《動車組技術（第2版）》 課件 第5章 我國高速列車展望

我國高速列車展望 5發(fā)展擺式列車動車組技術的發(fā)展04發(fā)展磁懸浮技術 發(fā)展真空管道式高速列車030201我國高速列車發(fā)展方向發(fā)展新能源列車0506動車組技術的發(fā)展120世紀50年代起我國開始內燃動車組的研制。從1958年在北京—天津運行的“東風號”雙層摩托動車組到2008年服務于北京奧運的“和諧長城號”，無不體現(xiàn)我國在內燃動車組方面的成就。但內燃動車組的動車自重大，一列車一般采用兩輛動車，由于單軸功率和物理黏著的制約，運營速度向250km/h以上提升就受到限制，因此在高速動車組中沒有被廣泛采用。動車組技術的發(fā)展20世紀70年代我國開始了電動車組的研制。先后研制了速度為200km/h的“大白鯊”號、“藍箭”號、“先鋒”號、“中原之星”號、“長白山”號動車組和速度為270km/h的“中華之星”號動車組等。這些自主研制的動車組并沒有從根本上解決高速列車所涉及的列車控制系統(tǒng)、牽引制動系統(tǒng)、車體外形、系統(tǒng)集成等諸多技術難題，也成了我國高速列車發(fā)展的瓶頸。動車組技術的發(fā)展在經濟全球化的新時代背景下，引進國外先進技術是世界各國加快鐵路發(fā)展的重要手段，更是落后國家鐵路追趕發(fā)達國家水平的主要途徑。通過洽談，長客與法國阿爾斯通合作、四方股份與日本川崎重工合作、德國西門子與唐山廠分別合作，并成立青島四方-龐巴迪鐵路運輸設備有限公司（BST）分別引進消化各種先進技術，經過再創(chuàng)新，形成了具有我國自主知識產權的“和諧號”系列動車組。高速列車從引進之初，并不是原封不動地照搬外國產品，而是走了與外方聯(lián)合設計的路線，使之更加適合我國國情。動車組技術的發(fā)展目前，我國高速列車“消化、吸收、再創(chuàng)新”的道路已取得了成功，大量速度250km/h、300km/h、350km/h的動車組上線運行，我國在較短的時間內搭建起了高速動車組設計、制造、運營、管理平臺，縮短了與發(fā)達國家的差距，高速動車組已達到了較高水平。俄羅斯、美國、沙特和巴西等國正積極引進我國的高速鐵路技術。我國鐵路現(xiàn)代化建設取得的成就在國際上產生了重大影響，鐵路“走出去”戰(zhàn)略取得重要突破。動車組技術的發(fā)展進入21世紀后，動車組技術的發(fā)展更加迅速，各國致力于提高列車速度，以滿足市場競爭力和企業(yè)盈利能力的需求。例如，復興號動車組在京滬高鐵實現(xiàn)時速350公里商業(yè)運營，標志著中國高鐵技術的重要進步。同時，智能動車組的研究和開發(fā)也在積極推進，通過互聯(lián)網、人工智能與高鐵的深度融合，推動智能行車、智能運維、智能服務等智能技術的應用，為旅客提供更安全、高品質、多元化的運輸服務。動車組技術的發(fā)展此外，新一代動車組的研發(fā)工作也在進行中，旨在實現(xiàn)更高運行速度、更加節(jié)能環(huán)保、更舒適的乘坐體驗、更智能的設備設施、更低的全壽命周期成本。國鐵集團緊盯國外技術發(fā)展趨勢，根據(jù)國內高鐵技術發(fā)展需求，規(guī)劃未來動車組的研究方向，以確保高鐵和旅客列車安全萬無一失的前提下，推動和引領世界高速列車技術進步。動車組技術的發(fā)展感謝觀看THANKYOU發(fā)展擺式列車21擺式列車在國外的運用實踐擺式列車的分類2擺式列車在我國的發(fā)展前景3既有線鐵路往往有小曲率半徑鐵路線路,它限制了列車的通過速度,速度過高會出現(xiàn)脫軌、傾覆等重大安全事故。若改造線路,耗資過大,有時由于種種原因而不可能將線路改造。在利用既有線并保持原半徑曲線的條件下開行高速列車時,難以達到高速列車的要求,因此擺式車體是一種較好的選擇。擺式列車是一種車體轉彎時可以左右傾斜擺動的列車,擺式列車能夠在普通路軌上的彎曲路段高速駛過而無需減速。擺式列車是提高既有鐵路旅客列車速度的有效運輸裝備。一、擺式列車在國外的運用實踐自20世紀80年代以來，利用擺式列車技術來提高既有線路上旅客列車的運行速度在世界上許多地區(qū)，特別是在高速鐵路技術十分發(fā)達的歐洲各國和日本等國家和地區(qū)得到了越來越廣泛的應用。實踐證明，修建高速鐵路、開行高速列車是提高列車運行速度的有效手段，但修建高速鐵路投資大，周期長，對地理條件要求高，特別是在多山地區(qū)，無論從技術上還是從經濟上都難以實現(xiàn)，而在山區(qū)鐵路和既有線路上采用擺式列車來提高列車運行速度既經濟又切實可行。一、擺式列車在國外的運用實踐意大利的Pendolino、西班牙的Talgo和瑞典的X2000擺式列車在20世紀80年代的成功經驗和在既有線路提速的欲望，引起了歐美許多國家對擺式列車的極大興趣。進入20世紀90年代后，隨著計算機、通信技術和控制技術的飛速發(fā)展，擺式列車技術也日趨成熟。包括已擁有高速鐵路的德、法、日等國也看好擺式列車的廣闊應用前景，紛紛發(fā)展和應用擺式列車，并取得了良好的經濟和社會效益。目前，多數(shù)歐洲國家運用的擺式列車的單向運行里程一般在800km，而100km以下則難以體現(xiàn)其效果。實踐表明，擺式列車的運行速度越高，站間距越長，越能發(fā)揮其優(yōu)勢。一、擺式列車在國外的運用實踐多年來，擺式列車技術和徑向轉向架技術、交流傳動技術以及可變軌距技術相結合，產品水平達到新的高度。目前世界鐵路運用和訂購的擺式動車和拖車約有1萬輛，已交付的擺式列車運用在英國、德國、意大利、西班牙、瑞典、瑞士、芬蘭、挪威、法國、捷克、奧地利、斯洛文尼亞、波蘭、葡萄牙、中國、日本、馬來西亞、以色列、加拿大、美國和澳大利亞等國。一、擺式列車在國外的運用實踐擺式列車的基本原理是:在列車通過曲線時,列車傾擺裝置使車體在曲線內側傾斜一定角度,部分抵消列車通過曲線時車體未被平衡的離心加速度,使作用在旅客身體上的離心加速度保持在容許的范圍之內,從而提高列車通過曲線時的運行速度。擺式列車的結構特點是在車輛的車體和轉向架之間安裝有各種可控制車體傾斜度的主動或被動離心力抵抗裝置，從而保證列車在彎道上行駛的高速度和人體感受的良好舒適度。二、擺式列車的分類根據(jù)擺式列車傾擺系統(tǒng)，可將其分為主動擺和被動擺、簧上擺和簧下擺等形式；按照動作器介質的不同可分為氣動、液壓和機電動作器；按線路信息的檢測可分為預置式和實時采集式；牽引包括動力集中和動力分散兩種方式；按轉向架分有柔性定位、自導向和迫導向轉向架。擺式列車按傾擺原理分為自然傾擺、可控自然傾擺和強制傾擺幾種。二、擺式列車的分類強制傾擺又稱主動傾擺，按其動力源（或稱作動力裝置）的不同，又分為氣動、液壓和機電式多種。機電式傾擺裝置由于推力大、精度高、體積小、操作簡便和維修方便，逐漸受到人們的重視，有可能成為今后的發(fā)展方向。主動式擺式車體擺動角度大,一般在8°~10°之間(被動式一般小于3.5°)，因而可以使列車通過曲線的速度比被動式更高,其缺點是結構較復雜，目前大多數(shù)國家采用的是主動式擺式列車。被動式擺式車體(又稱無源式或自然擺錘式)。動力來源于作用在車體上的離心力,不需要動力裝置,懸掛裝置高于重心,可以得到適當?shù)膬A擺力矩。二、擺式列車的分類擺式列車按其車體支承和傾擺機構的結構形式又可分為曲線導軌式、連桿式和空氣彈簧式幾種。其中，聯(lián)桿式是采用一對短連桿構成“八”字形連桿機構，用來支承車體并進行傾擺，采用這種結構車體重心要做上下移動，所需控制力大，故適宜以壓力油或電力為動力源的強制傾擺裝置，瑞典的X2000型和意大利的Pendo-lino擺式列車屬于這種方式?？諝鈴椈墒绞峭ㄟ^1臺轉向架上的左右一對空氣彈簧，交替地進行進、排壓縮空氣而使車體傾斜，具有結構簡單、質量輕的優(yōu)點，西班牙的Talgo列車采用此類裝置。二、擺式列車的分類我國是一個多山的國家，山地、高原和丘陵約占我國國土面積的70%，其中重慶市與云、貴、川三省的鐵路大部分都分布在山區(qū)，因此曲線占了相當大的比例。僅以黔渝、成昆及貴昆等主要干線為例，其線路就有一半左右是曲線，且大多數(shù)曲線半徑都小于800m，最小曲線半徑不足300m。在這些線路上旅客列車的運行速度大都為80km/h，鐵路的現(xiàn)狀已經不適應當?shù)氐陌l(fā)展。三、擺式列車在我國的發(fā)展前景而在這些地區(qū)通過改造線路來提速，無論在經濟上還是技術上都難以實現(xiàn)，既有鐵路線路一般等級較低，曲線多，曲線半徑小，因此，在既有線路上提高運行速度的關鍵是提高列車通過曲線時的速度。根據(jù)國外的運用經驗，采用擺式列車，在不降低旅客乘坐舒適度的前提下可提高列車曲線運行速度30%～40%，縮短旅行時間20%左右。三、擺式列車在我國的發(fā)展前景由于被動擺最大傾擺角不超過3.5，其提高速度的范圍僅為一般主動擺的40%左右。另外由于慣性和摩擦阻力的作用，當車輛進出緩和曲線時，車體會出現(xiàn)“滯后擺”，而我國的緩和曲線較短，因此，在我國應主要發(fā)展主動擺形式的擺式列車。我國氣候具有多樣性的特點，因而，機電式傾擺裝置應該被采用。實時采集式作為當今世界發(fā)展的主流，更適合我國國土遼闊的特點。牽引動力的方式應該根據(jù)具體的線路來確定，且為減小輪軌最大橫向力和磨耗，應盡可能采用迫導向或自導向轉向架。三、擺式列車在我國的發(fā)展前景綜上所述，我國的高速鐵路應在改造既有線的基礎上大力新建線路，積極吸取國外先進技術，在東部曲線較少的地區(qū)采用高速列車，而西部多曲線的地方通過對既有線進行整修，盡可能多采用擺式列車技術。三、擺式列車在我國的發(fā)展前景感謝觀看THANKYOU發(fā)展磁懸浮技術31磁懸浮技術的原理磁懸浮技術的特點2國外磁懸浮技術3我國磁懸浮技術的發(fā)展4隨著社會的發(fā)展，高速磁懸浮交通將成為高速鐵路的重要組成部分。目前的懸浮技術主要包括電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、靜電懸浮、粒子束懸浮等，其中電磁懸浮技術比較成熟。電磁懸浮技術（electromagneticlevitation）簡稱EML技術，它的主要原理是利用高頻電磁場在金屬表面產生的渦流來實現(xiàn)對金屬球的懸浮。一、磁懸浮技術的原理目前，世界上有3種類型的磁懸?。阂皇且缘聡鵀榇淼某щ娛酱艖腋?；二是以日本為代表的超導電動磁懸浮，這兩種磁懸浮都需要用電力來產生磁懸浮動力；第三種就是我國的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他動力支持。中國永磁懸浮與國外磁懸浮相比有五大方面的優(yōu)勢：①懸浮力強；②經濟性好；③節(jié)能性強；④安全性好；⑤平衡性穩(wěn)定。一、磁懸浮技術的原理磁懸浮列車利用“同性相斥，異性相吸”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道上方一定高度騰空行駛。磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和導向系統(tǒng)三大部分組成。一、磁懸浮技術的原理列車底部及兩側轉向架的頂部安裝電磁鐵，在“工”字軌的上方和上臂部分的下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1cm的間隙，讓轉向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡。利用磁鐵吸引力將列車浮起1cm左右，使列車懸浮在軌道上運行，這必須精確控制電磁鐵的電流。列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。循環(huán)交替，列車就向前奔馳。一、磁懸浮技術的原理穩(wěn)定性由導向系統(tǒng)來控制?！俺痛盼健睂蛳到y(tǒng)，是在列車側面安裝一組專門用于導向的電磁鐵。列車發(fā)生左右偏移時，列車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用，產生排斥力，使車輛恢復正常位置。列車如運行在曲線或坡道上時，控制系統(tǒng)通過對導向磁鐵中的電流進行控制，達到控制運行的目的。一、磁懸浮技術的原理作為目前最快速的地面交通工具之一，磁懸浮列車技術具有以下特點：第一，它克服了傳統(tǒng)輪軌鐵路提高速度的主要障礙，發(fā)展前景廣闊。第二，磁懸浮列車速度高，常導磁懸浮列車速度可達400～500km/h，超導磁懸浮列車速度可達500～600km/h。第三，磁懸浮列車能耗低。二、磁懸浮技術的特點與高速輪軌系統(tǒng)相比，磁懸浮有如下不足：第一，磁浮鐵路的造價十分昂貴。第二，磁浮鐵路無法利用既有的線路，必須全部重新建設。第三，磁浮鐵路在速度上的優(yōu)勢并沒有凸顯出來。第四，磁懸浮列車技術仍然存在一些不足之處。二、磁懸浮技術的特點懸浮技術的研究源于德國，磁浮列車設想起于20世紀20年代。1922年德國人赫爾曼?肯佩爾（HermannKemper）提出電磁懸浮原理，并于1934年獲得磁懸浮專利。從20世紀60年代起，經過幾十年持續(xù)努力，德國工業(yè)界成功研究開發(fā)出TR高速磁懸浮列車技術。進入70年代以后，隨著世界工業(yè)化國家經濟實力的不斷加強，為提高交通運輸能力以適應其經濟發(fā)展的需要，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)。而美國和蘇聯(lián)則分別在七八十年代放棄了這項研究計劃，目前只有德國和日本仍在繼續(xù)進行磁懸浮系統(tǒng)的研究，并均取得了令世人矚目的進展。三、國外磁懸浮技術日本于1962年開始研究常導磁浮鐵路。此后由于超導技術的迅速發(fā)展，從20世紀70年代初開始轉而研究超導磁浮鐵路。1972年首次成功地進行了2.2t重的超導磁浮列車實驗，其速度達到50km/h。1977年12月在宮崎磁浮鐵路試驗線上，最高速度達到了204km/h，到1979年12月又進一步提高到517km/h。1995年，載人磁浮列車試驗時的最高速度達到411km/h。日本第一條正式運營的磁懸浮鐵路是名古屋市區(qū)通向愛知世博會會場的磁懸浮線路，這條鐵路于2005年3月6日正式開通，全長約9km，中途設有9個站。該磁懸浮列車由3節(jié)車廂構成，全程無人駕駛，最高速度為100km/h，行駛全程需要17min。三、國外磁懸浮技術德國是最早獲得磁懸浮專利的國家，基礎方面的研究開始于1962年，對磁浮鐵路的研究始于1968年（當時的聯(lián)邦德國）。研究初期，常導和超導并重，到1977年，先后分別研制出常導電磁鐵吸引式和超導電磁鐵相斥式試驗車輛，試驗時的最高速度達到400km/h。后來經過分析比較認為，超導磁浮鐵路所需的技術水平太高，短期內難以取得較大進展，因此決定以后只集中力量發(fā)展常導磁浮鐵路。1978年，決定在埃姆斯蘭德修建全長31.5km的試驗線，并于1980年開工興建，1982年開始進行不載人試驗。列車的最高試驗速度在1983年底達到300km/h，1984年又進一步增至400km/h。目前，德國在常導磁浮鐵路研究方面的技術已趨成熟。三、國外磁懸浮技術1）我國中低速磁懸浮列車的研發(fā)與建設1994年，西南交通大學成功地進行了4個座位、自重4t、懸浮高度為8mm、速度為30km/h的磁懸浮列車試驗。之后，由鐵科院主持，長客、中國科學院電工所、國防科技大學參加，共同研制的長6.5m、寬3m、自重4t、內設15個座位的6t單轉向架磁懸浮試驗車在鐵科院環(huán)行試驗線的軌距為2m、長36m、設計速度為100km/h的室內磁懸浮實驗線路上成功地進行了試驗。6t單轉向架磁懸浮試驗車的研制成功，為低速常導磁懸浮列車的研究提供了技術基礎，填補了我國在磁懸浮列車技術領域的空白。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展1999年，北控磁浮公司和國防科技大學及國內其他在相關領域內最具優(yōu)勢的研究及生產建設單位合作，進行中低速磁浮交通的系統(tǒng)工程化研發(fā)。北控磁浮公司和國防科技大學簽訂了長期、排他性合作協(xié)議，北控磁浮公司投入1億元人民幣，作為中低速磁浮列車交通系統(tǒng)工程化研發(fā)的投資、組織、運作和技術主體。由北京控股磁懸浮技術發(fā)展有限公司和國防科技大學等單位合作研制的中低速磁浮列車在懸浮能力、懸浮控制、系統(tǒng)集成技術等方面均達到世界先進水平。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展依托已有的研發(fā)手段和建設完成的唐山工程化試驗示范線以及新研制的實用型列車，北控磁浮公司-國防科大工程化體系根據(jù)中低速磁浮市場應用的要求，完成了100km/h以上的運行速度，70‰坡道運行，不低于40km/h速度通過R100m曲線和R50m曲線等運行試驗，完全實現(xiàn)了中低速磁浮列車核心技術和系統(tǒng)集成技術的成熟掌握。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展2）高速磁懸浮列車的研發(fā)與技術引進1994年6月，第十八次香山科學會議首次提出了要積極開展高速磁懸浮列車技術研究，促進我國磁懸浮列車的發(fā)展。1996年，科技部組織了國家“九五”重大軟課題“磁懸浮列車重大技術經濟問題研究”，對滬杭線建設日本超導磁懸浮列車進行了方案研討。1998年9月，中國國際工程咨詢公司組織了“京滬高速鐵路立項評審”，對京滬磁懸浮方案和高速輪軌方案進行評議、比選。1998年底，中國工程院機械與運載學部組織了“磁懸浮列車和輪軌火車技術比較和分析”的主動咨詢，就磁懸浮列車和輪軌高速列車進行大討論。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展2）高速磁懸浮列車的研發(fā)與技術引進1994年6月，第十八次香山科學會議首次提出了要積極開展高速磁懸浮列車技術研究，促進我國磁懸浮列車的發(fā)展。1996年，科技部組織了國家“九五”重大軟課題“磁懸浮列車重大技術經濟問題研究”，對滬杭線建設日本超導磁懸浮列車進行了方案研討。1998年9月，中國國際工程咨詢公司組織了“京滬高速鐵路立項評審”，對京滬磁懸浮方案和高速輪軌方案進行評議、比選。1998年底，中國工程院機械與運載學部組織了“磁懸浮列車和輪軌火車技術比較和分析”的主動咨詢，就磁懸浮列車和輪軌高速列車進行大討論。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展2002年12月31日，上海磁浮線通車。中國高速建成世界上第一條商業(yè)運營的高速磁懸浮。磁浮示范運營線西起上海軌道交通2號線龍陽路站，東到上海浦東國際機場站，主要解決連接浦東機場和市區(qū)的大運量高速交通需求。線路正線全長約30km，雙線上下折返運行，設計最高運行速度為每小時430km，單線運行時間約8min。2007年，中航工業(yè)成飛向上海磁懸浮中心交付了一輛我國自主知識產權的磁懸浮試驗列車。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展2012年，設立“十二五”科技支撐計劃項目“高速磁懸浮交通技術集成示范”。2016年，科技部設立“十三五”重點科技研發(fā)項目“高速磁懸浮交通關鍵技術研究與示范”，目標速度600km/h。2021年7月，速度600km/h高速磁浮車下線。2023年4月，項目整體完成績效評價。2022年10月，電工研究所階段性建成的世界首個電磁推進地面超高速試驗設施“電磁橇”并實現(xiàn)了成功運行，對于噸級及以上物體最高推進速度可達1030km/h，創(chuàng)造了大質量超高速電磁推進技術的世界最高速度紀錄。2023年3月31日，國內首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統(tǒng)完成首次懸浮運行，該系統(tǒng)采用高溫超導零磁通電動懸浮、無鐵芯LSM牽引，同樣可以實現(xiàn)自懸浮、自導向、自穩(wěn)定。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展在標準化方面，2022年9月，市場監(jiān)管總局批準成立了全國磁懸浮軸承技術基礎與應用標準化工作組（SAC/SWG28），主要負責磁懸浮軸承技術以及磁懸浮軸承智能控制系統(tǒng)的基礎與應用（不含磁懸浮交通運輸系統(tǒng)）等領域國家標準制修訂工作，秘書處承擔單位為山東天瑞重工有限公司。“十四五”以來，工業(yè)和信息化部持續(xù)以行業(yè)標準為引領，不斷推動磁懸浮動力技術轉型升級。組織開展多項磁懸浮技術標準的研制和應用，發(fā)布《磁懸浮永磁同步電動機能效限定值及能效等級》《磁懸浮壓縮機能效限定值及能效等級》《磁懸浮離心式制冷劑壓縮機》《磁懸浮高速三相永磁同步電動機》等標準的立項和《真空技術磁懸浮分子泵》等標準，并加快組織實施。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展科技部高度重視高速磁浮交通系統(tǒng)技術研發(fā)，連續(xù)多個五年計劃支持高速磁浮交通科技攻關?！笆濉逼陂g，國家重點研發(fā)計劃“先進軌道交通”重點專項部署了“磁浮交通系統(tǒng)關鍵技術”項目，由中國中車股份有限公司牽頭，聚集高鐵、磁浮方面優(yōu)勢資源組建聯(lián)合研發(fā)團隊，在前三個五年計劃研究成果基礎上，攻克了速度600km/h高速磁浮列車核心技術，形成了具有完全自主知識產權的成套技術和裝備，并開展了高速仿真試驗和低速運行試驗。在先進制造領域，“十三五”期間，依托國家重點研發(fā)計劃“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項部署“高速精密懸浮軸承”項目，研發(fā)了高速電主軸驗證用磁懸浮柔性轉子原理樣機，實現(xiàn)跨臨界工作轉速≥70000r/min，回轉精度優(yōu)于0.003mm，為高端裝備軸承技術升級提供支撐。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展在材料領域，依托“十四五”國家重點研發(fā)計劃“稀土新材料”重點專項部署“磁懸浮等軌道交通系統(tǒng)用高可靠性稀土永磁材料制備技術”項目，研發(fā)制備低成本、高性能、高服役穩(wěn)定性磁體，為磁懸浮等軌道交通用稀土永磁材料及應用提供理論指導和技術支撐。四、我國磁懸浮技術的發(fā)展感謝觀看THANKYOU發(fā)展真空管道式高速列車4進入新時代的十年期間，我國的鐵路建設成績斐然。中國已經完成了“四縱四橫”高速鐵路主骨架，加快了“八縱八橫”高速鐵路主干和普速高速鐵路的建設步伐，川藏鐵路全線開工，重點區(qū)域城際鐵路快速推進，老少邊及脫貧地區(qū)鐵路建設加力提速，高鐵網規(guī)模已居于全球之巔，初步形成了布局合理、覆蓋面廣、層次性強、功能完善的高速鐵路網。鐵路在國家的經濟和社會發(fā)展中扮演著不可替代的重要角色，隨著國家鐵路網不斷完善和人們對交通時間的要求提高，鐵路行業(yè)面臨著提高列車運行速度的挑戰(zhàn)。然而，當列車的速度超過500km/h時，空氣阻力就會占據(jù)運行阻力的90%以上，這導致列車的能耗問題成為提高速度的一大難題。因此，如何解決列車能耗問題已成為提高列車速度的重要瓶頸。發(fā)展真空管道式高速列車

真空管道磁懸浮列車運輸系統(tǒng)作為一種新型交通系統(tǒng)，也被稱為第五種交通方式。它是非常具有前途且具有顛覆性的未來交通技術之一。2019年9月，中共中央國務院印發(fā)了《交通強國建設綱要》，綱要中提到科學地規(guī)劃好時速600公里級低真空管（隧）道高速列車和高速磁懸浮系統(tǒng)等技術儲備研發(fā)，要加大對具有前瞻性和顛覆性的技術的研究力度，使其具有改變交通產業(yè)的潛力，表明我國也要在低真空管道運輸系統(tǒng)領域進行深入研究。發(fā)展真空管道式高速列車

真空管道高速交通是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的高速長途交通工具。在兩個距離遙遠的城市之間架設高架管道，管道內鋪設雙向軌道，并抽成真空，真空狀態(tài)下，空氣分子極少，空氣阻力幾乎為零，這種情況下列車的能量損失和阻力將會大大降低，增加運行速度，減少能耗。列車為氣密性的，在真空管道內高速運行。車站與列車可進行類似太空艙間的對接，旅客可以通過密封的通道進入列車。高架橋上的真空管道的外壁可用透明的有機聚酯材料制造，不僅美觀便于觀察，且重量輕強度高。發(fā)展真空管道式高速列車

真空管道運輸系統(tǒng)是將低氣壓管道技術與懸浮列車技術相結合，它能夠有效地降低列車在高速行駛時的摩擦阻力和氣動阻力，具有可持續(xù)性，使列車運行速度可以相對經濟地實現(xiàn)地面交通的超高速運行。速度高、能耗低、污染小是低真空管道交通運輸系統(tǒng)最大的優(yōu)勢。作為前沿技術的典型代表，低真空管道磁懸浮高速飛車相關技術的實際應用將有力地推動國家在該領域的科技創(chuàng)新。因此，低真空管道運輸系統(tǒng)的研究和發(fā)展是我國推進創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略、加速建設創(chuàng)新型國家的重要舉措。發(fā)展真空管道式高速列車

真空管道高速交通的優(yōu)點：由于列車在高度真空的管道中懸浮運行，其所受的阻力甚至遠小于高空飛行的飛機所受的阻力，其速度可以輕松超過聲速，而所消耗的能量極少。在真空環(huán)境中運行，列車運行時產生的噪聲極小。列車不會受風、霜、雨、雪、沙塵等惡劣天氣影響。封閉管道可以徹底避免行人和其他交通車輛與列車發(fā)生碰撞，以及動物如鳥類與列車發(fā)生的碰撞，其安全性能極高。發(fā)展真空管道式高速列車

瑞士最早將理念和技術用于“超高速地鐵Swissmetro”項目研究，為節(jié)省地面空間和提高系統(tǒng)氣密性，將兩條直徑5m、平行的管道和交通設施建設在地面以下的隧道中。為減少車體運行時所受到的氣動阻力，管道內被抽成壓強為0.01MPa的低壓狀態(tài)。發(fā)展真空管道式高速列車

2019年1月，TransPod公司宣布將在法國建設一條3km長的測試跑道TransPod吊艙的結構類似于航空噴氣式飛機機身。它們的前部有一個軸向壓縮機，用于將氣流轉向車輛后部，從而降低空氣阻力。磁懸浮列車推進是由線性感應電機進行的，完全電動，以減少目前運輸對化石燃料的依賴。發(fā)展真空管道式高速列車

我國在2013年完成了首條載人高溫超導磁懸浮車環(huán)形實驗線的建設，該項目位于西南交通大學牽引動力實驗室。并于2014年6月，搭建完成了國際上第一個集牽引、通訊、降壓測試為一體的真空管道高溫超導磁懸浮車實驗平臺“Super-Maglev”。開展了一系列真空管道高溫超導磁懸浮車動力學和氣動性能研究。隨后在2020年建造了一條長度為140m，直徑為4.2m的多功能低真空管道運輸系統(tǒng)的模擬實驗臺。發(fā)展真空管道式高速列車

當前，真空管道列車系統(tǒng)的發(fā)展正處于邁向工程化階段的關鍵環(huán)節(jié)，其可行性、經濟性和應用潛力還存在爭議，探索相關技術和提高效能的途徑需求迫切，是突破“認知”至“調控”的關鍵一環(huán)，破除這些疑問需要對其中的關鍵問題進行系統(tǒng)、完備的研究。發(fā)展真空管道式高速列車

感謝觀看THANKYOU發(fā)展新能源列車51混合動力列車氫燃料電池列車2軌道交通作為世界上主要的交通方式之一,以其全天候、快速、運力大、成本低、安全可靠等優(yōu)點,在經濟和社會的快速發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。雖然與其他交通方式相比,鐵路運輸對環(huán)境的影響相對較小,但火車的溫室氣體排放依然是顯而易見的。國際鐵路聯(lián)盟和歐洲鐵路基礎設施共同體決定在2030年減少30%的能源消耗和50%的二氧化碳排放,以幫助減少其對環(huán)境的影響，且軌道交通行業(yè)仍在尋求更綠色的能源。在面向碳中和的大背景下,目前國內外新能源動力列車的研究主流是混合動力模式列車以及氫燃料電池列車。一、混合動力列車

所謂混合動力，就是結合了多種能源儲存和轉換技術，既可以2套動力系統(tǒng)混合使用，也可以由單一動力系統(tǒng)獨立使用。當前鐵路運輸行業(yè)廣泛應用的2種列車混合動力模式分別為接觸網+蓄電池或柴油機+蓄電池的動力模式。馬來西亞近年來向中國中車訂購了一批采用超級電容與內燃動力混合的米軌動車組，超級電容提供大功率來輔助列車起動時的加速，降低廢氣排放。德國計劃在2038年之前,通過推廣接觸網-蓄電池混合動力列車,建設所需配套基礎設施，實現(xiàn)鐵路領域的廢氣排放量大幅降低的目標。日本東海鐵路于2019年研制了柴油機+蓄電池混合動力HC85系試驗列車,牽引電動機所需電能由柴油機和蓄電池通過列車制動時動能回收存儲的再生電能共同提供。一、混合動力列車

2008年,中國南車成功研制出了CKD6E5000型混合動力交流傳動內燃調車機車。2013年，中車長客公司率先開始研制混合動力動車組，現(xiàn)階段已試制了EEMU型AC25kV弓網+動力電池組混合動力列車和DEMU型AC25kV弓網+內燃牽引動力包+動力電池混合動力列車。2022年，中車資陽公司成功下線了首次商用的HXN6型柴電混合動力機車，采用動力電池組+柴油發(fā)電機組組成的混合動力,柴油發(fā)電機組作為輔助動力源為機車提供動力。一、混合動力列車

1.接觸網-蓄電池混合動力列車接觸網-蓄電池混合動力列車由牽引變流器、DC/DC變流器、動力電池箱、輔助電源箱及控制系統(tǒng)組成。列車的主電路從接觸網接收電力，通過DC/DC變流器轉換成DC600V供應給牽引電機，當蓄電池的荷電狀態(tài)較低時開始重新充電。其中，DC/DC變流器控制來自接觸網的所有電能，用于牽引、輔助動力單元和蓄電池，當蓄電池達到設計電壓上限時，牽引和輔助動力裝置的能量由接觸網提供。一、混合動力列車

2.柴油機-蓄電池混合動力列車該混合動力模式的列車須同時具備柴油機動力源和電動機電力源,具有串聯(lián)或并聯(lián)2種混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)混合動力模式下內燃發(fā)動機動力包產生的動力為列車行駛時的動力源，蓄電池根據(jù)車輛行駛所需功率的不同進行充放電，起到平衡串聯(lián)混合動力系統(tǒng)中的功率的作用；并聯(lián)混合動力模式下柴油機動力源和電動機電力源同時為車輛提供動力，分別通過變速器將產生的動力傳遞到車輪上。一、混合動力列車氫燃料電池是一種將存在于燃料（氫氣）和氧化劑（空氣）中的化學能直接轉化為電能的電化學裝置。作為一種高效、清潔、安靜的能源,氫氣生產、儲存和燃料電池技術的發(fā)展將在未來幾年的能源供應安全和供需平衡方面發(fā)揮關鍵作用。日本于2006年試研了全球第一輛采用氫燃料電池的E995系新能源列車,此后包括德國西門子在內的世界鐵路制造巨頭開始推進氫燃料列車的研發(fā)與試驗。阿爾斯通于2016年在德國國際軌道交通技術展覽會上首次展出以氫燃料電池為主動力源的CoradiaiLint列車,該型列車同時也是世界首列氫燃料電池低地板客運列車。JR東日本鐵路公司于2019年發(fā)布消息,將制造使用氫能源的FV-E911系燃料電池列車,并計劃在2024年投入商業(yè)試運行。二、氫燃料電池列車

2013年，我國第一輛由PEMFC電堆和永磁同步電機作為動力源的“藍天號”燃料電池機車在西南交通大學下線。2015年,中車青島四方公司采用PEMFC模塊、超級電容和鈦酸鋰電池組共同組成混合動力模塊，研發(fā)出了世界首列氫能源現(xiàn)代有軌電車，并于2019年在廣東佛山-高明線正式運營。二、氫燃料電池列車

氫燃料電池列車將氫燃料電池與蓄電池相結合作為驅動列車行駛的混合動力，首先向列車上的氫氣存儲罐中填充高壓氫氣，經管道向燃料電池輸送氫氣，經充分反應后，產生的