《高速公路概论》PPT课件.ppt

高速铁路概述,主讲人：戚昌宪,目录,第一节 高速铁路概论 第二节 中国高速铁路发展历程 第三节 我国高速铁路发展现状 第四节 电气化铁路的组成 第五节 高速列车的分类及概念,第一节 高速铁路概述,1火车的发明,1825年9月27日，世界上第一条行驶蒸汽机车的永久性公用运输设施，英国斯托克顿达灵顿的铁路正式通车了。在盛况空前的通车典礼上，由机车、煤水车、32辆货车和1辆客车组成的载重量约90吨的“旅行”号列车，由设计者斯蒂芬森亲自驾驶，上午9点从伊库拉因车站出发，下午3点47分到达斯托克顿，共运行了31.8公里。,2电气化铁道的出现,1879年5月31日，在德国柏林举行的世界贸易博览会上，由西门子（ SIEMENS ）建造并展出了世界上第一条电气化铁路，这条铁路只有不足600米长，采用两轨道间设置第三轨的供电方式，电压DC100V，牵引功率3马力，时速只有4英里/小时，牵引三节车厢，最多可以搭乘30名旅客。 但是他开创了新的牵引方式电气化铁道诞生。,1881年5月，德国在柏林近郊的利希特菲尔德修建的一条长2.45km的电气化铁路投入运行，这是世界上第一条商业运行的电气化铁路，开启了铁路电力牵引的新时代。20世纪初期，电气化铁路在世界各地得到迅速发展。,3高速电气化铁路时代的到来,1964年9月1日，世界上第一条高速电气化铁路东京到大阪的新干线在日本建成通车，该段铁路采用交流60Hz，25KV供电制。最高时速210KM/h（目前运行速度270KM/h)东京到大阪的运行时间从过去的6小时30分钟缩短为3个小时。拉开了高速电气化铁道建设的新篇章。,3高速电气化铁路 时代的到来,20世纪初，德国列车试验速度达到了时速209.3km 1995年法国创造了时速331km的试验速度。此后，试验速度不断被刷新。 1981年2月法国的试验速度提高到380km 1988年5月德国把试验速度提高到时速406.9km 半年后法国又达到482.4km 1991年5月法国的试验速度先后达到了时速10.6km和515.3km，创造了世界记录。 2007年4月3日法国进行超高速列车（TGV）最新型 “V150”列车的行驶试验，时速达到574.8 公里，创下新的有轨铁路行驶世界纪录。,（1）日本 从1972年3月至2002年12月，先后建成投入运营的有山阳新干线、上越新干线、北陆新干线。投入运营的5条新干线营业里程合计2048.8km，最高时速270300km；运输模式为客运高速，新干线与既有铁路不兼容；客运公司新干线间既有列车跨线跨界运行，又有不出公司管界运行（如在东京站旅客换乘）两种模式。,4.国外高速铁路现状,（2）法国 巴黎和里昂是法国最大的两大城市，连接两座城市的TGV东南线于1981年（南段）和（北段）分别投入运营。最高运行时速达到270km。巴黎到里昂390km，旅行时间仅为2小时，比过去缩短一半。 从1989年9月至2001年，先后建成投入运营的高速铁路有大西洋线、东南延伸线、北方线、巴黎东环线和地中海线。投入运营的6条高速铁路营业里程合计1576km，最高运行时速270300km，运行模式为客运高速、高速铁路与既有铁路兼容。,（3）德国 第一条高速铁路是汉诺威维尔茨堡、曼海姆斯图加特。汉诺威维尔茨堡线路全长327km，1973年开始动工，1987年完成94km并投入部分使用，1991年全部投入使用。曼海姆斯图加特全长107km，其中新线99km，1976年开始动工，1991年投入使用。ICE列车在保证中途停站不变的情况下，使曼海姆斯图加特的旅行时间缩短为原来的68%，使法兰克福到斯图加特的旅行时间缩短到原来的64%。 从1998年9月至2002年8月，先后建成柏林汉诺威、科隆至法兰克福线。投入运营的4条高速铁路营业里程合计917km，最高运行时速250300km，高速铁路既有客运专线，又有客货共线运行模式。几条高速铁路主要技术条件比较：本世纪初投入运营的是高速客运专线，新建部分全部采用无碴轨道，桥隧比例增大，线路最大坡度、最大允许超高和欠超高、缓和曲线长度等技术参数加大，最小曲线半径适量缩小，同是8辆编组动车组，动力车最大功率增至8000kW，列车运行控制采用改进型LZB。,（4）其它国家 西班牙第一条高速铁路是马德里塞尔维亚，全长471km。1987年10月动工新建，1992年4月投入运营。线路设计时速300km，列车最高运营时速270km。由于高速线的开通，马德里塞尔维亚的旅行时间由原来的5小时45分钟缩短到2小时15分钟。2003年开通马德里莱里达线。投入运营的高速铁路营业里程合计952km。 意大利罗马至弗罗伦萨是其第一期高速铁路，为既有线改造而成。既有线建于100年前，总长316km，坡度大、小半径多，成为意大利铁路南北干线中的瓶颈区段。该线1992年完工，线路设计时速250km。罗马至那波利，采用ETCS2列控系统，2006年1月12日后商业运营，时速300km。被认为是欧洲铁路跨国运输发展的一个里程碑。 英国海峡隧道与伦敦连线109km，已建成运营时速300km隧道至法克汉站74km。 比利时88km。韩国首尔至釜山412km，已建成运营首尔至大邱段一期工程，时速300km。,世界主要国家电气化铁路统计表,单位：万公里,曹建猷，铁道电气化工程技术专家、教育家。铁道牵引电气化与自动化学科的创始人。长期从事铁道电气化与计算机科学的教学和研究，为中国铁道电气化建设培养了大批技术骨干。在制定我国铁道电气化采用“单相工频交流电压制”决策和在牵引供电系统的理论研究上，作出了突出的贡献。,5我国电气化铁道的发展,5我国电气化铁道的发展,我国第一条电气化铁路是宝（鸡）成（都）线宝鸡凤州段，正式通车于1961年8月15日正式交付运营，从此揭开了我国电气化铁路建设的序幕。,5我国电气化铁道的发展,2002年11月27日，“中华之星”在秦沈客运专线综合试验中，成功创造了中国铁路的最高速度321.5km/h。,第二节 中国的高速铁路发展历程,1993-2003年，铁路五次大提升，旅客列车时速从80公里提高到160公里，在高速技术方面做了大量探索和研究。 2006年-2007年，中国铁路实施了第六次大提速，中国铁路系统掌握了既有线提速200-250公里的成套技术。 2005-2008年：京津城际高速铁路，系统解决了制约速度的一系列技术难题，最高运营时速提高至350公里； 2008-2011年：武广、郑西、哈大等客运转衔持续运营时速350公里。 2011年6月30日京沪高速铁路正式开通运营。它的建成使北京和上海之间的往来时间缩短到5小时以内。京沪高速铁路最高运营时速380公里。 2008年8月1日，我们国家第一条时速350公里的高速铁路京津城际铁路开通运营，标志着我国系统掌握了时速350公里的高速铁路成套技术，我国高速铁路技术从此跨入了世界的先进行列。,京沪高铁: 京沪高速铁路于2008年4月18日开工，从北京南站出发终止于上海虹桥站，总长度1318公里，总投资约2209亿元。全线纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。是新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路。2011年6月30日正式开通运营。它的建成使北京和上海之间的往来时间缩短到5小时以内。2011年12月12日起，京沪高铁将增加运力，高峰期每日开行动车组列车92对。,京沪高铁 列车最高时速可达380km/h,世界上里程最长的高速铁路武广高铁 全程1068.6km 时速可达350km/h,合蚌高铁: 线路起于京沪高速蚌埠南站，经过北城站以及水家湖站，终点在合肥火车站，线路全长130.67公里，在合肥境内的近80公里。合蚌客专北连正在建设的京沪高速铁路，南接合肥铁路枢纽与合宁、合武、合福铁路相衔接，是京沪高速铁路与沪汉蓉快速客运通道间快速连通线，也是京福铁路的重要组成部分，将构成合肥北上的快速通道。已于2009年1月9日正式开工 ，线路设计行车速度为350公里/小时。,我国CRH动车组的现状和特点,CRH（China Railway High-speed）,200km/h级别 CRH1 CRH5 CRH2-200,300km/h级别 CRH3 CRH2-300,从法国、德国、日本、加拿大等国引进先进动车组技术，铁道部引导组织铁路机车车辆生产企业、科研单位，联合了一批高校，以掌握核心技术为目标，把原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新结合起来，以产、学、研为一体开发制造了CRH系列动车组,姓名 CRH1 产地 庞巴迪-四方-鲍尔 原型 庞巴迪Regina 能力 定员（人）：670 最高运营速度（km/h）：200 最高试验速度（km/h）：250,姓名 CRH2 产地 南车四方（联合日本财团） 原型 日本新干线E2-1000 能力 定员（人）：610 最高运营速度（km/h）：200 （具备提速到300km/h的条件） 最高试验速度（km/h）：250,姓名 CRH3 产地 唐山+长春 原型 德国西门子公司ICE3 能力 最高运营速度（km/h）：330 最高试验速度（km/h）：380,姓名 CRH5 产地 北车集团长客股份公司 原型 法国阿尔斯通 能力 定员（人）： 602+2（残疾人） 最高运营速度（km/h）： 250 （具备提速到300km/h的条件） 最高试验速度（km/h）：250,CRH380-A,CRH380-B,CRH380-C,技术先进采用标准先进模块化设计,流线型车头和圆滑鼓形断面车体、高速无摇枕转向架,轻量化设计的铝合金或不锈钢车体,先进的计算机网络控制技术,成熟的大功率交流传动技术和国际上最先进的元器件,高强度铝合金和不锈钢车体，确保了整车的安全性,大容量的密接式车钩缓冲装置，可以有效地缓冲各种冲击能量,大量采用的计算机技术，完善的列车网络控制系统,便于实现信息化管理,完备的故障导向安全措施，无需人为干预，提高了动车组运用的安全性,安全可靠信息化管理 自诊断功能,高速转向架 平稳,全自动恒温空调系统 温湿恒定,气密性车体结构 最大限度降低噪音,自动的压力保护装置 保证舒适度,乘坐舒适设施人性化特殊旅客特殊服务,卫生环保、低噪音、污物垃圾不污染沿线,CRH 系列动车组的车内装饰和化工材料全部符合国内和国际环保规定的要求。卫生间便器污物均集中收集排放，不对沿线造成任何污染。由于采用了大量降低噪音的新技术，有效地降低了动车组车内外的噪声，减少了对环境的噪音污染。,CRH动车组的局限性 高铁投资巨大，收益压力大 客源适用局限性 在人口稠密区占用大量土地资源,高速铁路投资巨大，投资收益的压力自然也大,京沪高铁 建设投资预计超过2000亿元 年收益3050（亿元） 2000/50=40（年）,要建设1.6万公里以上高速铁路系统建设将预计需要多达5万亿元的投资，这使铁路部门面临巨大经营压力。,高昂的建设成本与维修成本决定客源主要为:高端的商务、公务人群,票价：大幅度地高于普通列车； 与打折机票相差无几 时间：比普通列车缩短1/3左右， 远慢于飞机,对于各个阶层,高铁都不是最佳选择,桥梁长度约1140km，占正线长度86.5%；隧道长度约16km，占正线长度1.2%；路基长度162km，占正线长度12.3%；全线铺设无砟正线约1268公里，占线路长度的96.2%。有砟轨道正线约50公里，占线路长度的3.8%。全线用地总计5000km2 施工工艺录像,随着全球经济的高速发展，国外高速列车先进技术的应用与研发强劲不衰。为降低成本和提高市场竞争力，各国都更加重视对铁路机车车辆的技术改造，打造自己的品牌，以在世界上占有立足之地。当今世界高速铁路机车呈现出多元化的局面，既有传统的高速列车制造强国，也有不少新兴的高速列车制造国。 在国外高速列车中，比较知名的有日本的新干线700系列，法国的TGV,欧洲之星，德国的ICE,意大利的ETR系列等,第三节 我国高速铁路的发展现状,我国高铁铁路发展大致可以分为两个阶段：第一阶段，1990年至2007年，期间全国铁路五次大提速，技术上对引进的德、日、法高速动车组进行了消化吸收； 第二阶段，2008年至今，以中国高速列车自主创新联合行动计划的启动实施为标志，高铁产业进入自主创新的阶段。依托科技部和铁道部联合开展的中国高速列车自主创新联合行动计划和“十一五”国家科技计划项目，我国已建立了以政策为指导、市场为导向，以企业为主体、产学研用相结合的科技创新模式；以高速列车设计制造企业为龙头，联合国内多家高校、科研院所及高速列车零部件配套企业，发挥各自优势科技资源和产业资源，分工协作，突破高速列车关键技术，构建起高效的高速列车技术创新机制，使我国高速铁路发展技术创新进入到一个新的阶段。,第三节 我国高速铁路的发展现状,2015年是铁路“十二五”规划的收官之年。2015年全国铁路完成固定资产投资8200亿元人民币，新增铁路运营里程9000多公里，新开工61个项目。从2011年开始，中国铁路固定资产投资从5863亿元快速增长至8000亿元，其中较大比重投入到高速铁路领域，2016年铁路固定资产投资仍将保持8000亿规模。,第三节 我国高速铁路的发展现状,我国高速铁路网始建于2004年，第一条高铁线路京津城际铁路于2008年8月通车，从此成为铁路投资重中之重，2015年以高速铁路为主骨架的快速铁路网将基本建成，总规模达4万公里以上，其中高速铁路通车里程达到1.9万公里，较2012年翻了一番，与其他铁路共同构成的快速客运网可基本覆盖50万以上人口城市。,第三节 我国高速铁路的发展现状,截止至2015年，“四纵四横”高铁主骨架基本建成，在区际运输中发挥着重要作用。“四纵”高铁，已开通运营了京沪高铁、京广高铁、京哈高铁、上海杭州宁波福州深圳快速铁路等，并加快建设京沈高铁；“四横”高铁，已开通运营郑州西安宝鸡、杭州长沙贵阳、南京合肥武汉重庆、胶济客专、石太高铁等。加快建设济南石家庄、徐州郑州、宝鸡兰州、贵阳昆明高铁等。 “十三五”我国高速铁路仍将保持快速发展，规划贯通哈尔滨至北京至香港（澳门）、连云港至乌鲁木齐、上海至昆明、广州至昆明高速铁路通道，建设北京至台北、呼和浩特至南宁、北京至昆明、宁夏银川至海口、青岛至银川、兰州至广州、北京至兰州、重庆至厦门等高速铁路通道，拓展区域连接线。高速铁路营业里程达到3万公里，覆盖80%以上的大城市。,第四节 电气化铁道的组成,牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。,1电力机车,电力机车的工作原理,从仿制到独立开发，我国的电力机车已经形成了韶山车族电力机车，其牵引功率已达9000 KW，时速超250KM/h,和谐号动车组成为客运专线主要运营车辆。,2牵引变电所 牵引变电所的主要作用 降压 将110（220）KV交流电降低为27.5KV交流电 变相 将三相交流电转换成单相交流电 主要形式 三相变电所 单相变电所 V/V变电所 三相两相式牵引变电所,牵引供电回路 电牵引供电回路是由牵引变电所馈电线接触网电力机车钢轨、地或回流线牵引变电所构成,第五节 高速列车分类及基本概念,一、高速铁路与高速列车定义 迄今，高速铁路的定义有如下几种： 11970年日本政府第71号令的定义为：凡在一条铁路的主要区段上，列车的最高运行速度达到200 kmh及以上的干线铁路。 21985年欧洲经济委员会在日内瓦签署的国际铁路干线协议规定：列车最高运行速度达到300 kmh及以上的客运专线或最高速度达到250 kmh及以上的客货混用线。 31986年国际铁路联盟(UIC)的定义是：最高速度至少达到250 kmh的专用线或最高速度达到200 kmh的既有线。,第五节 高速列车分类及基本概念,可以看出，各个机构对高速铁路的定义不尽相同，而且随着科学技术的进步，高速的定义还会变化。目前，一般可以将铁路速度分级定义如下：100120 kmh称为常速；120160 kmh称为中速；160200 kmh称为准高速或快速；200 kmh以上称为高速。 因此，以最高速度200 kmh以上运行的列车称为高速列车，相应的铁路称为高速铁路。,第五节 高速列车分类及基本概念,二、高速列车的分类,第五节 高速列车分类及基本概念,高速列车按列车动力轮对的分布和驱动设备的设置分为 动力分散型和动力集中型； 高速列车按列车车辆转向架布置和车辆之间的联接方式分为独立（转向架）式和铰接（转向架）式。 较为典型的如: 1、日本各系高速列车和德国的ICE3高速列车，属动力分散型、独立转向架； 2、法国的TGV高速列车，属动力集中型、铰接转向架；德国的ICE1、ICE2高速列车，属动力集中型、独立转向架； 3、法国的AGV高速列车，属动力分散型、铰接转向架。,第五节 高速列车分类及基本概念,动力分散型列车是将由电机驱动的动力轮对，分散布置在全部列车或列车的多组轮对上，同时将主要电器及机械设备吊挂在车辆下部，列车的全部车辆都可载客，如图7-1(c)、(d)； 动力集中型列车是将电器和动力设备集中安装在位于列车两端的动力车上，仅有动力车的轮对是受电机驱动的动力轮对，动力车不载客，只有中间拖车（无动力轮对）可载客，如图7-1(a)、(b)。 独立式列车的每节车辆的车体都置于两台转向架上，车辆与车辆之间用密接式车钩相联接，每节车辆从列车上解挂后，可以独立行走； 铰接式列车是将车辆的车体间以弹性铰相联接，在相邻车体的连接处放置一个共用转向架，因此每节车辆不能从列车中解开成为一个独立可行的车辆。,第五节 高速列车分类及基本概念,动力集中型高速列车具有优点 动力集中型高速列车的缺点 动力分散型高速列车的优点 动力分散型高速列车也存在一定的缺点,三、高速列车的发展概况 1日本新干线高速列车 日本是建设高速铁路最早的国家。,1964年，世界上第一条铁路高速运营线东海道新干线建成，0系高速列车投入运营，最高试验速度256km/h，最高运行速度210km/h。,100系列新干线设计与1981年到1984年，于1985年投入正式运营。这种车型多以16两车编组，而且和多是单层和双层车厢混组。100系列新干线多跑长途。最高时速220km/h（X，G sets）和230km/h（V sets）。此型号车一直生产到1991年。一共生产了1056辆。车的颜色为珍珠白底和钴蓝色条纹。,1982年，东北、上越新干线开通，200系高速列车投入运营，最高运行速度240km/h。,1989年又研制成功300系高速列车，最高运行速度270km/h，实现了东京新大阪的旅行时间缩短到2.5h .,300X（试验列车）系列新干线正式名称是Class 955。 300X现在保持着日本常规列车的最高时速：443公里，这是在1996年达到的。,1991年为了实现新干线与既有线路的直通客运，日本又研制出400系高速列车，最高试验速度345km/h，1992年正式投入运营。,Win350系列,500系列是新干线里最受关注的车辆，是运营速度最快的车辆。最高运行时速为300公里,700系新干线名为铁路之星Rail Star。 这是日本最新也是最先进的一款新干线。,2法国TGV高速列车,法国TGV-PSE高速列车外形： 1981年，首列第一代TGV高速列车TGV-PSE 以260km/h的速度在巴黎-里昂正式运营，1983年速度提高到270km/h，其最高试验速度380km/h,法国TGV-A高速列车外形： 1989年，第二代TGV高速列车TGV-A 投入运营，最高运行速度300km/h，1990年创下了试验速度515.3km/h的世界记录；,法国TGV-R高速列车外形：网路TG