第六章_高速铁路与重载运输.ppt
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1、第六章高速铁路与重载运输第六章高速铁路与重载运输教学目的:教学目的:了解高速铁路发展;了解高速铁路的控制系统的原理;了解重载运输的概念和运输设备掌握高速铁路牵引动力与车辆;掌握重载列车的运输方式。第第六六章章高高速速铁铁路路与与重重载载运运输输第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路第一节第一节 高速铁路高速铁路一、概述一、概述 1、高速铁路的主要模式、高速铁路的主要模式(1)日本新干线模式日本新干线模式 即全部修建新线,旅客列车专用。即全部修建新线,旅客列车专用。(2)法国法国TGVTGV模式模式 即部分修建新线,部分旧线改造,旅即部分修建新线,部分旧线改造,旅客列车专用。客列车专用。(3)
2、德国德国ICEICE模式模式 即全部修建新线,旅客列车及货物列即全部修建新线,旅客列车及货物列车混用。车混用。(4)英国英国APTAPT模式模式 即既不修建新线,也不大量旧线改造,即既不修建新线,也不大量旧线改造,主要靠采用由摆式车体的车辆组成的动车组;旅客列车主要靠采用由摆式车体的车辆组成的动车组;旅客列车及货物列车混用。及货物列车混用。其他国家高速铁路:其他国家高速铁路:西班牙西班牙中国中国X2000、CRH 一、概述一、概述2、铁路按速度不同的划分标准、铁路按速度不同的划分标准(1)常速铁路常速铁路:100120kmh(2)中速铁路中速铁路:120160kmh(3)准高速铁路准高速铁路:
3、160200kmh(4)高速铁路高速铁路:200400kmh(5)特高速铁路特高速铁路:400kmh 以上以上但在但在85年国际铁路干线协议中规定:年国际铁路干线协议中规定:新客运专线为新客运专线为300公里,新客货公里,新客货混用型为混用型为250公里以上。公里以上。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路3、高速铁路的技术经济优势、高速铁路的技术经济优势(1)输送能力大:输送能力大:如新干线每3.5分钟发车间隔(2)速度快:速度快:上海到北京,全程1300公里,运行4.5小时左右,与飞机相近。(3)安全性好:安全性好:高速铁路42年来,基本没有出现过重大行车事故。安全性明显高于公路、航空。
4、(4)正点率高:正点率高:基本不受气候影响。日本97年平均晚点只有0.3分钟。(5)舒适、方便:舒适、方便:运行平稳、发车间隔小。(6)能源消耗低:能源消耗低:(7)环境影响轻:环境影响轻:(8)经济效益好。经济效益好。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路一、概述一、概述二、高速铁路基础设施二、高速铁路基础设施本部分内容自学主要了解高速铁路基础设施中的:线路标准:路基:桥梁:轨道结构:提示:提示:可通过与普通铁路相关设施的区别来进行了解学习。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路三、高速铁路牵引动力与车辆三、高速铁路牵引动力与车辆1、高速铁路轮轨牵引动力型式:、高速铁路轮轨牵引动力型式:
5、机车牵引方式动车组牵引方式注:动力来源一般采用电力牵引电力牵引。2、牵引动力的配置、牵引动力的配置集中配置于一端或两端:集中配置于一端或两端:分为传统的双机牵引方式和动车组方式。如:270公里/小时的中华之星电动车组,采用11节车辆编组,动车组由2节动力车和9节拖车组成产,前拉后推。再如“先锋号”交流传动电动车组,列车运营速度200Km/h,最高试验速度250Km/h。该电动车组由两个单元计6辆车组成,每3辆车组成一个单元,其中包含2辆动车和1辆拖车。分散配置:分散配置:分为完全分散完全分散模式和部分分散部分分散模式。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路3、传动方式:、传动方式:主要分为直
6、流电机牵引直流电机牵引模式和交流电机牵引交流电机牵引模式:第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路国别列车名称电传动方式时间国别列车名称电传动方式时间日本0系列直流1964德国ICE交流异步1991日本100系列直流1985法国TGVPSE直流1983日本300系列交流异步1991法国TGVA交流同步1989意大利ETR450直流1988法国TGVN交流异步1995意大利ETR500交流异步1992瑞典X2交流异步1990三、高速铁路牵引动力与车辆三、高速铁路牵引动力与车辆4、高速铁路车辆、高速铁路车辆高速车辆与普通车辆相比,主要区别如下:(1)车体轻:一般为10T左右,比普通客车轻34T(2
7、)车体外形为流线型:减少空气阻力;(3)车体密封性好:减少车内气压变化(4)隔音效果好:(5)高速运行稳定性好,曲线通过能力强(6)制动方式多种方式同时使用:(7)部分车辆采用摆式车体注:在高速列车中,基本是不特别把机车区分出来的。注:在高速列车中,基本是不特别把机车区分出来的。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路三、高速铁路牵引动力与车辆三、高速铁路牵引动力与车辆四、高速铁路信号与控制系统四、高速铁路信号与控制系统采用ATC(自动运行控制系统)(自动运行控制系统)和CTC(调度集中系统)(调度集中系统)ATC可分:分:ATO(自动驾驶系统)(自动驾驶系统)ATP(超速防护系统)(超速防护
8、系统)ATS(列车自动监控系统)(列车自动监控系统)高速铁路与普通铁路信号不同处主要有:(1)设置了综合调试系统,对列车运营实行集中控制;(2)取消传统的地面信号,采用列车运行控制系统;(3)采用计算机网络传输和交换行车、旅客等相关信息。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路高速铁路自动运行控制系统(ATC)按固定闭塞调整运行间隔,采用“速度速度距离距离”模式曲线模式曲线控制技术,模式曲线需有三种信息:前方列车距离、运行线路数据、列车制动性能。“速度速度距离距离”模式曲线控制方法原理:模式曲线控制方法原理:根据来自地面的信息和前方开通闭塞分区求得距前方列车所占用的闭塞分区轨道电路入口点的距离
9、,再和车上所存储的线路数据、列车制动性能、最高允许速度等参数,实时计算出列车容许运行的速度,得出该列车在距离前行列车闭塞分区分界点的“速度距离”模式曲线,列车运行速度不能超过该曲线所容许的速度。当列车超速时,ATC自动加大制动力,速度下降到正常时,自动缓解。四、高速铁路信号与控制系统四、高速铁路信号与控制系统第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路五、磁悬浮铁路五、磁悬浮铁路1、磁悬浮原理、磁悬浮原理磁悬浮的原理:磁悬浮的原理:利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起,使整个列车悬浮在线路上,利用电磁力导向,直线电机将电能直接转换成推进力而推动列车前进。它不同于普通铁路列车的主要特征:主要特
10、征:是不使用车轮,而是依靠电磁作用力把车辆悬浮在轨道上方,除了空气摩擦之外,没有轮轨接触所带来的阻力。其次,磁悬浮列车的推动力来自于直线电机,它的动力直接产生于列车和轨道之间,它高速行驶时就像一架超低空飞行的飞机,其时速可达到5001000千米。磁悬浮列车高速、安全、平稳,不污环境、节省能源,是一种理想的交通工具。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路2、分类:、分类:按悬浮力不同分推斥式和吸力式。按电磁铁的使用方式不同分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型(常导型也称常导磁吸型(EMS):):以德国德国高速常导磁浮列车transrapid为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理
11、将列车悬起,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400500公里,适合于城市间的长距离快速运输。超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型(超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型(EDS):以日本日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上。这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者,全力投入高速超导磁悬浮技术之中。五、磁悬浮铁路五、磁悬浮铁路第第六六章章第第一一节节高高速速
12、铁铁路路五、磁悬浮铁路五、磁悬浮铁路3、我国磁悬浮:、我国磁悬浮:1982年国防科技大学在国内率先开始磁悬浮技术的研究。十几年来,对低速磁浮列车的悬浮、导向、推进等关键技术的基础性研究,初步掌握了低速磁浮稳定悬浮的控制技术。1989年,国防科技大学试制成长1.2米,宽和高各为0.5米,重量为110公斤的磁浮车实验模型。打开操纵开关,车体便自动悬浮起来,感应式直线电机驱动样车前进,速度为每小时36公里。1994年,西南交通大学又成功地进行了4个座位、自重4吨、悬浮高度为8毫米、时速为30公里的磁浮列车试验。此后,由铁道部科学研究院主持,长春客车厂、中国科学院电工研究所、国防科技大学共同研制的长为
13、6.5米、宽为3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单转向架磁浮试验车在铁科院室内磁浮实验线路上试验成功,并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定。为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础,填补了我国在磁浮列车技术领域的空白。2001年1月3日,世界第一辆载人高温超导磁悬浮实验车在成都西南交通大学研制成功。该车采用国产高温超导块材,底部3毫米厚的车载薄底液氮低温容器连续工作时间大于小时,悬浮净高23毫米,加速度米/秒,悬浮总重量530公斤,可载5人。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路五、磁悬浮铁路五、磁悬浮铁路4、目前存在的技术问题:、目前存在的技术问题:尽管磁悬浮列车技术有上述的许多
14、优点,但仍然存在一些不足:(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施,断电后磁悬浮的安全保障措施,尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验;(2)常导磁悬浮技术的悬浮高度悬浮高度较低,因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高;(3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响。强磁场对人体与环境都有影响。第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路五、磁悬浮铁路五、磁悬浮铁路六、高速列车新技术六、高速列车新技术1、高速“子弹”列车2、“行星”
15、列车3、水下列车4、飞行列车第第六六章章第第一一节节高高速速铁铁路路第二节重载运输第二节重载运输一、重载运输定义一、重载运输定义简单:重载运输是指开行5000T及其以上重量列车的运输方式。详细:国际重载协会认为,重载铁路必须满足以下三条标准中的至少两条:经常、定期开行或准备开行总重至少为5000吨的单元列车或组合列车;在长度至少为150公里的线路区段上,年计费货运量至少达2000万吨;经常、正常开行或准备开行轴重25吨以上(含25吨)的列车第第六六章章第第二二节节重重载载运运输输二、重载列车的运输方式二、重载列车的运输方式 1.整列式重载列车整列式重载列车:单机或多机牵引,与普通列车相似2.组
16、合式重载列车组合式重载列车:将两列开往同方向列车首尾相连运行。3.单元式重载列车单元式重载列车:相当于直达式列车,中间不进行解编作业。第第六六章章第第二二节节重重载载运运输输三、重载运输设备三、重载运输设备1、重载铁路线路技术标准、重载铁路线路技术标准 由于重载运输的列车重量往往在5000吨以上,按目前每节车载重60吨计算,大约需要80多节,连接起来有1公里多长。所以停靠重载列车的车站站线有效长度车站站线有效长度基本要达到1050米,最好达到1700米。重载列车拉得多,爬坡自然困难,因此线路的最大坡度线路的最大坡度一般空车一般空车方向方向1230,重车方向,重车方向410。我国大秦线重:我国大
17、秦线重:4,空:,空:12。因为载重量大,一般的轨道无法承载,必须铺设或更换每米重60公斤以上的高强度钢轨高强度钢轨,并配套同等强度的其它轨道构件。在有条件的线路地段,尽可能地铺设全断面淬火钢轨无缝线路,采用弹性扣件、硬质碎石道床、钢筋混凝土轨枕以及强化路基等。因为载重量大,列车通过曲线时轮轨侧压力大、偏磨严重,故需加大曲线半径,国外一般4001200m,困难地段可取300m。第第六六章章第第二二节节重重载载运运输输2、重载机车车辆、重载机车车辆(1)、对牵引动力的要求除美国和加拿大主要采用内燃牵引外,绝大多数国家均采用电力牵引。部份重载列车采用多机牵引,机车合理布置在前部或中部,多机间实行微
18、机联控,保证合适的牵引力和制动力。(2)、对重载运输车辆的要求应采用载重量大、强度高、自重系数小、制动性能好、可靠的车钩缓冲装置的大型四轴货车。第第六六章章第第二二节节重重载载运运输输三、重载运输设备三、重载运输设备3、重载单元列车的装卸设备、重载单元列车的装卸设备重载单元列车:是把装、运、卸形成一套完整单元体系,即整个列车在同一站装车后,把列车作为一个整体,中途不更换机车、不解体的远距离运输,到站后卸货,并且在装车站要有与之配套的装卸机具和站内线路。(1)单元列车的装车站装车站线示意图(2)单元列车装车系统在装车点应设有高速定量装车系统。(3)单元列车卸车系统按列车编组的车型不同,卸车主要采
19、用漏卸式和翻卸式。第第六六章章第第二二节节重重载载运运输输三、重载运输设备三、重载运输设备练习题:练习题:1、世界上第一辆正式运营的高速列车是年国。一般我们把时速超过的称为高速铁路。2、高速铁路主要有四种修建模式,它们是日本的模式,法国的模式,德国的模式和英国的模式。3、高速铁路的牵引动力的配置方式主要有、三种。4、目前高速铁路使用的制动方式有、。5、在高速列车的控制系统中,下列字符的含义是:ATC,ATOATP,CTCATS6、我国普通列车信号是以信号为主,以信号为辅的方式,而高速列车以信号为凭证,采用模式曲线控制方式。7、磁悬浮的原理是。8、磁悬浮根据电磁铁的使用方式可分为型和型,分别属于
20、电动型悬浮和电磁型悬浮。其中能使车辆浮起1015cm的是型,日本主要采用的是型。9、重载运输是指。重载列车的运输方式可分为式重载列车、式重载列车、式重载列车三种。其中机车固定编挂,固定回空的运输方式为式重载列车。第第六六章章练练习习题题练习答案:1、1964年、日本、200公里2、新干线模式、TGV模式、ICE模式、APT模式3、牵引动力集中配置一端、牵引动力集中配置于两端、牵引动力分散配置4、闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动、电磁涡流制动、电磁轨道制动。5、ATC(列车自动运行控制系统)、ATO(列车自动驾驶系统)、(列车自动驾驶系统)、ATP(列(列车超速防护系统)、车超速防护系统)
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