高速铁路概述教学课件PPT.ppt

动车组总体,第一章 高速铁路概述,第一节 高速铁路概况 第二节 动车组的组成及其技术特点 第三节 国外高速列车简介,一、高速铁路发展沿革 二、高速铁路客运特点 三、高速铁路线路特点,第一节 高速铁路概况,一、高速铁路发展沿革 1.铁路速度的划分 根据铁路线路允许运行的最高时速作以下划分： 普通铁路 100160km/h 快速铁路 160200km/h 高速铁路 200km/h(既有线改造) 250km/h(新建线),2002年已经开通高速列车的主要国家,2.日本高速铁路 东海道新干线 山阳新干线 东北新干线 上越新干线 北陆新干线 山形小型新干线 秋田小型新干线 东北新干线延长线,日本高速铁路网,3. 法国高速铁路 东南线 大西洋线 北方线 东南延伸线 地中海线 巴黎联络线,法国高速铁路网,N,4. 德国高速铁路 汉诺威维尔茨堡 曼海姆斯图加特 汉诺威柏林 科隆法兰克福,德国高速铁路网,二、高速铁路客运特点 (1) 节省旅客送达时间 在旅行时间方面，高速铁路在851058km范围内，乘坐高速列车一般比乘坐其他公共交通工具节省时间。 东京新大阪 515公里 2小时30分 巴黎里昂 417公里 2小时 汉诺威斯图加特 524公里 3小时48分,(2)安全和舒适 1985年联邦德国铁路、公路和民航运输的事故率（每百万人公里的伤亡人数）之比大致为1:24:0.8。公路大轿车的事故率为铁路的2.5倍。 日本对20世纪70年代以来所发生的旅客生命财产事故分析表明，汽车事故是铁路事故的1570倍，飞机事故是铁路事故的63倍。,我国1987年至1988年统计，铁路发生的事故件数仅为公路的14，死亡人数为公路的1282，受伤人数为公路的11500。 就高速铁路而言，日本近40年，法国10多年从未发生过列车颠覆和旅客死亡事故。 高速列车比汽车和飞机的乘坐空间大得多，高速列车运行平稳，夜间行车可以使用卧铺。尤其是长途旅客可以享受到较高的舒适度。,(3)准时性 1000km内乘坐高速列车比乘坐飞机化时间少，高速列车正点率高，日本平均误点0.60.8分，如果晚点超过1分钟，既为晚点列车。 ICE平均正点率达90%，到站误差小于5分钟。 (4)能源消耗低(每人公里消耗能源比) 高速铁路 小汽车 飞 机 1 5.79 5.25,(5)占用土地少 一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的1.3倍1.6倍 一个大型飞机场占地面积相当于1000km双线高速铁路 (6)运输能力 日本东海道新干线年运量1.7亿人次，是航空10倍，高速公路5倍，但运输成本只是其1/5及2/5。,(7)环境污染轻 污染物排放量（g/人公里) 小汽车 高速列车 CO 9.30 0.06 NOX 1.70 0.43 CH 1.10 0.03,(8)效率和效益 日本和法国的实践证明，其直接投资收益都在12以上，一般在10年之内即可还请全部贷款，其社会收益率也在20以上。 据日本资料，旅客由于从既有线改乘新干线高速列车，每年可节约旅行时间3亿小时，即每年节省的时间效益相当于当时修建东海道新干线所需的全部费用。 法国一条高速铁路的效益是一条6车道高速公路的3倍多。,三、高速铁路线路特点 1超高与曲线半径 列车在曲线上运行时，车辆和旅客都要经受离心力。离心力F大小为： 为了减少列车通过曲线线路时旅客经受的离心力和轮轨之间的相互作用力，国内外铁路都采用在曲线线路上设置超高的办法，即把曲线线路外轨抬高，而内轨保持原来的高度不变。,外轨超高h为： 超高h与列车运行平均速度和曲线半径有关，当R一定时，超高设置得是否合适，在很大程度上取决于平均速度选用得是否恰当。 目前，除日本东海道新干线规定最大超高为200mm外，其余各线及法国高速干线最大超高均为180mm。,曲线带来的影响主要有两点： （1）降低行车速度。曲线会给运行中的列车造成一种附加阻力，称为曲线阻力。曲线半径越小，曲线阻力越大，运营条件越差，在其他条件相同时，运行速度也越低。 （2）增加轮轨磨耗。曲线半径越小，磨耗增加越大。,最小曲线半径由下式确定： 式中：,几个主要国家高速铁路的最小曲线半径（m）,( )内为最小半径,2缓和曲线线型及长度 随着列车运行速度的提高，过去使用的三次抛物线缓和曲线难以完全满足旅客舒适的要求，轨道稳定条件也受到一定影响。 为了改善这种状况，有些国家研究采用了曲线型超高顺坡缓和曲线。在这种缓和曲线范围内，与曲率相适应的超高也按曲线变化，并规定适当的变化率。这就是目前选用的半波正弦曲线。,缓和曲线的长度对行车的安全平顺性有直接影响。缓和曲线太短将不利于行车的安全平顺，缓和曲线太长又将给设置和养护带来困难。一般缓和曲线的长度应考虑以下因素： 外轨超高递增坡度不致使轮对内侧车轮轮缘脱轨 轮对外侧车轮升高速度不致影响旅客的舒适 未平衡离心加速度的增长率不致影响旅客的舒适,缓和曲线的长度按下列公式计算：,式中：K1、K2、K3为常数，v为行车速度，h为实设超高，hQ为欠超高。 实用的缓和曲线长度一般从上述三种条件计算结果中选取最大者。,3夹直线 列车通过同向或反向曲线时，受力情况极为复杂，除因外轨超高使车辆绕线路纵轴转动外，还有缓和曲线始点和终点处的冲击以及未平衡离心加速度变化的影响等。 因此，必须在同向曲线或反向曲线之间加入一段夹直线段。夹直线应尽量长些，特别是反向曲线时的夹直线更应长些，这对运营是有利的。因为列车通过反向曲线时，其曲线单位附加阻力比单个曲线大，影响运行中列车的稳定与安全。,法国高速铁路规定相邻曲线的夹直线最小长度为：,德国高速铁路的夹直线最小长度按0.4v计算。 日本高速铁路则规定：一般应大于100m，列车速度低于110km/h时，可大于50m。 我国拟建高速铁路最小夹直线按下式确定：,4线路间距 日本铁路曾对此做过研究与试验。在区间线路上，当两列时速250km的列车交会时，作业人员站在两车距离为0.8m的中间还是安全的，从而规定线路中心距至少为4.2m。在站内线间距4.6m。 法国以TGV动车组进行空气动力试验后，认为在300km/h情况下，4m线路间距是可行的。但考虑未来发展和便于设置渡线，此值规定为4.2m。 德国则规定为4.5m。,5最大坡度 高速最大坡度除与地形条件有关外，还与高速列车的牵引功率、牵引特性和制动性能有直接关系。 东海道新干线的正线最大坡度为15，在2.5km以内允许到18，列车回送线延长250m以内最大坡度可不大于30，列车停车及解编线路最大坡度不大于3。 我国拟建高速铁路区间最大坡度一般不超过12，困难条件下，不超过20。,6竖曲线半径 在铁路线路的纵断面上，由于列车在经过相邻两坡段的变坡点时会产生附加应力和附加加速度。附加加速度与两坡度的代数差成正比。 因此，在设计纵断面时，相邻坡段的坡度代数差应尽量小些，不得超过允许的最大值。为保证行车的安全平顺，超过时应竖曲线来连接两个相邻的坡段。,竖曲线半径一般采用圆曲线形的。竖曲线半径的大小，除应保证列车经过变坡点时车钩不脱钩、车轮不脱轨外，还应考虑在竖曲线上产生竖向离心加速度和离心力对旅客舒适的影响。 通过理论分析认为，在一定机车车辆构造等条件下，竖曲线半径与行速度有关，行车速度越高，竖曲线半径应越大。计算公式如下：,法国TGV东南线