第4講-高速鐵路特點

高速鐵路及高速接觸網(wǎng)技術(shù)專題講座主講人董昭德西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2006.6兩個特點第4講高速鐵路及高速弓網(wǎng)系統(tǒng)1高速鐵路的特點2高速鐵路與普通鐵路的差異3我國高速鐵路技術(shù)體系簡介4對高速弓網(wǎng)受流系統(tǒng)的認(rèn)識5高速弓網(wǎng)系統(tǒng)的研究內(nèi)容與方法6我國高速弓網(wǎng)系統(tǒng)的評價體系1高速鐵路的特點時間短；運量大；占地少；能耗低；污染??；高速鐵路的特點概括起來有以下幾點成本低；安全準(zhǔn)時；全天候運行；社會效益顯著。1.高速鐵路的特點(1).旅行時間短，人們開始改用時間來衡量距離0km300km1300kmA+

B

+

C44(2).運量大

目前高速列車最大載客量可達(dá)到1300人/列以上，開行密度可達(dá)到11列/小時。按照16小時/日運營計算，每天可以運送旅客20余萬人。日本東海道新干線達(dá)日均37萬人，最高日達(dá)73萬人。

如按一架飛機可乘坐300-400人，兩地飛行按20架/日計算，每日可運送旅客7-8千人。51.高速鐵路的特點5(3).土地占用面積小37.5米13.8米鐵路占地寬六車道高速公路占地寬

要完成一條高速鐵路相同的運量，高速公路需要八車道.61.高速鐵路的特點6(4).能源消耗低一人使用1kwh的能源，乘坐不同交通工具旅行的最長距離（km）71.高速鐵路的特點及其與常速鐵路的差異7(5).污染小各種不同運輸方式每人-公里所產(chǎn)生的污染比較（高速鐵路為1）81.高速鐵路的特點8(6).外部運輸成本低

國際鐵路聯(lián)盟2000年4月發(fā)布的報告稱,1995年歐洲17國用于為環(huán)境保護和交通事故等所花費的外部運輸成本為5300億歐元，相當(dāng)于這些國家當(dāng)年GDP的7.8%。91.高速鐵路的特點9(7)運行準(zhǔn)時日本新干線平均晚點不超過1分鐘,西班牙AVE高速列車承諾，晚點5分鐘退賠全部票款。(8)安全可靠自1964年日本開通新干線，30多年來僅東海道新干線就已安全輸送旅客30多億人次，歐洲高速鐵路已安全運送旅客5億多人次，均未發(fā)生旅客死亡事故。(9)不受氣候影響由于裝備了現(xiàn)代化的列車運行控制系統(tǒng)，保證列車在各種氣候條件下的安全正點運行。(10)社會經(jīng)濟效益

(a)節(jié)約時間價值；

(b)沿線經(jīng)濟的發(fā)展加快；

(c)加速沿線城市化的發(fā)展速度。101.高速鐵路的特點10適應(yīng)空氣動力學(xué)的變化；有一個持久穩(wěn)定、高平順性的、能供高速列車安全舒適運行的軌下基礎(chǔ)和弓上接觸網(wǎng)功能。主要表現(xiàn)在速度的不同，隨著速度的提高，出現(xiàn)了一些新的現(xiàn)象，相應(yīng)地提出了一些新的要求，主要可以歸結(jié)為兩個方面：112高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別（1）空氣動力學(xué)的要求，對列車影響大些，與土木工程也有關(guān)。在列車方面：阻力增加，要改善頭型及外輪廓；噪聲增加，要改善頭型、減振，改善弓網(wǎng)關(guān)系及受電弓的位置，改善空氣流向；密封性能要求—空調(diào)、噪聲、舒適度、排污等牽引功率增加—目前一般采用交流傳動、異步電機、IGBT甚至IPM功率控制元件；此外，還要求具有高性能的制動系統(tǒng)和較高的乘座舒適度等。60日本500系韶山8型12中華之星2高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別2.高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別13法國國營鐵路公司提供的參數(shù)120km/h200km/h270km/h300km/h350km/h最小曲線半徑（米）：-建議數(shù)值384546457143-一般322640006250-特殊312540005556最大超高（mm）：-一般180180180-特殊180180180欠超高（mm）：-一般1008565-特殊13010085欠超高隨速度的變化（mm/s）：-一般303030-特殊505050緩和曲線長（m）：R=3125mD=180mmL=270mR=4000mD=180mmL=300mR=5556mD=180mmL=350m超高變化（mm/m）：-一般0.3<=i<=0.670.3<=i<=0.60.3<=i<=0.52-特殊0.67<=i<=0.80.6<=i<=0.720.52<=i<=0.622.

高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別線間距—受列車會車時空氣壓力波的影響，線間距（包括站臺安全距離）要適當(dāng)加大；列車高速通過隧道時，由于洞口空氣阻力、瞬變壓力、洞口微氣壓波等的影響，要適當(dāng)加大隧道斷面積及改善洞口及輔助結(jié)構(gòu)的設(shè)置等。14土木工程方面：土木工程方面：152.高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別高速運行出現(xiàn)的高頻振動，要求橋梁及建筑物除了滿足靜態(tài)荷載的條件，還必須滿足高速列車動力學(xué)的特性要求。概括地講，除了保證“強度”這一基本要求（即使用期不致破壞）以外，更要嚴(yán)格控制其“變形”。根據(jù)研究：各種微小的不平順?biāo)鸬牧熊囌駝?，都將?dǎo)致乘座不舒適，使司機工作能力明顯降低。甚至惡化軌道狀態(tài)，引發(fā)輪軌軸的斷裂。因此，保持軌道持續(xù)穩(wěn)定的高平順性，是高速鐵路土木工程最基本的要求。但是，軌道的高平順性又是路基、橋梁、軌道變形的最終表現(xiàn)，要求軌道高平順性，必須從控制上述工程變形著手。162.高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別路基方面

除了線路平面有較大的曲線半徑和適當(dāng)長度的緩和曲線、夾直線以外，控制路基工程變形將是很重要的一個內(nèi)容。設(shè)計、施工都要將重點放在控制路基變形：工后沉降、不均勻沉降及路基頂面的初始不平順。這次京滬高速鐵路設(shè)計暫規(guī)規(guī)定，工后沉降<10cm，臺尾過渡段<5cm，（地基固結(jié)度達(dá)到90~95%）。這是從路基竣工算起至15~20年內(nèi)的沉降總和，初期沉降值<2~3cm/年。172高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別橋梁方面

要有足夠大的剛度。主要控制撓度，梁端轉(zhuǎn)角，扭轉(zhuǎn)變形，結(jié)構(gòu)自振頻率，還要限制預(yù)應(yīng)力徐變和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形。所有這些變形的控制必須與高速列車的動態(tài)作用力相耦合為前提。設(shè)計暫規(guī)雖作了某些規(guī)定，但還在繼續(xù)深化研究。182高速鐵路與普通鐵路的區(qū)別軌道方面

要求采用特級道碴，下層必須壓實。一次鋪成跨區(qū)間無縫線路。嚴(yán)格控制鋪軌的初始不平順，保證精度達(dá)到高平順性的要求。鋼軌的物理化學(xué)性能都有新的要求，冶金部門正在試制。施工組織及方法：傳統(tǒng)的邊鋪邊架方式顯然也不適用。192高速鐵路與普通鐵路的區(qū)別對接觸網(wǎng)的要求

采用大張力體系，要求高度的平順性

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對列車及牽引動力的要求

采用大功率交流傳動，牽引功率較大列車采用動車組方式

對車輛的要求

車體輕量化并限制軸重，合理的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)參數(shù)，良好的空氣動力學(xué)性能和氣密性，特殊的制動要求，降燥，車載微機故障系統(tǒng)，集便裝置等。

2.高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別通信信號系統(tǒng)采用機車信號，區(qū)間沒有地面信號；司機制動轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕d計算機判別、自動控制，并通過超速防護系統(tǒng)自動施行制動；采用綜合調(diào)度系統(tǒng)，全自動指揮控制，極大地提高效率；圍繞運營指揮所采用的計算機網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)，需要很高的可靠性和安全保障；高速運動的列車給車地之間的信息傳遞帶來更大的難度，高速鐵路要求信息傳輸誤碼率低，且更加準(zhǔn)確；高速列車裝備有大量的計算機檢測設(shè)備，形成一個車載計算機網(wǎng)絡(luò)，使得列車控制、維修的效率得到很大的提高。212.高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別其他主要區(qū)別由于高速行車的特殊情況，高速鐵路配置了風(fēng)、雨、雪、地震等自然災(zāi)害告警系統(tǒng)，監(jiān)測信息經(jīng)過通信網(wǎng)與調(diào)度中心直接相連，以保證高速行車的安全。由于高速行駛中列車與空氣摩擦產(chǎn)生了大量噪音，因此，高速鐵路途經(jīng)人口密集的地區(qū)時，需采取降低噪音的措施，必要時安裝隔音墻。高速全線必須封閉，不設(shè)平交道口。在高速鐵路上建設(shè)的上跨跨線橋需安裝墜落物告警裝置．222.高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介近年來，我國在學(xué)習(xí)消化吸收世界高速鐵路先進(jìn)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了多年來我國客運專線工程技術(shù)，科研試驗成果，針對高速鐵路的關(guān)鍵性技術(shù)，又進(jìn)一步開展了研究、試驗、預(yù)設(shè)計、工程設(shè)計咨詢，技術(shù)裝備自主創(chuàng)新和各系統(tǒng)集成研究攻關(guān)。目前，站場技術(shù)己取得全面突破，站后技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新己進(jìn)入重點攻關(guān)階段。己初步形成適合中國國情和路情的高速鐵路自主技術(shù)體系。鐵道部總工何華武體系結(jié)構(gòu)初步形成3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介路網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有合理的兼容性。時速200~250km的動車組可上時速300~350km的線路運行；時速不小于120km的客車可上時速200~250km的線路運行，這樣的旅客列車運行模式可獲得最高的運輸效率和最大的運輸效益。大量的旅客列車跨線運行，是中國國情、路情和路網(wǎng)兼容性所需要的，也是歐盟希望做到的而正在努力做的事情，中國鐵路一定能做到，這正是中國路網(wǎng)統(tǒng)一性的優(yōu)勢。3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介軌下基礎(chǔ)方面我國地域遼闊，各地地形、地貌、地質(zhì)、地震、氣象、水文等自然條件千差萬別，高速鐵路選線，綜合交通客運站建設(shè)，軟土、松軟土、濕陷性黃土地基的處理，大面積沉降區(qū)的工程措施，長江、黃河、珠江等大江大河的跨越，長大隧道實施順利通過等，都需要保證地下基礎(chǔ)的可靠性和耐久性，其難度在世界上也是小有的，有些技術(shù)在高速鐵路原創(chuàng)國也未曾遇到，沒有成熟的經(jīng)驗。3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介軌道電路方面中國鐵路既有網(wǎng)己發(fā)展讓給諧振式無絕緣軌道電路，無渣軌道道床內(nèi)部的鋼筋網(wǎng)與軌道存在電磁感應(yīng)，對鋼軌阻抗參數(shù)構(gòu)成影響，嚴(yán)重抑制了諧振式軌道電路的技術(shù)能力，處理不成功就會影響“ZPW2000A＋點式＋ATP”列車控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介

運輸組織方面按不同速度的本線和跨線高速列車混合運行，本線列車時速不小于300km，跨線列車時速不小于200km.列車追蹤間隔3min，綜合調(diào)度所集中設(shè)置，與動車檢修基地和生產(chǎn)布局相一致。3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介

工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施(1)最小曲線半徑7000m,最大曲線半徑14000m；區(qū)間最大線路坡度20%0，動車組走行線30%0；車站數(shù)量按大中城市、樞紐和著明旅游景點設(shè)置；高速、城際、普速列車共站的車站，原則分場布置，中間設(shè)必要的聯(lián)絡(luò)線路。以無渣軌道作為主要結(jié)構(gòu)形式，無渣軌道鋪設(shè)精度：高低和軌向：小于2mm/10m;水平：小于1mm;軌距：±1mm.3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介

工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施（2）采用跨區(qū)間無縫線路，采用100m長定尺無螺檢60kg/m鋼軌；無渣軌道采用彈性分開式扣件；正線道岔正向通過速度350km/h,進(jìn)出站側(cè)向通過速度80km/h;跨線聯(lián)絡(luò)線側(cè)向通過速度160km/h；無渣軌道正線區(qū)間直線地段路基寬度13.6m.3中國高速鐵路技術(shù)體系簡介嚴(yán)格控制路基工后沉降，不均勻沉降和過渡差異沉降，保持路基縱向剛度的均勻性和良好的動力學(xué)特性，穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.5，工后沉降量不大于3mm，路基與結(jié)構(gòu)物間工后差異沉降量小于0.5cm,工后不均勻沉降不大于2.0cm/20m