第1讲 电气化铁路概述.ppt

高速铁路及高速接触网技术专题讲座主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院2006.6,两个特点,本次讲座的主要内容,第1讲电气化轨道交通概述第2讲接触网综述第3讲接触网参数计算第4讲高速铁路及高速接触网技术第5讲现代技术在接触网运营管理中的应用,第1讲电气化铁道交通概述,1.1电气化轨道交通的起源与发展1.2我国电气化铁路的起源与发展1.3世界高速铁路发展概况1.4我国京沪高速客运专线简介1.5我国电气化铁路发展现状1.6我国电气化铁路的发展途径,1.1、电气化轨道交通的起源与发展,基本参数：线路：轨距1m、全长300m、椭圆形电力机车：2.2kW串励式二级直流电机、总重945kg；供电制式：外部DC150V第三轨供电；编组：由3节敞开式“客车车箱”，每节“车箱”可乘坐6人；最高时速：13km。,世界上第一条电气化轨道交通诞生于1879年。,世界第一条电气化轨道交通线路,业绩：四个月共运送乘客8万多人；平均每天运送乘客700多人次。,1.1、电气化轨道交通的起源与发展,发展分支,地铁轻轨磁浮交通电气化铁路,城市轨道交通城际间快速旅客运输干线铁路,第一条地铁英国伦敦1863第一条电化地铁英国伦敦1891第一条磁浮运营线上海：机场至浦东,1.1、电气化轨道交通的起源与发展,目前：40个国家和地区有地下铁，线路总长7000多公里。,1.1、电气化轨道交通的起源与发展,世界几大著明地铁系统,伦敦地铁（1863）,12条线路，408公里，日客流量250万，年运量8.15亿。巴黎地铁（1900）,19条线路，315公里，日客流量330万，年运量12亿。纽约地铁（1904），27条线路，443.2公里，日客流量420万，年运量15亿。东京地铁（1927），12条线路，230.3公里，日客流量690万，年运量25亿。莫斯科地铁（1935）,9条线路，243.6公里，日客流量800万，年运量26亿。,世界电气化铁路的基本情况,铁路1825年英国电气化铁路1879年德国至今127年目前68个国家和地区拥有电气化铁路总里程：25.8566万km平均电化率：22.5%运量百分比：50%以上,发展高潮：第一次高潮：6070年代以苏联、日本、西欧各国等工业发达国家为代表第二次高潮：8090年代以中国、印度、南非、巴西等发展中国家为代表第三次高潮：现在，中国,1.1、电气化轨道交通的起源与发展,数据截止至2005年底,1.2我国电气化铁路的起步与发展,1949年在西南交通大学成立电气工程学院；1953年11月开始设计；1957年10月开始筹建；1958年6月开始动工；1961年8月15日开通；第一条电气化铁路：宝鸡凤州90公里；截止至2005年年底，20132公里，居世界第三；俄罗斯44526；德国：21102，我国明年居第二位。,电气化铁道学科诞生两个院士,我国电气化铁路的发展阶段,第一阶段：19531961起步阶段；第二阶段：19681980恢复建设阶段；第三阶段：19812000快速发展阶段；第四阶段：20012005高速起步阶段；第五阶段：20062020高速快速发展；,1.2我国电气化铁路的起步与发展,我国电气化铁路的发展阶段(1)起步阶段：19531961,我国第一条电气化铁路宝凤电气化铁路,技术参数：线路：2个马蹄形；1个“8”字形；3层重叠；全长91km；高差：817m；最长隧道：2360m；线路坡度：30%0,供电制式：1954年，DC3000V；1957年，工频单相AC25kV；为我国电气化铁路的发展打下了良好的技术基础。,我国电气化铁路发展阶段(2)恢复发展阶段：19681980,由于历史原因，修建完宝凤线后，我国电气化铁路进入停滞阶段，到1968年12月以宝成线的广元马角坝区段电气化开始动工为标志，我国电气化铁路建设进入恢复发展和建设阶段。,主建线路：宝成(1968)，阳安(1973)，襄渝(1975)，石太(1978)，宝天(1979)，成资(1980)。总里程：1679.6km，电化率：3.28%，运量2.6%。,特点：1分段进行：先建广马，马绵；后建广凤，最后绵成；1975.7.1我国第一条干线铁路宝成铁路(676km)全线贯通；2地形复杂地区采用电力牵引(60中期)；3内电并举，以电为主(1977)；4机电投资占总投资的比例为26%左右，接触网仅占电化主体工程投资的15%，标准低，弓网故障多；5对弓网关系认识不足。,我国电气化铁路发展阶段(2)恢复发展阶段：19681980,我国电气化铁路发展阶段(3)快速发展阶段19812000,特点：1引进外资和技术；2建设速度加快，由平均每年500km增至1000km;3注重相关技术攻关；4涉足准高速和高速领域；5自主开发力度不够，无指导性综合发展规划。,新建设里程：“六.五”期间：2507.6km；“七.五”期间：2664.5km;“八.五”期间：3012.2km;“九.五”期间：5549.52km;初步涉及高速铁路，建成广深准高速电气化铁路。,我国电气化铁路发展阶段(4)高速起步阶段20012005,2001年：开通电气化铁路3278.7km，创世界纪录；2002年：开通电气化铁路1193.12km；自行设计施工完成秦沈客运专线，试验速度321.5km/h2003年：开通电气化铁路1109.9km;2004年：在建和新开工电气化铁路达5000多公里，创世界之最；2005年：开通电气化铁路1224.4km;“十.五”期间共建成开通5587km,是建成开通电气化铁路最多的五年。,我国电气化铁路发展阶段(5)高速快速发展阶段20062020,“十一.五”目标与任务：(1)建成新线1万公里，既有线0.4万公里，既有线电化0.6万公里；(2)建成武广、石太、郑西快速客运专线，京津、广珠、广深、沪杭、沪宁城际快速客运铁路；开工京武、哈达、津秦快速客运专线；(3)续继对京沪、京广、京哈、京九、陆桥、沪汉蓉、沪昆七大干线进行配套改造；(4)快速线路运营里程2.2万公里。,(1)电化总里程5万公里；电化率50%；电化复线率80%；承担总运量的80%；(2)京哈、京广、京沪、陆桥、沪汉蓉、沪昆全部实现电化；“八纵八横”中有12条实现电化；客运专线达1.2万公里；(3)主要长大干线运行速度在160km/h200km/h以上；主要繁忙干线的货车载重量均在5000t以上，大秦和塑黄线实现2万吨重载运输。(4)大大提高装备国产化率，技术自创能力，电化理论水平。,我国电气化铁路发展阶段(5)今后15年的发展目标,我国各时期电气化铁路建设图,课间休息,1.3.世界高速铁路概况,全世界投入运营的新建高速铁路约5435公里,其中：,23,日本新干线2175公里法国TGV1520公里德国ICE796公里意大利ETR246公里西班牙AVE471公里比利时142公里,21,(km/h),轮轨接触技术速度的发展,1.3.世界高速铁路概况,24,1.3.世界高速铁路概况,25,日本新干线路网规划：1971年日本通过了新干线整备法，规划7000公里的新干线路网,日本新干线路网,1.3.世界高速铁路概况,欧共体高速铁路规划2010年“泛欧高速网络”规划：新建12500公里高速铁路线完成14000公里改建提速线路建设总长达2500公里的联络线总投资为2400亿欧元,1.3.世界高速铁路概况,2020欧共体高速铁路规划2020年形成联接西欧、提速改造北欧、东欧以及东南欧国家铁路的欧洲高速铁路网络,1994年11月，我国开始对北京-上海之间建设1300公里的高速客运新线进行预可行性研究，目前京沪高速己破土动工，预计2010年通车。对高速铁路进行研究的国家和地区还有：欧共体14个成员国，美国，加拿大，英国，捷克，澳大利亚等。,高速铁路的新生国家,1.3.世界高速铁路概况,26,1.4京沪高速客运专线简介,1.自然状况,沿线途经北京，天津，上海三个直辖市及河北，山东，安徽，江苏四省，衔接环渤海湾经济带及长江三角洲经济带。是我国东部沿海经济发达地区。,2规划线路,28,3.自然特征线路位于东部沿海平原地区,局部地区通过低山丘陵,大部分地形平坦。平原地区地质条件普遍较差,基底松软,部分线路通过软土区。,28,1.4京沪高速客运专线简介,29,4京沪高速沿线土地、人中和GDP占全国的比重,29,1.4京沪高速客运专线简介,30,5京沪高速总运量占全国的比重,客运量,客运周转量,货运量,货运周转量,30,1.4京沪高速客运专线简介,31,6京沪高速与全国铁路之比,占全国铁路总长度的份额,长度,旅客周转量,货物周转量,31,1.4京沪高速客运专线简介,7方案选择,（运能）可使新线和既有线的能力均得到充分发挥；（结构）可实现京沪运输通道结构的升级和调整；（社效）使铁路运输服务在速度、数量和质量上提高到新的层次；（时效）由目前的14小时缩短至5-6小时；（运量）全年客运能力双向可达到1.2亿人；既有线年货运量1.2亿t；(技术)可使我国高速铁路的建设水平，科研水平上一个新台阶。（投资）是磁浮的58%左右。,32,1.4京沪高速客运专线简介,磁浮？电化？,客运专线？客货混运？,客运专线的优势,作为长距离运载工具，磁悬浮系统的实用性、耐久性、可靠性、安全性和经济性都有待于进一步验证，短期内难以投入商业运营；作为运输工具使用，以下问题有待于进一步研究：,(9)为什么没有采用磁悬浮体系的分析(a)磁悬浮技术尚未成熟到长大干线工程适用程度,如何组织不同速度列车在同一条线路上的运营？如何组织跨线客流？,33,4京沪高速客运专线简介,磁悬浮与轮轨技术不能兼容.京沪铁路客流构成的特点，使磁悬浮难以发挥作用（德国不久前建成的科隆法兰克福高速铁路，以其自然特征而言，本应最适合采用磁悬浮技术，但德国仍然选择轮轨高速技术）；我国在高速磁悬浮方面现有技术力量太弱，在该领域，国内目前尚无可供工程实用方面的大量技术力量，需要以国外技术力量为主，方可开展相应的工作；,(9)为什么没有采用磁悬浮体系的分析(b),34,4京沪高速客运专线简介,有关单位最近对京沪高速铁路采用两种技术进行了比较，初步认为:运量:磁悬浮仅为轮轨的70%左右运输能力:磁悬浮为3400万人/年？，扩能困难轮轨为5500万人/年？，还有潜力建设投资:磁悬浮为4000亿元轮轨为2300亿元,(9)为什么没有采用磁悬浮体系的分析(c),35,4京沪高速客运专线简介,单边年运量2.2亿，间隔时间5min,万人公里能耗：500km/h时，磁悬浮为839-971kwh300km/h时，轮轨为342kwh，磁悬浮为430-490kwh噪音:500km/h时，磁悬浮为98db300km/h时，轮轨为92db，磁悬浮为80db,(9)为什么没有采用磁悬浮体系的分析(d),36,4京沪高速客运专线简介,37,运输模式:高速客运专线。运行速度:高速列车300km/h,基础设施按350km/h速度进行设计正线数目：复线,37,(10)京沪高速铁路拟采用的主要技术参数(a),4京沪高速客运专线简介,38,最小曲线半径(特殊情况下)7000米(5500米)最大坡度12双线隧道断面积100米2线间距5米钢轨60Kg全长无缝线路牵引方式电气化(2X25KV/50Hz)信号控制方式ATC,CTC线路全封闭、全立交并设自然灾害预报系统,38,(10)京沪高速铁路拟采用的主要技术参数(b),4京沪高速客运专线简介,39,(10)京沪高速铁路拟采用的主要技术参数(c),4京沪高速客运专线简介,40,线路全长1300公里桥梁432公里隧道17公里征地9万亩土石方1.1亿立方米,原初步设计的全线工程概况,路基65.7%,隧道1.3%,桥梁33%,结构物比例,40,4京沪高速客运专线简介,41,全长5765米，沉管段长1930米设置四座竖井最大坡度15沉管段基底标高-38.24米预计总工期为56个月,南京长江越江工程水下隧道方案,41,4京沪高速客运专线简介,42,全长6566.6米，主桥采用大跨度斜拉桥方案主塔采用砼结构，主梁采用PC箱与上置的钢桁叠合而成的PC箱钢桁叠合梁技术先进，施工技术成熟，预计工期为54个月,南京长江越江工程大跨度桥梁方案(已采用),42,4京沪高速客运专线简介,课间休息,二、我国电气化铁路的技术现状,装备水平低；标准化和系统化体系不完善；对接触网的复杂性认识不足，缺少一支综合研发队伍；管理机制不健全；人才再培养机制不健全；一线人员的专业水平不高，缺乏留人机制；,二、我国电气化铁路的技术现状,装备水平低,1基础工艺差；2制造水平低；3设备适应自然环境的能力差；4不能实现免维护。,二、我国电气化铁路的技术现状,标准化和系统化体系不完善,目前我国尚无标准接触网之说，同一技术水平的线路，其设计标准、设计技术条件、施工规范、监理规范、验收标准都不相同。,应尽快建立我国电气化铁路的标准体系，根据不同速度等级，完善：电气化铁路的设备配置标准，设计标准，施工标准，监理规范，验收标准，运营维护规范，检测技术标准。,二、我国电气化铁路的技术现状,缺少一支综合研发队伍,对接触网的复杂