中国高速铁路技术体系

从世界高铁发展谈 中国高速铁路技术创新,组名：像高速动车一样微笑 组长：杨乾丽 主讲人：运输-陈斌昌 2012年11月24日,第一部分 铁路技术创新的背景 第二部分 主要成果与技术体系 第三部分 技术发展面临的挑战 第四部分 结论,第一部分 铁路技术创新的背景,面临世界能源资源紧缺和环境恶化的现实，铁路作为节能环保的绿色交通工具，通过采用高新技术，已显示出越来越多的优越性，正处于从低谷走向复兴的重要历史阶段。,世界铁路复兴的时代已经来临,国外高速铁路的发展,世界高速铁路发展概况,1964年10月1日日本东海道新干线诞生，高速铁路的里程碑，一扫铁路“夕阳工业”的说法，使铁路复苏，拉开了高速铁路修建的序幕。,世界高速铁路发展概况,1825年世界第一条铁路运营 1903年德国列车试验速度达到203 km/h 1955年法国列车试验速度达到330 km/h 1964年日本新干线开通，最高运营速度210 km/h 1983年法国TGV投入使用，最高运营速度270 km/h 1988年德国ICE试验速度达到406 km/h 1990年法国TGV列车最高试验速度达到515.3 km/h 1991年德国ICE投入使用，最高运营速度270 km/h 2007年法国TGV列车最高试验速度达到574.8 km/h,世界高速铁路之日本新干线,从1964年第一条新干线开通以来，日本对新干线高速铁路进行多次重大技术改进和革新。平均时速早在90年代初就已经达到230公里/小时，在世界独占鳌头。作为世界高铁的领路人，日本新干线拥有目前最为成熟的高速铁路商业运行经验近50年没有出过任何事故，号称“世界安全线”。,世界高速铁路之德国ICE,1982年5月13日，原联邦德国铁路决定修建高速铁路。1 9 8 2 年8 月试制ICE（Inter City Express）试验型城际快车。1988年5月，ICE/V型试验列车创造了406km/h的高速动车组速度记录。目前，德国ICE高速列车多项技术被许多国家广为引用或借鉴，成为高铁界的后起之秀。,世界高速铁路之法国TGV,TGV是法文“高速”的缩写，法国在发展高速列车方面一直居世界领先地位，创下了轮轨技术的两个世界纪录。1990年创造了每小时515.3公里的世界最高时速纪录。2007年4月3日，在一条商业运营线铁路进行了TGV试验，列车时速达到574.8公里。,铁路是国家重要基础设施、国民经济大动脉和大众化交通工具，在我国经济社会发展中具有重要作用。,我国铁路发展规划,我国铁路发展规划第一人,今日之世界，非铁道无以立国。交通为实业之母，铁路又为交通之母，国家之贫富可以铁道之多寡而定之，地方之苦乐可以铁道之远近计之，铁路常为国家兴盛之先驱，人民幸福之源泉也。 孙中山,早在1912年孙中山在建国方略之二（实业计划）就草拟了一份详细的修筑全国铁路的计划，规划的全国铁路网总长度达10万英里。,2004年1月，国务院常务会议审议通过了我国历史上第一个中长期铁路网规划。 2007年10月在综合交通网长期发展规划中，对铁路网总体规模进行了调整。 2008年再次补充完善，完成了最近一次调整。 按照规划，到2020年我国新建高速铁路将达到1.6万公里，铁路网规模增加到12万公里以上。,中长期铁路网规划调整完善,中长期铁路网规划,这是国务院批准的第一个行业规划，也是截至2020年我国铁路建设的蓝图：到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率分别达到50%和60%以上，修建客运专线1.6万公里，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。,调整部分： （1）铁路营业里程由10万公里调整为12万公里； （2）客运专线由1.2万公里调整为1.6万公里； （3）电化率由50%调整为60%。,中国铁路六次大提速,1997年4月1日，我国铁路第一次大提速，拉开了铁路提速的序幕。 1998年10月1日，我国铁路第二次大提速，列车最高时速达到160公里。 2000年10月21日，全国铁路第三次大提速，针对我国的西部内部。 2001年10月21日，我国铁路第四次大提速。 2004年4月18日，我国铁路第五次大提速， 全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速65.7公里。 2007年4月18号，第六次全国铁路大提速，高速动车组陆续上线运行。,中国高铁时代的到来,高速铁路：（高铁） 武广高铁、郑西高铁、沪宁高铁、沪杭高铁、京沪高铁等 客运专线：（客专） 秦沈客专、石太客专、京沪客专、京沈客专、哈大客专等 城际铁路：（城际） 京津城际、昌九城际、沪宁城际等,高速铁路：既有线时速大于200公里，新线时速大于250公里。,第二部分 主要成果与技术体系,近年来开通运营的时速350公里的京津城际铁路、武广和郑西高速铁路，时速250公里的石太、胶济、合宁、合武及东南沿海高速铁路，集中展示了我国高速铁路科技创新的成果。,京津城际铁路最高运营时速350公里，最高试验速度为394.3km/h，采用大容量、高密度公交化的运输组织模式，大量开行动车组列车，全程直达运行时间30分钟，列车最小行车间隔3分钟。 京津城际铁路运营速度达到世界第一，节能环保、运输能力、综合舒适度等方面处于世界领先。,武广高速铁路全长1068.6公里，其中路基323公里、桥梁684座468公里、隧道226座177公里，桥隧比66.7%。,武广高速铁路桥梁和隧道技术创造多项世界第一；动车组、列控、节能环保技术均处于世界一流水平；运输组织世界最优。,郑西高速铁路穿越豫西山地和渭河冲积平原,南倚秦岭,北临黄河,沿线80%区段为黄土覆盖, 桥梁和隧道长度占全长的59.75%，湿陷性黄土地区施工是高速铁路建设的技术难题。,京沪高速铁路，简称京沪高铁客运专线，全长1318公里，设计速度为300km/h，2011年6月30日通车，北京到上海最快只需4时48分，温家宝总理主持通车典礼。 2010年12月3日，在京沪高铁试运营试验中，国产“和谐号” CRH380A高速动车组最高运行时速达到486.1公里，中国高铁再次刷新世界铁路试验最高速。,高速铁路工务工程的特点 采用基床和路基强化技术、无碴轨道、无缝道岔、跨区间超长无缝线路等。 提高平顺性和刚度均匀性，减少维修量，满足旅客舒适度要求。 大量采用高架线，以桥代路。 解决与既有公路、道路立交，节约宝贵土地，减少拆迁，适应复杂地形、地貌、地质情况，有效控制工后沉降。,工务工程技术创新,京津城际铁路采用双线混凝土箱梁高架桥，桥梁占全线总长87%，实现了与公路全立交，有效控制了工后沉降。,郑西高速铁路在湿陷性黄土地区开展了大量地质处理和沉降控制试验研究。,武广高速铁路成功研制了18号高速道岔、扣件和钢轨伸缩调节器；突破了岩溶地基处理和地基填筑技术，有效控制了工后沉降；首次实现了大跨度钢桥铺设无砟轨道。,车站建筑充分体现功能性、系统性、先进性、文化性、经济性。 系统考虑车场、站房、广场、轨道交通及其他公共交通，构建以人为本、可持续发展的综合客运交通枢纽。,北京南站,良好的高速弓网匹配； 动车组自动过分相； 供电可靠、稳定； 免维护、少检修、抵御自然环境侵害强； 供电能力满足高速度、高密度、大功率； 具有综合一体化远程监控能力。,高速铁路牵引供电具有以下特点,牵引供电技术创新,京津城际铁路接触线张力为27kN，武广高速铁路接触线张力为30kN，有效提高了接触网振动传递波速、控制了接触线动态抬升。 列车速度350km/h，受电弓滑行速度100m/s。,高速铁路弓网匹配,德国、日本和法国现有的三种高速列控系统自成体系，相互不兼容，技术不开放。 欧洲铁路欧盟为实现各国铁路互联互通，确定了欧洲铁路列车运行控制系统统一的技术平台，即ETCS 。其中，基于GSM-R无线传输的ETCS2用于高速铁路，现已成功投入商业运营，代表未来高速列车运行控制技术的发展方向。,国外高速铁路列控系统发展趋势,通信信号技术创新,列控中心,车站联锁,调度中心CTC,轨道 电路,应答器,道岔,信号机,车载 设备,系统组成,CTCS-2级列控系统通过轨道电路和应答器为列车提供控车信息，由轨道电路提供行车许可。用于提速既有线和时速250公里高速铁路。,CTCS-2列控系统介绍,调度中心CTC,信号机,道岔,中央联锁,车载 设备,列 控 中 心,区域联锁,应答器,带灯停车牌,现场控制单元,轨道电路,系统组成,CTCS-3D列控系统通过轨道电路和应答器提供控车信息，闭塞分区入口设置有源应答器，由应答器提供行车许可。用于京津城际铁路。,CTCS-3D列控系统介绍,京津城际铁路采用GSM-R数字专用移动通信系统，全线单网交织覆盖，实现了移动话音通信和无线数据传输。 武广、郑西高速铁路实现了GSM-R数字专用移动通信系统，车地双向无线传输列车运行控制信息。,GSM-R无线通信,高速铁路是当今世界高新技术的集成，是国家科技实力和综合实力的集中体现，高速动车组是高速铁路的核心装备之一。 高速动车组普遍采用了轻量化铝合金车体、高可靠性无摇枕转向架、大功率交直交牵引传动、微机控制的电空联合制动、基于计算机和网络技术的列车控制和旅客信息系统等。,高速动车组技术创新,CRH1型动车组,主要用于广深线、浙赣线城际间的中短途运输，牵引功率5300kW，5动3拖，定员670人。适用中长途运输的16辆编组动车组即将下线。,CRH2型动车组,主要用于北京以南地区，牵引功率4800kW，4动4拖，定员610人。16辆编组动车组已上线运营。,CRH2-300型动车组,牵引功率8208kW，6动2拖，定员610人，最高运营时速350公里。,CRH3型动车组,牵引功率8800kW，4动4拖，定员556人，最高运营时速350公里。,CRH5型动车组,主要用于东北和华北地区，牵引功率5500kW，5动3拖，定员622人。,CRH380A型动车组,CRH380A型动车组为动力分散式、交流传动的电力动车组，其中8辆编组的动车组被命名为为CRH380A，而16辆编组的动车组被命名为CRH380AL，最高营运速度380公里/小时。,CRH380B型动车组,CRH380B型动车组由北车集团制造，其中短编组动车为CRH380B，而长编组动车为CRH380BL，最高营运速度380公里/小时。,CRH3型动车组,ICE3型动车组,车体由2.9米加宽到3.3米，断面面积9m2增加到11.4m2，二等车座椅23布置，定员增加100余人。,宽车体技术创新,CRH3型动车组4动4拖，由两个动力单元组成。起动牵引力300kN，轮周功率8800kW。,牵引系统组成,宽敞舒适的客室环境,调度指挥,坚持路网完整性和调度集中统一指挥，建立以北京、上海、武汉、广州为中心的调度指挥系统，构建运营调度技术体系，实现高速铁路运营调度现代化。,运营调度技术创新,引导揭示系统,客运服务技术创新,高铁玫瑰,京津城际铁路采用自主研制的高速综合检测列车定期检测，利用先进的检测手段对线路、牵引供电、通信、信号等基础设施进行综合检测和评估。,综合检测技术创新,设施检测自动化、综合维修一体化、维修手段机械化 维修效率高，运营成本低,综合维修技术创新,三枕捣固车,20头道岔打磨车,AHM800型路基处理车,第三部分 技术发展面临的挑战,美国铁路一公里埋着一个华工尸体（太平洋铁路） 一根枕木一条命、一颗道钉一滴血（滇越铁路） 中国高铁一公里埋着一卡车人民币,高铁投资大、耗资大,2008年北京奥运会基础设施投资2000亿人民币 地铁线路从54200km,约146km 地铁造价 4亿/Km,缺乏核心技术依托,日本新干线日本川崎重工 法国TGV法国阿尔斯通 德国ICE德国西门子 加拿大铁路加拿大庞巴迪,我国引进了法国阿尔斯通公司的技术到长春轨道客车股份有限公司，日本川崎重工的技术到南车，加拿大庞巴迪公司的技术到青岛BSP公司，德国西门子公司的技术到唐山机车车辆厂，从此“和谐号”动车组从此驶入了百姓的生活中。,铁路发展的新特点,从2003年到2012年，是我国铁路建设规模最大的时期，完成这些建设任务，发达完善的铁路网将初具规模。突出特征是规模大、标准高。,从2003年到2012年，是我国铁路科技进步最快的时期，经过不懈努力，我国技术装备将基本达到世界先进水平。铁路技术创新的突出特征是创新步伐大、范围广，装备更新快、数量大。,到2012年，1.3万公里高速铁路将投入运营，目前我国已成为高速铁路营业里程最多的国家，建立完善安全高效运营的技术支撑体系任务十分艰巨。,中国客货运量很大 给铁路运输组织带来新的困难,中国以世界7%的耕地养活了占世界22%的人口。 中国以世界6%的铁路里程完成了占世界25%的运输工作量。,2008年铁道部统计中心： 机车拥有量 18437台 客车拥有量 45076辆4.5万辆 货车拥有量 591793辆60万辆 全路客运量 146193万14亿人 全路货运量 330354万吨33亿吨 全路客运周转量 7778.6亿人公里 全路货运周转量 25106.29亿吨公里,第四