高速电气化铁路概述PPT电子教案.ppt

各位领导 同志们 热烈欢迎大家到我基地来学习 高速电气化铁路概述 石家庄职工培训基地授课人 赵棠联系电话 025 30519 主要内容 1高速铁路的概念2国外高速铁路发展现状3我国高速铁路建设规划4我国高速铁路技术体系5高速铁路牵引供电系统关键技术6第六次大提速的基本框架 学习目的 了解世界 开阔视野 明白差距 了解规划 抓住机遇 自我加压 了解体系 掌握标准 横向联系 了解关键 抓住重点 努力学习 1高速铁路的概念 1 1高速铁路的定义1 2高速铁路的优点 1 1高速铁路的定义 最高运行速度达到200公里 小时及以上的铁路为高速铁路 我国一般指160 200公里 小时为准高速铁路 1 2高速铁路的优点 高速铁路的优点 旅行时间短 比飞机慢 但节省去回飞机场时间 比其他运输工具都快 客货运量大 如 客运列车最大载客量可达1300人 列 货运重载可达5000 5500吨 2万吨列车 土地占用面积小 一条双线铁路运输能力 相当于一条双向八车道高速公路的运输能力 能源消耗低 高速列车的每人 公里能耗约为汽车 飞机能耗的1 5 由于高速铁路采用电力机车牵引 与消耗石油的的飞机 汽车相比 更显示出节约资源的优势 高速铁路的优点 对环境污染小 高速电气化铁路 被称为 绿色交通工具 对大气环境几乎没有污染 如 为例 飞机 汽车一氧化碳排放量分别是常规铁路的158倍和130倍 氮氧化碳分别是4 9倍和11 4倍 一氧化碳分别是4 3倍和2 6倍 外部运输成本低 比飞机 汽车等运输便宜 运行准时 如 日本列车晚点率为0 3 且晚点1分钟即统计晚点 西班牙承诺晚点5分钟即退回全部票款 高速铁路的优点 安全可靠 高速铁路自投入运营以来 除1998年6月3日德国因车轮发生一起事故外 从未发生旅客伤亡事故 不受气候的影响 先进的列控系统作保证社会经济效益好 方便 快捷 便宜 环保 安全 2国外高速铁路发展现状 2 1世界高速铁路的营业里程 2005年止 2 2世界高速铁路最高试验速度纪录2 3日本高速铁路网2 4法国高速铁路网2 5德国高速铁路网2 6日本高速铁路运营2 7轨道运输的发展趋势 2 1世界高速铁路的营业里程 2005年止 2 2世界高速铁路最高试验速度纪录 331 380 406 9 515 3 世界高速铁路最高试验速度纪录 另外 2001年5月26日 法国tgv531高速列车 从法国北部城市加来 法国南部城市马赛的圣 夏尔车站 全程用时3小时29分47秒 完成了从北到南纵贯法国本土1067 2km的行程 均旅行速度达到了303 36km h 从而创造了全世界轨道列车1000km以上连续行驶和1000km运行最快的两个记录 此次试验 该列车在技术上完美无缺 未出现变压器 牵引电机 甚至减速齿轮传动过热现象 受电弓及转向架也未出现任何问题 2 3日本高速铁路网 2 4法国高速铁路网 2 5德国高速路网 2 6日本高速铁路运营 录像15分钟 2 7轨道运输的发展趋势 3我国铁路网规划 2005 2010年 3 1制定规划的背景3 2 中长期 规划主要目标3 3 十一五 规划主要目标3 4典型工程 京沪高速铁路 3 1制定规划的背景 3 1 1既有铁路网3 1 2我国铁路运输能力现状3 1 3面临的新形势 3 1 1既有铁路网 18个 3 1 2我国铁路运输能力现状 铁路已经成为了制约国民经济发展的瓶颈 货运运能只能满足1 3运量需求 95 以上的运输能力只能用于运输煤炭 石油 粮食等国家重点物资 尤其是上 广 柳 成四个局 能力紧张 计划难 运行慢 货主不满 客运速度慢 列车条件差 尤其是节假日期间 买票难 乘车难 3 1 3面临的新形势 国民经济和社会发展对铁路运输提出了更高要求 预计我国 十一五 期间gdp年均增长7 5 城镇化率提高到47 将使客货运输需求加大 落实科学发展观和构建节约型社会要求加快铁路发展 我国资源短缺 能源结构煤多油少 土地资源十分有限 资源与环境约束日趋突出 铁路具有运力大 成本低 占地少 节能环保 安全性好等多种比较优势 3 1 3面临的新形势 进出口贸易增势强劲要求铁路扩大进出口货物运量 随着我国对外开放进一步深化 预计2010年铁路港口集疏运量将超过12亿吨 铁路主要口岸出入境货物总量将达到8000万吨以上 总之 十一五 期间铁路运输需求增长空间很大 特别是大运量 中长途跨区域旅客运输需求大幅增长 城际客运市场需求潜力巨大 能源 原材料等大宗货物运输需求保持快速增长 预计2010年铁路旅客发送量 货物发送量将分别达到15亿人次 35亿吨左右 旅客 货物周转量将分别达到8000亿人公里 27000亿吨公里 3 2 中长期 规划主要目标 计划总投资35000亿元 到2020年 全国铁路营业里程达到10万公里 主要繁忙干线实现客货分线 复线率和电化率均达到50 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 3 3 十一五 规划主要目标 建设新线17000公里 包括客运专线7000公里 建设既有线复线8000公里 既有线电气化改造15000公里 2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上 复线 电化率均达到45 以上 快速客运网总规模达到20000公里以上 煤炭通道总能力达到18亿吨 西部路网总规模达到35000公里 形成覆盖全国的集装箱运输系统 十一五 规划投资规模 十一五 期间 铁路基建计划总投资12500亿元 是 十五 建设投资规模的4倍 如此大规模的的建设 不仅在中国铁路建设上是空前的 在世界铁路史上也是罕见的 另外 沪杭线按磁悬浮交通建设 十一五 铁路网规划图 客运专线 建设北京 上海 北京 郑州 武汉 广州 深圳 天津 秦皇岛 石家庄 太原 城际轨道交通 建设北京 天津 电化改造 实施京沪 津沈 京九 石德 其他 建设邢台 邯郸 黄骅 北京 张家口 呼和浩特 包头四线 邯济及邯长复线 保定 霸州 改建北京南站 规划与我局有关的部分 铁路客运专线网规划 铁路客运专线网规划 四纵 北京 上海 全长1318公里 纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省 连接环渤海和长江三角洲两大经济区 北京 武汉 广州 深圳 全长约2260公里 连接华北和华南地区 武汉至广州段全长995公里 2005年6月开工 北京 沈阳 哈尔滨 大连 全长约1700公里 连接东北和关内地区 秦皇岛至沈阳段400公里已于2003年建成 杭州 宁波 福州 深圳 全长约1600公里 连接长江 珠江三角洲和东南沿海地区 铁路客运专线网规划 四横 徐州 郑州 兰州 全长约1400公里 连接西北和华东地区 已开工建设郑州至西安段455公里 杭州 南昌 长沙 全长约880公里 连接华中和华东地区 青岛 石家庄 太原 全长约770公里 连接华北和华东地区 已开工建设建设石家庄至太原段205公里 宁汉蓉 南京 武汉 重庆 成都 全长约1600公里 连接西南和华东地区 已开工建设南京至合肥段 武汉至合肥段 宜万段 成遂渝段 区域城际轨道交通 区域城际轨道交通 长三角 以上海 南京 杭州为中心 形成 z 字型主骨架 形成连接沪宁杭周边重要城镇的城际客运铁路网络 珠三角 以广深 广珠两条客运专线为主轴 形成 a 字型线网 辐射广州 深圳 珠海等9个大中城市 构建包括港澳在内的城市1小时经济圈 现已开工建设的广深客运专线约105km线路 从新广州站 深圳约30分钟时程 区域城际轨道交通 环渤海 以北京 天津为中心 北京 天津为主轴进行建设 形成对外辐射通路 已开工建设京津城际轨道交通 全长约115km 3 4典型工程 京沪高速铁路 线路长度 连接北京南站 上海虹桥站 正线全长约1318公里 其中桥梁长度约1140公里 占正线总长度的86 5 隧道长度约16公里 占正线总长度的1 2 路基长度162公里 占正线总长度的12 3 典型工程 京沪高速铁路 基础设施 全线铺设无渣轨道1268正线公里 占线路总长度的96 2 有渣轨道50正线公里 占线路总长度的3 8 全线设车站21个 预计2010年建成投入使用 运行设计 设计最高运行时速350公里 初期运营时速300公里 列车最小追踪间隔按3分钟设计 典型工程 京沪高速铁路 效果预计 预计开通后北京南站 上海虹桥站运行时间为5小时左右 年客运输送能力双向达到1 6亿人 另外 北京南站 上海虹桥站均采用了 门对门 设计 即 集铁路 地铁 公交车 小汽车 磁悬浮 航空港等交通紧密衔接为一体综合设计 方便旅客换乘 典型工程 京沪高速铁路 典型工程 京沪高速铁路 典型工程 京沪高速铁路 典型工程 京沪高速铁路 典型工程 京沪高速铁路 4我国高速铁路的基本技术体系 4 1运输组织4 2工务基础设施4 3牵引供电系统4 4通信4 6信号4 7调度指挥系统4 8高速铁路动车组 4 1运输组织 本线列车运行时速300公里 跨线列车运行时速不小于200公里 列车追踪间隔按3分钟设计 综合调度所集中设置 与动车检修基地的生产布局相一致 4 2工务基础设施 正线道岔通过时速350公里 进出站侧向道岔通过时速80公里 跨线联络线道岔侧向通过时速不小于160公里 采用跨区间无缝线路 采用100米长定尺无螺栓60kg m钢轨 以无渣轨道为主要结构形式 在地质灾害和地质活跃断裂地段 以及不宜铺设无渣轨道地段 采用有渣轨道结构 工务基础设施 桥梁结构 按满足100年设计 采用耐久性混凝土 隧道 内设防灾与救援设施 洞口有特殊环境要求的可设置洞口缓冲结构 车站数量 按大中城市 枢纽和著名旅游胜地分布设置 高速 城际 普速列车共用的车站原则分场设置 设必要的联络进路 站台长450米 站台高出轨面1 25米 4 3牵引供电系统 供电能力按满足时速350公里和3分钟追踪运行间隔进行设计 牵引变压器的安装容量按运输需求确定 正线采用at供电方式 牵引变压器采用单相接线 外部电源采用220kv 接触网标称电压25kv 牵引变电所 开闭所均按无人值班设计 at所 分区所均按无人值班 无人值守设计 牵引供电系统 各保护 测量 控制设备采用综合自动化系统 纳入综合调度系统中的牵引供电调度子系统 接触网悬挂类型采用全补偿简单链型悬挂 注 胶济线试验问题介绍 采用综合接地系统 接触网与通信 信号 信息等专业共用沿线铺设的贯通综合地线 采用数字采集监控系统 scada系统 对牵引供电设备 电力供电设备 及供电安全监控系统进行一体化监控管理 4 4通信 有线通信 以光纤传输 接入为基础 通过电路交换 数据交换系统 为沿线站段提供话音 数据及图像传输业务 光缆中为信号提供独立光纤 作为安全信息传输通道 无线通信 采用gsm r铁路综合移动通信系统 为列车运行控制系统提供安全数据传输通道 并提供移动环境下的话音 数据等通信业务 4 5信号系统 变化 在现有信号功能的基础上 增加了调度指挥系统 列车运行控制 车站连锁系统 微机监测 设备 并且自动闭塞设备也有变化 新一代自动闭塞技术特征 新一代自动闭塞技术特征 无绝缘 因采用了跨区间无缝钢轨 则必须无绝缘 多信息 列车通过接收到的信息码判断前方列车位置 进路是否开放 线防线路限速等 方可确定列车如何运行 信息越多 判断前方情况距离越远 列车运行越合理 越安全 四显示 小分区 增加列车密度 缩小连车追踪间隔 双方向 正反方向均可保证列车正常运行 提高通过能力 数字化 安全可靠 便于信息传输 带超防 向列车提供点式限速信息 列车载此点超过限制时使列车减速或停车 确保运行安全 4 6列车控制系统ctcs 4 6 1列车控制系统功用4 6 2我国列车控制系统分类4 6 3我国高速列车采用的方式4 6 4列车控制系统结构4 6 5列车控制系统作用原理 4 6 1列车控制系统功用 防止列车越过停车信号 防止列车超速运行 对列车运行情况进行纪录 对列车运行实时监视 控制和信息化管理 4 6 2我国列车控制系统分类 4 6 3我国高速铁路列控系统采用方案 按满足时速350公里 列车最小追踪间隔3分钟设计 采用基于gsm r无线传输方式的ctcs3级和ztw2000 含um系列 轨道电路与点式应答器构成的ctcs2级组成冗余配置的控制系统 也就是说 高速列车既能在高速专线运行 也能既有线路上运行 均可起到对列车运控制的目的 4 6 4列车控制系统结构图ctcs3 列车控制系统构造作用ctcs3 地面设备 1 点式应答器 向车载设备提供列车列车运行位置和限速级别信息等 2 轨道电路 提供闭塞分区的占用情况 3 无线传输模块 该模块完成无线闭塞中心 rbc 与gsm r无线通信网络之间的信息交换 列车控制系统构造作用 4无线闭塞中心 rbc 根据列车占用轨道电路情况及列车间空闲的闭塞分区数 进路状态等向所管辖列车发出行车许可和列车控制所需的线路参数 进路参数 临时限速等信息 5无线通信 gsm r 设备 该设备是ctcs3级系统信息传输平台 完成地 车间大容量的信息交换 除用于列车运行控制外 gsm r还用于通信 调度指挥 满足铁路信息化对固定设备与移动设备间大容量信息交换的需要 列车控制系统构造作用 车载设备 主要包括点式信息接收模块 完成点式信息的接收和处理 测速模块实时检测列车运行速度并计算列车走行距离 设备维护记录单元对接收信息 系统状态和控制动作进行记录 车载安全计算机对列车控制信息进行综合处理 计算生成目标距离模式曲线 控制列车按命令运行 人机界面是车载设备与机车乘务员交互的设备 还有无线通信 gsm r 车载设备完成车 地间信息交换 4 6 5列车控制系统作用原理 列车控制系统是采用地面系统设备将列车控制所需的线路参数 进路参数 临时限速及行车指令等信息 通过无线通信 gsm r 轨道电路 点式应答器设备 传送给列车 列车车载设备对接收到的地面信息 结合本列车运行速度和距停车或限速目标距离信息进行综合处理 计算生成目标限速模式曲线 当列车运行速度等于或超过模式曲线限速值时 列车自动采取减速或停车措施 确保列车安全运行 同时 车载设备还实时将本列车运行情况记录下来 通过无线通信 gsm r 设备 传送给地面系统 为调度提供信息 4 7调度指挥系统 4 7 1调度指挥系统概述4 7 2日本高速铁路综合调度cosmos系统介绍4 7 3我国铁路运输管理系统 tmis 现状4 7 4我国调度指挥系统规划 4 7 1调度指挥系统概述 调度系指挥统是对客货运需求和机车 车辆 工务线路 通信 信号 供电 安全监控等铁路设备的质量及运行情况等信息进行综合处理 调度部门根据综合信息编制和实施客货物运输计划 列车运行计划 机车车辆运用计划 设备维修救援计划等 还可以监视和直接控制列车 牵引供电等开关设备 达到统一指挥 统一管理 统一控制 提高运输效率和客运服务质量的目的 目前 世界各国调度指挥系统功能有所不同 与本国设备和管理体制有关 日本调度指挥系统技术较为先进值得借鉴 4 7 2日本高速铁路综合调度cosmos系统介绍 日本高速铁路综合调度系统的特征 4 7 3我国铁路运输管理系统 tmis 现状 中国铁路既有线经过多年的建设 运输管理 客票发售与预订 行车调度指挥 车号自动识别 货运营销 财务会计 收入清算 办公管理等信息系统陆续投入应用 铁路运输管理信息系统 tmis 已成为世界铁路最庞大的信息系统之一 其复杂性即使日本的cosmos系统也难以比拟 但同时在对涉及铁路运输管理业务 特别是客运业务的管理上 尚未建立综合性信息管理系统 系统相对独立 信息 孤岛 现象比较严重 总体应用水平较日本还有相当差距 4 7 4我国调度指挥系统规划 以铁路调度管理信息系统 dmis 为平台 以调度集中 ctc 为核心 以实现行车指挥自动化为目标 构建我国铁路现代化的运输调度指挥系统 ctc系统总体构成图 4 8高速铁路动车组 4 8 1国产电力机车动车组简介4 8 2与国外合作生产的动车组简介 4 8 1国产电力机车动车组简介 1999年 2003年在生产交直传动机车的同时研制成功交流传动机车 大熊猫 蓝剑 澳星 中原之星 中华之星等多种型号的交流传动机车 并国际中标出口乌兹别克斯坦 哈萨克斯坦等 4 8 3与国外合作生产的动车组简介 中国铁路高速1型动车组crh1 中国铁路高速2型动车组crh2 中国铁路高速2型动车组crh2 中国铁路高速3型动车组crh3 中国铁路高速3型动车组crh3 中国铁路高速5型动车组crh5 5高速铁路牵引供电系统关键技术 5 1主要技术概述5 2牵引供电关键技术5 3接触网关键技术 5 1主要技术问题 5 2牵引供电关键技术 5 2 1高速铁路牵引供电系统的特点5 2 2国外高速铁路牵引供电方式5 2 3国外高速铁路牵引变压器接线形式5 2 4电能质量问题5 2 5牵引供电自动化系统关键技术 5 2 1高速铁路牵引供电系统的特点 5 2 2国外高速铁路牵引供电方式 5 2 3国外高速铁路牵引变压器接线形式 5 2 4电能质量问题 5 2 5牵引供电自动化系统关键技术 远动系统概述 远动系统关键技术 变电所自动化系统概述 安全监控及综合自动化系统组成结构 5 3接触网关键技术 5 3 1高速铁路的特点及对接触网的要求 5 3 2接触线 接触线材料 一些高速电气化铁路接触线的性能 5 3 3无交叉线叉与受电弓配套技术 5 3 4电分相 5 3 5同相供电与自动过分相技术研究 自动过分相技术研究 自动过分相技术研究 自动过分相技术研究 自动过分相技术研究 自动过分相技术研究 自动过分相技术研究 5 3 6运行管理 6第六次大提速的基本框架