滬高速鐵路通車，全長1318km，設計時速350km，初期運營時速300km。

我國鐵路大提速過程

2010年12月4日，在山東棗莊到安徽蚌埠路段試運行時，創(chuàng)下了486.1km的時速，再次刷新世界鐵路運營試驗的最高速度。

2009年12月，歷時4年建設的武廣高鐵正式通車，運營時速350km，成為當時世界上運行里程最長、運營時速最高的高鐵。2010年9月，滬杭高鐵試運行，416.6km的最高時速創(chuàng)下世界鐵路運營試驗最高速度，2010年10月26日滬杭高鐵正式通車營運。我國鐵路大提速過程二、我國鐵路提速所采用的客運機車和高速動車組簡介提速客運機車應滿足三個條件：①機車在最高運行速度下必須具有適當的功率儲備；

②起動加速能力應滿足站場發(fā)車追蹤間隔時間的要求；

③在6‰最大限制坡道上的持續(xù)運行速度應滿足區(qū)間追蹤間隔時間的要求?？瓦\機車和高速動車組簡介目前我國鐵路提速客車的主型機車客運內燃機車：DF11、DF11改型客運機車和高速動車組簡介DF11型DF11改型目前我國鐵路提速客車的主型機車客運電力機車：SS8、SS9、SS7D、SS7E型客運機車和高速動車組簡介SS9型SS7D型SS7E型貨運內燃機車：DF6、DF8、雙機DF4型電力機車：SS3B、大功率交流傳動6軸、8軸電力機車?？瓦\機車和高速動車組簡介DF6型DF8型雙機DF4型大功率交流傳動6軸8軸電力機車電動車組（動力集中、動力分散）時速200—250km—CRH1、CRH2、CRH5客運機車和高速動車組簡介CRH2CRH5電動車組（動力集中、動力分散）時速200—250km—CRH1、CRH2、CRH5時速300—350km—CRH2300、CRH3客運機車和高速動車組簡介CRH2300CRH3

CRH1型動車組主要是引進加拿大龐巴迪公司，用于城際間的中短途運輸。

CRH2型動車組是以日本新干線動車組為原型車。適用于短途與中長途運輸，速度等級為200km/h，最高可提升至300km/h以上。CRH1型動車組CRH2型動車組客運機車和高速動車組簡介

CRH3型動車組引進德國西門子公司技術生產，主要配屬于時速300km的城際鐵路和客運專線，該型動車組設計時速不低于350km，率先在京津城際鐵路投入運行。

CRH5型動車組是以法國阿爾斯通公司動車組為原型車，適用于短途與中長途運輸且適應高寒地區(qū)，速度等級為200km/h，最高可提升至250km/h。主要配屬在北方地區(qū)。CRH3型動車組CRH5型動車組客運機車和高速動車組簡介

在“十一五”期間，我國不但開發(fā)出時速350km的動車組，還完成了時速300～350km動車組的臥鋪車、餐車、行李車等產品的開發(fā)?？瓦\機車和高速動車組簡介三、我國高速鐵路發(fā)展展望客運高速、貨運重載、客貨分流是未來我國鐵路建設發(fā)展的方向。高速鐵路發(fā)展展望貨運重載客貨分流預計在“十三五”期間，鐵路新增里程或將達到2.8萬公里，每年新增里程都4500km以上，分為三大塊，分別是“八橫八縱”高鐵網路建設、城際鐵路建設和普通鐵路建設。高速鐵路發(fā)展展望高速鐵路牽引供電與接觸網關鍵技術包括：①

弓網關系與檢測技術；②

自動過電分相與同相供電；③

電能質量與電磁兼容；④

牽引供電自動化與信息化；⑤

接觸線；⑥

無交叉線岔受電弓配套技術；⑦

自動過電分相技術。引言一、高速鐵路牽引供電的特點高速鐵路牽引供電系統(tǒng)有以下特點：①

滿足高速運行的弓網關系；②

滿足可靠穩(wěn)定的供電要求；③

滿足免維護、少檢修、抵御自然環(huán)境侵害的要求；④

高速列車和動車組自動過分相；⑤

供電能力適應高速度、高密度；⑥

具有綜合一體化遠程監(jiān)控能力一、高速鐵路牽引供電的特點二、接觸網與高速受流技術二、接觸網與高速受流技術對接觸線的要求是：①

高電導率、良好的受流性；②

耐熱性好、抗軟化溫度高；③

耐磨性好；④

抗拉強度高；⑤

抗大氣腐蝕性能好；⑥

線膨脹系數小接觸網和受電弓組成一個柔性的振動系統(tǒng)。為了提高受流性能，除了選擇適當的接觸網懸掛方式和適合高速運行的受電弓外，還要使接觸導線盡量輕和細，以利于提高張力和減小導線密度。二、接觸網與高速受流技術CS接觸導線TA接觸導線三、自動過電分相技術對于客運專線，列車速度較高，分相環(huán)節(jié)成為制約列車運行速度的主要障礙，因此自動過電分相技術成為解決這一問題的重要途徑。我國對自動過電分相技術進行了長期研究與實踐，采用了不同的自動過電分相裝置，其技術方案基本有

3

種：①

柱上開關自動斷電方案；②

地面開關自動切換方案；③

車上自動控制斷電方案。三、自動過電分相技術1、柱上自動切換式這種方案以瑞士AF公司為代表。國內原福州鐵路分局曾從瑞士AF公司引進了2組自動分相裝置，裝于鷹廈線永安機務段管區(qū)內。三、自動過電分相技術2、地面自動轉換式這種方案以日本為代表，解決了東海道新干線上高速列車自動過電分相的難題。三、自動過電分相技術3、車上自動轉換式該方案以中國和英國為代表，其工作原理是當機車得到過電分相預告信號后，首先進行確認，然后封鎖觸發(fā)脈沖，延時斷開主斷路器，使機車惰行通過無電區(qū)。三、自動過電分相技術四、同相供電技術的研究與應用同相供電系統(tǒng)是指為電力機車或動車組提供電能的各供電區(qū)間具有相同電壓相位的牽引供電系統(tǒng)。該技術能解決以下三大難題：（1）取消了變電所出口處的電分相，提高了線路通過能力。（2）提高了牽引變壓器容量利用率。（3）綜合解決了電能質量問題。同相供電技術，有以下兩種實現方式四、同相供電技術的研究與應用四、同相供電技術的研究與應用（1）通過在變壓器二次側繞組上并聯相應的電感、電容器件實現同相供電，如圖所示。四、同相供電技術的研究與應用（2）采用電力電子技術實現同相供電，如圖所示，如圖所示。

隨著高速鐵路的不斷發(fā)展、進步，目前世界各國已經出現了許多新型的、先進的機車和動車。德國103型電力機車德國交直交電傳動的120型電力機車日本“STAR21”試驗型電動車組法國的TGV型電動車組一、法國TGV型電動車組第一代TGV是TGV-SE型動車組一、法國TGV型電動車組第二代TGV為TGV-A型動車組軸重16t；機車采用電阻制動，客車采用盤形制動；動車組能在兩種電網下工作；采用直流串激牽引電動機。由10節(jié)列車組成，頭尾兩節(jié)為動車，中間8節(jié)為拖車，為傳統(tǒng)的機車牽引列車方式。第三代TGV——雙層TGV列車為2M8T編組列車兩端為動車，中間8節(jié)拖車。受電弓為“特高速”專用型；司機室信號采用地面與列車無線傳輸系統(tǒng)，車上設有中央計算機；每節(jié)動車有4臺三相同步牽引電動機；使用空氣彈簧懸掛；采用關節(jié)式連接車輛。一、法國TGV型電動車組

二、日本新干線WIN350型電動車組

WIN350型列車具有相當高的輸出功率，最高運行速度為350km/h，由6輛編成。二、日本新干線WIN350型電動車組采用VVVF控制方式；制動方式為再生制動加空氣制動；牽引電動機采用三相感應電動機；列車自動控制裝置采用數字式ATC。三、德國ICE型動車組編組的自由度增大，最多可連接14輛客車；軸重19～20t，軸式為B0-B0；牽引電動機采用三相異步電動機；采用大型GTO，PWM變流，VVVF逆變控制方式；客車除采用盤形制動外，還采用磁軌渦流制動。三、德國ICE型動車組四、擺式（傾斜式）車體

當車輛通過曲線線路時，由于離心力的作用而產生橫向加速度。四、擺式（傾斜式）車體

擺式車體的傾斜方式有兩種：一種是自然擺動式（又稱無源式），另一種強迫擺動式（又稱有源式）。四、擺式（傾斜式）車體采用自然擺動方式的車輛有：日本

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系電動車、2000

系內燃動車；西班牙的

TALGO

型列車；瑞士的

EU-IV

型客車等。采用強迫擺動方式的車輛有：意大利的

ETR450

型動車；瑞典的

X2000

型動車；加拿大的

LRC

型客車；德國的

VT610

型內燃動車；英國的

APT

型動車等。四、擺式（傾斜式）車體X2000擺式列車的特點：編組自由和采用徑向自導向輪對，最高速度為200km/h。四、擺式（傾斜式）車體X2000擺式列車的車體傾擺控制原理四、擺式（傾斜式）車體

根據加速度儀測得的數據，計算機對速度和距離進行運算，將擺動指令送往每輛車的輔助計算機，相鄰車上的輔助計算機之間可以通信聯系，即使與主計算機失去聯系，仍可由相鄰車輛獲得信息，產生擺動。擺動過程中，為確保系統(tǒng)正確運行，對擺角實行跟蹤監(jiān)視。四、擺式（傾斜式）車體X2000擺式列車的車體傾擺控制原理在動車和客車的轉向架結構中采用了柔性一系縱向懸掛（高彈性人字形橡膠），稱為徑向轉向架。車軸的柔性縱向懸掛使輪軌力產生自導向作用，從而使轉向架的諸軸與軌道曲線半徑更接近于同一直線上。X2000擺式列車的徑向自導向輪對四、擺式（傾斜式）車體

X2000擺式列車對于既有線的提速，特別是多曲線的山區(qū)和中長途客運有一定的優(yōu)勢。多數的擺式列車運用在歐洲；我國的廣深鐵路公司于1998年向瑞典租賃一列1動6拖的X2000擺式列車。四、擺式（傾斜式）車體

早在1922年，德國學者HermannKeper就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請了磁懸浮列車的專利。磁懸浮列車簡介

進入20世紀70年代以后，隨著世界工業(yè)化國家經濟實力的不斷加強，必須提高交通運輸能力以適應其經濟發(fā)展的需要，而根據當時輪軌極限速度的理論，科研工作者們認為，輪軌方式運輸所能達到的極限速度為350km/h左右，要想超越這一速度運行，必須采取不依賴于輪軌的新式運輸系統(tǒng)。磁懸浮列車簡介

于是德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發(fā)達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統(tǒng)的開發(fā)。目前中國、德國和日本仍在繼續(xù)進行磁懸浮系統(tǒng)的研究，并取得了令世人矚目的成就。磁懸浮列車簡介一、磁懸浮列車的種類一、磁懸浮列車的種類磁懸浮列車分為常導型和超導型兩大類。自20世紀60年代以來，以德國和日本為代表，對常導和超導兩種模式進行了深入的研究和試驗。

1.常導型磁懸浮列車一、磁懸浮列車的種類

常導型磁懸浮列車也稱常導磁吸型（EMS）。這種方式是在車體的兩側轉向架上的底部安裝了電磁鐵。常導型磁懸浮列車斷面圖1—車體；2—轉向架；3—著陸托架；4—導向電磁鐵；5—磁浮用電磁鐵；6—導軌；7—定子；8—導向軌道；9—滑軌

常導磁懸浮列車在運行時，首先調整車輛下部的懸浮和導向電磁鐵的電磁吸力，與地面軌道兩側的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起。

在車輛下部的導向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側向距離，實現輪軌在水平力方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導向。一、磁懸浮列車的種類

車輛與行車軌道之間的懸浮間隙是通過一套高精度電子調整系統(tǒng)得以保證的。此外，由于懸浮和導向實際上與列車運行速度無關，所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進入懸浮狀態(tài)。一、磁懸浮列車的種類

常導磁懸浮列車的驅動運用同步直線電動機的原理，車輛下部支撐電磁鐵線圈相當于同步直線電動機的勵磁線圈，地面軌道內側的三相移動磁場驅動繞組起到電樞的作用，相當于同步直線電動機的長定子繞組。一、磁懸浮列車的種類

從電動機的工作原理可以知道，當作為定子的電樞線圈有電時，由于電磁感應而推動電動機的轉子轉動。同樣，當沿線布置的變電所向軌道內側的驅動繞組提供三相調頻調幅電力時，由于電磁感應作用，承載系統(tǒng)連同列車一起就像電動機的“轉子”一樣被推動做直線運動，從而在懸浮狀態(tài)列車可以完全實現非接觸的牽引和制動。一、磁懸浮列車的種類

常導型磁懸浮列車以德國高速常導磁浮列車Transrapid為代表，先后研制了TR01型至TR08型車輛。1987年，德國建成埃姆斯蘭試驗線31.5km，最高運行速度達450km/h，如今運行里程累計已超過60萬公里。一、磁懸浮列車的種類一、磁懸浮列車的種類

2.超導型磁懸浮列車超導型磁懸浮列車也稱超導磁斥型（EDS）。超導磁懸浮主要是利用低溫超導材料和高溫超導材料實現懸浮的一種方式。一、磁懸浮列車的種類

超導型磁懸浮列車的車輛上裝有車載超導磁體，并構成感應動力集成設備，感應動力集成設備由動力集成繞組、感應動力集成超導磁鐵和懸浮導向超導磁鐵三部分組成。

列車的驅動繞組和懸浮導向繞組均安裝在地面導軌兩側，由沿線分布的變電所向其中的驅動繞組提供三相交流電，當提供的三相交流電與車輛速度頻率相一致時，就會產生一個移動的電磁場，這時列車上的車載超導磁體就會受到一個與移動磁場相同步的推力或阻力，正是這種推力或阻力推動列車前進或制動。一、磁懸浮列車的種類

超導型磁懸浮列車在運行時，列車上的懸浮導向超導磁鐵產生的強磁場使布置在地面上的懸浮導向線圈繞組感應出電流，也變成電磁鐵，因此其感應電流和超導磁鐵之間產生電磁斥力，從而將列車懸起，并經精密傳感器檢測軌道與列車之間的間隙，使它們之間始終保持100mm左右的懸浮間隙；同時，與懸浮繞組呈電氣連接的導向繞組也將產生電磁導向力，從而保證了列車在任何速度下都能穩(wěn)定地處于軌道中心行駛。一、磁懸浮列車的種類

超導型磁懸浮列車以日本MAGLEV超導型磁懸浮列車為代表。一、磁懸浮列車的種類

日本已建成山梨縣18.4km試驗線，1997年12月，曾創(chuàng)下552km/h的最高時速。二、目前磁懸浮列車存在的技術問題盡管磁懸浮列車技術有許多優(yōu)點，但仍然存在以下不足：二、目前磁懸浮列車存在的技術問題

（1）由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導向和驅動功能的，斷電后磁懸浮的安全保障措施，尤其是列車停電后的制動問題仍然是要解決的問題，其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時間的運行考驗。

（2）常導型磁懸浮技術的懸浮高度較低，因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結構方面的要求較超導型技術更高。二、目前磁懸浮列車存在的技術問題

（3）超導型磁懸浮技術由于渦流效應，懸浮能耗較常導型技術更大，冷卻系統(tǒng)較重，強磁場對人體與環(huán)境都有影響。

（4）磁懸浮系統(tǒng)還具有造價高（1.2～2.0倍于輪軌高速系統(tǒng)）、票價高、道岔轉換慢（轉動150m的鋼道，純動作時間30s，加上前后準備及確認時間共1min以上，每付道岔造價約1000萬元以上）、與輪軌不能兼容、自身難以成網等特點。三、我國磁懸浮列車的研究情況目前，我國對磁懸浮鐵路技術的研究不斷深入，也取得了顯著成效。經過鐵科院、西南交通大學、國防科技大學、中科院電工所等單位對常導低速磁懸浮列車的懸浮、導向、推進等關鍵技術的基礎性研究，已經對低速常導磁懸浮技術有了一定認識，初步掌握了常導低速磁懸浮穩(wěn)定懸浮的控制技術。三、我國磁懸浮列車的研究情況

（1）2001年10月，我國第一輛常導中低速磁懸浮列車在長沙試驗線完成初步運行試驗，該輛車長15.3m、寬3.0m、空重20.5t，額定載重8t，最大載重12t。車內設坐席44個，標準載客100人，最大載客量120人。三、我國磁懸浮列車的研究情況

（2）

2002年12月31日，采用德國技術、商業(yè)化運營的世界首列磁懸浮列車在上海浦東建成通車，該線從上海地鐵2號線龍陽路站至浦東國際機場，全長30km，最高時速為430km。磁懸浮列車的發(fā)展，我們介紹了兩種磁懸浮列車。三、我國磁懸浮列車的研究情況

這種方式是在車體的兩側轉向架上的底部安裝了電磁鐵，與位于電磁鐵上方的導軌相吸引而使車輛浮起。1、常導型磁懸浮列車2、超導型磁懸浮列車

也稱超導磁斥型，列車的驅動繞組和懸浮導向繞組均安裝在地面導軌兩側，當提供的三相交流電與車輛速度頻率相一致時，就會產生一個移動的電磁場，這時列車上的車載超導磁體就會受到一個與移動磁場相同步的推力或阻力。國外重載運輸發(fā)展概況

20世紀60年代開始，隨著科學技術的進步，特別是電子工業(yè)的發(fā)展，許多國家鐵路技術裝備水平有了明顯的提高，為開展重載運輸提供了一定的物質基礎，重載運輸得到了世界越來越多國家的廣泛重視

一些幅員遼闊、貨源豐富，煤炭、礦石、糧食等大宗貨物運量占較大比重的工業(yè)發(fā)達國家，重載運輸的發(fā)展尤為迅速。國外重載運輸發(fā)展概況

重載運輸的主要特點在于列車重量加大，列車編組加長，實現全程直達運輸，使一條鐵路盡可能地多輸送車流，充分發(fā)揮鐵路集中、大宗、長距離、全天候的運輸優(yōu)勢，達到鐵路運輸能力高效率、多運快運、降低成本的目的。國外重載運輸發(fā)展概況

為了提高大宗貨物運輸的經濟性，除了采用大功率的交流機車外，在運載工具上，還應注重提高貨車軸重、減輕自重，提高裝載能力。國外重載運輸發(fā)展概況

發(fā)達國家廣泛應用系統(tǒng)工程的觀點來優(yōu)化設計貨運機車和貨車，而不是單純將各部件組裝集成，并且以市場和維修的需求而不是以技術來決定重載列車的性能參數標準。國外重載運輸發(fā)展概況

一是采用新型材料，如鋁合金制造的鋁制敞車、高強度合成材料試制的漏斗車；國外重載運輸發(fā)展概況其主要方法：

二是采用新型結構，如大宗貨物列車和集裝箱列車均采用了鉸接式連接等。

大宗貨物重載運輸一直是世界鐵路發(fā)展的方向，目前美國、加拿大、俄羅斯、巴西、南非、澳大利亞、中國、瑞典等10多個國家均開行了重載列車。國外重載運輸發(fā)展概況

美國諾福克西方鐵路公司開行的運煤重載列車，全長6500m，編組500輛，總重達44066t；國外重載運輸發(fā)展概況

南非鐵路公司礦石重載運輸采用的列車全長7200m，編組660輛，總重達71600t；國外重載運輸發(fā)展概況

澳大利亞重載列車更是不斷刷新世界紀錄，其BHP鐵礦公司在揚迪爾—黑德蘭港間275km的線路上，已開行了一列靜載重8200t、總重達99734t的重載列車，編組682輛，列車長度為7300m，由8臺功率為6000馬力（4474kW）的AC6000CW交流傳動內燃機車牽引。國外重載運輸發(fā)展概況

重載列車將成為本世紀鐵路貨物運輸的主要形式。此外，各國鐵路還非常重視專用貨車的發(fā)展，例如，德國在1991年專用貨車所占的份額就已達到50.1%，并把發(fā)展的重點放在運送高附加值的專用車和運送集裝箱的平車上。國外重載運輸發(fā)展概況

1、重載單元列車一、重載運輸的模式

以美國和加拿大為代表，包括巴西、澳大利亞和南非等國家的重載運輸均采用此種模式。一、重載運輸的模式世界各國發(fā)展重載運輸，大致可分以下為兩種模式。一、重載運輸的模式

這些國家路網規(guī)模大、行車密度小，所以采用從貨物裝車地到卸車地之間循環(huán)往返的固定編組、貨物品種單一的重載單元列車，列車質量一般為6000～15000t以及20000t以上，通過貨物集中發(fā)運、快速裝卸、加快列車周轉，使運輸成本降低，提高鐵路的競爭能力。

蘇聯的重載運輸就采用這種模式。蘇聯為解決在客貨列車混跑的繁忙干線上，列車數量多、行車密度大、通過能力緊張等問題，組織開行了5000～10000t及10000t以上的整列式重載列車和組合列車，有效地提高了運輸能力，達到加速車流和貨流輸送的目的。

2、整列式重載列車和組合列車一、重載運輸的模式

在重載運輸發(fā)展之初，重載列車的質量并沒有統(tǒng)一的標準，由各國根據各自的具體技術條件和運營需要確定。1985年在加拿大蒙特利爾召開的第三屆國際重載大會上，宣告國際重載協(xié)會正式成立，中國成為常任理事國之一。一、重載運輸的模式

1986年國際重載鐵路協(xié)會年會確定了重載鐵路標準，隨后又隨著國際重載技術的發(fā)展，進行了補充修訂。1986年標準：列車重量至少達到5000t，列車中車輛軸重在21t以上，單線年運量為2000萬噸以上。

1994年國際重載鐵路協(xié)會年會修訂標準：列車重量至少達到5000t，軸重達到或超過25t，在至少150km的線路區(qū)段上單線年運量至少達2000萬噸以上。

2005年國際重載鐵路協(xié)會巴西年會修訂標準：列車重量至少達到8000t，軸重達到或超過27t及以上，在至少150km的線路區(qū)段上單線年運量至少達4000萬噸以上。一、重載運輸的模式一、重載列車的牽引動力

重載列車的牽引機車，有內燃機車，也有電力機車。二、重載列車的牽引動力美國和加拿大采用內燃機車，其他國家多采用電力機車。

對于牽引重載列車的機車，有兩個基本要求：足夠大的功率和足夠大的粘著牽引力。

機車牽引重載列車，要以規(guī)定的計算速度通過限制坡道，在平道上也要達到一定的速度，由于列車重量大，因而運行阻力大，要求機車的功率也大。如果一臺機車的功率不夠，可以采用雙機或多機牽引重載列車。電力機車的功率較內燃機車大，故重載運輸采用電力牽引是有優(yōu)勢的。二、重載列車的牽引動力

重載列車在起動時或通過限制坡道時，列車的阻力較大，因此對機車的牽引力就有一定的要求。但機車的最大牽引力不能超過機車的粘著牽引力，因而對機車的軸數、軸重、粘著系數都有一定的要求。二、重載列車的牽引動力

一般來說，電力機車的粘著性能比內燃機車好；交流傳動機車比直流傳動機車的粘著性能好；機車采用徑向轉向架，其通過曲線線路時的粘著系數不下降，與在直道上一樣；計算機控制的防空轉裝置能使輪軌間的粘著潛力得到充分的利用。二、重載列車的牽引動力

必須指出，機車的功率及牽引力必須同時滿足牽引重載列車的要求。若功率足夠但牽引力不足，則有時會拉不動列車。若功率不足，則列車不能達到規(guī)定的速度。二、重載列車的牽引動力

重載列車采用雙機或多機組合牽引時，如果牽引重載列車的機車集中在列車頭部，盡管可以增加機車功率，但受車鉤強度及制動性能的限制，列車質量不可能有大的提高，否則極易造成車鉤斷裂、列車分離，不能保證行車安全。二、重載列車的牽引動力機車集中在列車頭部時，通常只采用雙機牽引，而不采用多機組合牽引

幾乎所有的重載列車，無論是美國的重載單元列車還是蘇聯的超重超長列車，在列車質量超過10000t時，都應采用多臺機車組合牽引，這些機車合理地分布在列車頭部和中部，根據列車重量確定所需機車臺數。頭部機車擔當本務機車，中部機車按本務機車司機的指令進行操縱。二、重載列車的牽引動力

根據大量理論及試驗研究得知，為了減輕列車制動時的縱向沖動，中部機車配置在距列車尾部1/3列車長度時為好。二、重載列車的牽引動力

重載牽引的機車在列車頭部和中部分散布置，可以減輕列車縱向沖動，減小車鉤力，避免斷鉤事故；但卻增加了前后機車的可靠聯系、協(xié)調配合、同步運轉的復雜性。

美國采用遙控系統(tǒng)，由裝設在本務機車上的主控設備和裝在中部輔助機車上的受控設備組成。司機操縱指令由列車無線通信信道傳送，受控設備接收后經過邏輯處理，通過控制電路使牽引或制動裝置動作，實現輔助機車按照要求同步或獨立工作，這種遙控系統(tǒng)在許多國家得到應用。二、重載列車的牽引動力美國放置Locotrol設備的遙控車

蘇聯的超長超重列車和組合列車，利用無線電臺聯絡，由裝設在輔助機車上的空氣同步操縱和制動裝置實現同步操縱和制動，還可借助于中繼閥切斷中部機車的牽引功率二、重載列車的牽引動力

重載列車在山區(qū)和長隧道線路區(qū)段運行時，遙控同步操縱往往會因為干擾出現無線電波傳送困難的問題，使前后機車的無線通信聯系中斷。為了保證無線電波在長隧道內傳送，目前各國多采用在隧道內加裝波導線、在隧道口裝設中繼器的方式解決。二、重載列車的牽引動力三、重載列車的制動和牽引操縱三、重載列車的制動和牽引操縱重載牽引需要一整套的先進技術與之配套，才能保證行車安全。機車車輛必須性能良好，制動裝置和車鉤緩沖器的性能要適應重載牽引，還要正確操縱制動機，否則列車縱向沖動劇烈，會產生很大的縱向沖擊力，沖擊或拉曳列車致使列車斷鉤分離。

美國、蘇聯等改進重載列車的制動系統(tǒng)和牽引操縱的主要措施為：三、重載列車的制動和牽引操縱（1）采用性能良好的制動機

機車制動是列車制動系統(tǒng)的操縱機構。美國重載列車主要采用26-L型空氣制動機。該制動機除了適合于干線機車運營的所有特性外，還增加了安全控制、超速控制和列車自動控制的特殊功能。蘇聯牽引重載列車的機車采用394和222M自動制動閥，這些制動機性能可靠，并有利于降低重載列車的縱向沖動。

（2）采用可靠的大容量車鉤緩沖裝置

列車制動時產生縱向沖動，縱向沖動的程度取決于列車長度及制動裝置的性能。緩沖器承受緩沖、衰減列車的縱向沖擊，車鉤承受縱向沖擊力，因此，緩沖器應具有足夠的容量、阻抗力和行程，車鉤應具有足夠的抗拉強度，以免斷鉤。三、重載列車的制動和牽引操縱列車分離保護裝置是在重載列車發(fā)生意外情況時，用于保證列車的安全運行。（3）裝用列車分離保護裝置（4）制定制動機操縱規(guī)程并對司機進行培訓

美國根據重載列車運行要求和制動機的技術特性，制定了防止列車斷鉤的機車操縱方法。蘇聯1981年頒布的《鐵路機車車輛制動機使用規(guī)程》中，專門對列車重量為6000t及編組長度為350軸以上的超重超長列車和組合列車的制動機整備和操作作了具體詳細的規(guī)定，以保證重載列車的運行安全。三、重載列車的制動和牽引操縱

為了提高重載列車司機的操縱技能，各國都很重視對司機進行牽引和制動操縱的理論和實踐培訓，選拔合格的人員擔當重載列車的機車司機。一些國家已廣泛應用模擬機車操縱臺來培訓司機，能模擬重載列車各種不同的運行工況，既提高了培訓司機的效果，又節(jié)約了大量經費，收得了良好的效果。三、重載列車的制動和牽引操縱

我國鐵路承擔全國貨運量的60%～70%、客運量的50%以上，在各種交通運輸工具中起著主導地位和骨干作用。

從20世紀80年代起，鐵道部把發(fā)展重載運輸作為主攻方向，把研究并開行不同模式的重載運輸作為鐵路擴能提效的重要手段。引言一、重載運輸的組織模式

重載運輸的三種模式：一、重載運輸的組織模式單元列車組合列車一臺或二臺機車置于列車頭部的整列式重載列車二、我國重載鐵路運輸的發(fā)展歷程

二、我國重載鐵路運輸的發(fā)展歷程1、第一階段（1985年—1990年）

通過舊線改造，發(fā)展組合式重載列車。

北京鐵路局于1985年3月正式開行了大同—秦皇島的組合式重載列車，列車總重7400t，雙機牽引。2、第二階段（1990年—1992年）

20世紀80年中期至90年代初，我國建成了大（同）—秦（皇島）線，這是我國第一條重載運煤專線，1990年全線通車運營。1990年6月5日，一列由2臺韶山3型電力機車雙機牽引120輛煤車、全長1630m、重量10404t的重載列車在大秦線試驗成功。二、我國重載鐵路運輸的發(fā)展歷程

大秦線開行的單元式重載列車與北美和澳大利亞等國家稍有不同，為了加速機車周轉，牽引列車的機車不在裝卸站作業(yè)，而是利用低恒速機車在煤炭裝車點牽引列車不停車裝車，在卸車點利用撥車機撥動車輛送上翻車機進行不摘鉤連續(xù)作業(yè)。二、我國重載鐵路運輸的發(fā)展歷程

3、第三階段（1992年—2004年）

對沿海繁忙干線進行技術改造，開行整列式重載列車。2004年12月12日，大秦鐵路成功試驗開行了中國鐵路第一列2萬噸重載組合列車。2006年3月28日，大秦線正式開行2萬噸重載列車，開辟了中國鐵路重載運輸的新紀元，為大秦線年運量實現2.5億噸奠定了基礎。2007年8月5日，大秦線正式開行了由2臺HX型機車牽引的2萬噸重載組合列車，編組210輛，列車長達2672m。二、我國重載鐵路運輸的發(fā)展歷程

4、第四階段（2005年至今）

大秦線是中國鐵路第一條雙線電氣化開行重載單元列車的煤炭運輸專線，全長653km。2014年4月2日，大秦鐵路進行了3萬噸重載列車試驗，采用4臺大功率電力機車牽引，編組320輛，總長3971m。2015年11月6日，中國鐵路總公司在山西中南部鐵路通道組織實施了1.2萬噸重載列車運行試驗，取得圓滿成功。二、我國重載鐵路運輸的發(fā)展歷程

重載運輸除了采用大功率的交流機車外，在運載工具上，還應注重提高貨車軸重、減輕自重，提高裝載能力。引言

美國GM公司和GE公司已研制出用于重載牽引的SD70MAC、SD80MAC、SD90MAC、AC4400CVV、AC6000CW等新型交流傳動內燃機車。SD70MACAC6000CW一、新型交流傳動重載機車新技術

1、交流傳動技術德國西門子公司制造的BRI85型重載電力機車，其額定牽引力為300kN，持續(xù)功率為5.6MW，最高速度達140km/h。澳大利亞的SD70Ace型機車，其起動牽引力為850kN，速度為l13km/h，軸重30.8t，采用ECP有線控制。我國“和諧型”系列大功率交流傳動6軸、8軸電力機車功率可達9600kW，速度120km/h，軸重25t。HXD1HXD2HXD3徑向轉向架的優(yōu)越性在于：①減少了輪對與軌道間的沖角，比傳統(tǒng)的轉向架可減少75%；②降低了輪軌間的橫向作用力，提高了穩(wěn)定性；③減少了車輪阻力和輪軌磨耗，使車輪壽命延長10%；④減少了軸重轉移，從35%減少到10%。

2、徑向轉向架技術3、計算機控制防空轉防滑系統(tǒng)

計算機控制防空轉系統(tǒng)的突出優(yōu)點是：隨著輪軌粘著系數的變化調節(jié)制動力，可對制動、即將滑行、緩解、再粘著的全過程進行動態(tài)監(jiān)測與控制。4、采用節(jié)油技術降低污染排放，提高機車效率重載內燃機車柴油機、增壓器配置電子噴射裝置，大大提高了燃油使用效率，降低了污染排放。

5.重載機車故障遙測監(jiān)控系統(tǒng)美國GM-EMD公司研發(fā)的ItelliTain系統(tǒng)，能發(fā)現80%的潛在運行故障，比預期修理期提前7～21天發(fā)現故障，其中50%的故障是在乘務人員從未報告的情況下發(fā)現的，使得每年機車故障率下降了70%。

6.機車無線遙控操縱技術（Lcontrol）1959年美國首次研發(fā)Lcontrol裝備，采用無線傳輸，前后列車的控制信息采用閉環(huán)控制。采用Lcontrol可使列車前、中、后部機車遙控同步牽引與制動，減輕了重載列車的車鉤力作用，在曲線上減少了列車阻力，減少了輪軌磨耗，中、后部機車加快了列車管充/排風，提高了制動波傳播速度。美國、加拿大已普遍采用35t軸重；巴西、澳大利亞已普遍采用30t軸重；南非、東澳大利亞窄軌鐵路已采用28t、26t軸重；美國鐵路環(huán)行線正在進行40t軸重的運行試驗。

二、重載車輛新技術

1、提高軸重美國已采用改進型三大件轉向架；南非采用設菲爾德重載自導向徑向轉向架；瑞典重載車輛采用南非