交通运输设备——高速铁路

1、第一节第一节 铁路运输概述铁路运输概述 第二节第二节 铁路线路与车站铁路线路与车站 第三节第三节 铁路车辆与牵引动力铁路车辆与牵引动力 第四节第四节 铁路信号与通信设备铁路信号与通信设备 第五节第五节 高速铁路高速铁路 第五节第五节 高速铁路高速铁路 High-Speed Railway 3 本节要点本节要点 了解世界高速铁路的发展情况及发展模式了解世界高速铁路的发展情况及发展模式 熟悉高速铁路的技术优势熟悉高速铁路的技术优势 掌握高速铁路线路、机车车辆掌握高速铁路线路、机车车辆、通信信号、通信信号、 控制系统的基本特征控制系统的基本特征 了解磁悬浮铁路了解磁悬浮铁路 4 一一 、绪论绪论 二

2、二 、高速铁路的线路高速铁路的线路 三三 、高速铁路的牵引动力高速铁路的牵引动力 四四 、高速铁路的车辆高速铁路的车辆 五五 、高速铁路的信号与控制系统高速铁路的信号与控制系统 六六 、高速铁路的通信系统高速铁路的通信系统 七七 、磁悬浮铁路简介磁悬浮铁路简介 内容提要内容提要 5 一一. .绪论绪论 1.11.1兴建高速铁路是客运市场发展的必兴建高速铁路是客运市场发展的必 然趋势然趋势 1.21.2世界高速铁路的发展情况及主要模世界高速铁路的发展情况及主要模 式式 1.31.3高速铁路的技术优势高速铁路的技术优势 6 1.11.1兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势兴建高速铁路是客运市场发展

3、的必然趋势 1825-1950,1825-1950,铁路运输处于垄断地位铁路运输处于垄断地位 5050年代后受到了公路航空的挑战年代后受到了公路航空的挑战 根据根据“旅行时间旅行时间”最短的法则，在主要优势为短途运输最短的法则，在主要优势为短途运输 的公路和主要优势为长途运输的航空之间，仍然为铁路的公路和主要优势为长途运输的航空之间，仍然为铁路 留有广宽的发展空间。（留有广宽的发展空间。（见图见图） 7 高速铁路的优势距离高速铁路的优势距离 temps 8 6 4 2 300 600 900 1200 distance voiture T.G.V. avion avion voiture T.

4、G.V. Figure 2 - 1 8 三种不同速度的高速列车的优势距离比较三种不同速度的高速列车的优势距离比较 210 km/h时， 300500km 250 km/h时， 250600km 300km/h时， 200800km 9 高速铁路与公路、航空、水运等客运方式是高速铁路与公路、航空、水运等客运方式是 一种既相互竞争，又相补充的关系；一种既相互竞争，又相补充的关系； 兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势。兴建高速铁路是客运市场发展的必然趋势。 10 高速铁路技术是当代世界铁路的一项重大高速铁路技术是当代世界铁路的一项重大 技术成就，它技术成就，它集中地反映集中地反映了一个国家铁路了一

5、个国家铁路 牵引动力、线路结构、运行控制、运输组牵引动力、线路结构、运行控制、运输组 织和经营管理等方面的技术进步，也体现织和经营管理等方面的技术进步，也体现 了了一个国家的科技和工业水平一个国家的科技和工业水平。高速铁路。高速铁路 在经济发达、人口密集的地区经济效益和在经济发达、人口密集的地区经济效益和 社会效益突出。社会效益突出。 1.2国外高速铁路的发展动态（国外高速铁路的发展动态（1 1） 11 1.21.2国外高速铁路的发展动态（国外高速铁路的发展动态（2 2） 自1964年日本东海道新干线以时速210 公里的高速铁路投入运营以来，发达国家及 一些发展中国家和地区竟相投资修建高速铁

6、路。法、德、意、英、苏、瑞典、奥地利、 西班牙、澳大利亚、美国、加拿大、巴西、 南朝鲜和我国台湾等20多个国家和地区，都 先后修建了高速铁路或制订了修建高速铁路 计划。 12 1.21.2国外高速铁路的发展动态（国外高速铁路的发展动态（3 3） 据不完全统计，目前全世界开行时速 200km及以上的高速铁路已超过10000km。 以下是几个主要国家的高速铁路发展情况 13 法国法国 TGV 14 运行于巴运行于巴 黎黎-里昂高里昂高 速铁路的速铁路的 TGV 更舒适的更舒适的TGV 15 欧洲之星, Eurostar Thalys Thalys and Eurostar 16 德国德国ICE 1

7、7 ICE1高速列车高速列车 ICE2高速列车高速列车 ICE3高速列车高速列车 18 ICE-V高速列车高速列车 19 日本高速新干线铁路网日本高速新干线铁路网 20 100系列高速列车系列高速列车 0系列高速列车 21 200系列高速列车系列高速列车 300系列高速列车系列高速列车 22 400 系系 列列 高高 速速 列列 车车 500 系系 列列 高高 速速 列列 车车 23 E1系列高速列车系列高速列车 E2系列系列 高速列车高速列车 E3系列高速列车 24 Figure I-3 Rseau T.G.V. en Belgique 比利时高速铁路示意图比利时高速铁路示意图 25 1.2

8、1.2国外高速铁路的发展动态（国外高速铁路的发展动态（4 4） 结论 日本、西欧高速铁路项目已经进入成熟发展期 东欧国家铁路的规划向西欧靠拢 新一轮的高速铁路建设高潮即将到来。 26 1.2 1.2 高速铁路发展的主要模式高速铁路发展的主要模式 高速铁路按其不同的建造和运营方式可分 为三种类型: 1)既有线改造提速型（法国） 2)新建客、货共线型（德国） 3)新建客运专用型（日本） 27 1.31.3高速铁路的技术优势高速铁路的技术优势 高速铁路与公路、航空相比，其主要技术优势表现在：高速铁路与公路、航空相比，其主要技术优势表现在： l1 1）速度快、旅行时间短。）速度快、旅行时间短。 l2

9、2）行车密度高、运量大。）行车密度高、运量大。 l3 3）高速列车乘座舒适性好。）高速列车乘座舒适性好。 l4 4）土地占用面积小。）土地占用面积小。 l5 5）能耗低。能耗低。 l6 6）环境污染小环境污染小。 l7) 7) 外部运输成本低。外部运输成本低。 l8) 8) 列车运行准点。列车运行准点。 l9) 9) 安全可靠。安全可靠。 l10)10)不受气候影响，全天候运行。不受气候影响，全天候运行。 l11)11)社会经济效益好。社会经济效益好。 28 能耗低能耗低 一人使用1KWh的能源，乘坐不同的交通工具所能旅行的最长 距离见图1.3一1。 29 环境污染小环境污染小 交通工具排放到

10、大气中有害物质有碳化物，氮化物，硫化物等 ，而其中的CO球变暖而倍受关注。三种交通工具排放有害物质 的统计资料见图1.3一2。 30 列车运行准点列车运行准点 日本新干线平均晚点不超过1min。 西班牙AVE高速列车承诺晚点5min退 赔全部票款。 法国 31 小结小结 从发达国家的高速铁路建设可知，从发达国家的高速铁路建设可知，兴建兴建 高速铁路是客运市场发展的必然趋势，高速铁路是客运市场发展的必然趋势， 高速铁路以其运距和技术优势，在市场高速铁路以其运距和技术优势，在市场 中占据了一席之地，为铁路发展开辟了中占据了一席之地，为铁路发展开辟了 一条新路。一条新路。 32 二二.高速铁路的线路

11、高速铁路的线路 线形变化平缓的线路平纵断面线形变化平缓的线路平纵断面 高速铁路的环境保护与列车风的影响及对策高速铁路的环境保护与列车风的影响及对策 高速铁路轨道技术监测与维修、养护与管理高速铁路轨道技术监测与维修、养护与管理 小结小结 33 2.1线路平纵断面线路平纵断面 （平缓平缓） 大幅度提高平面最小曲线半径标准大幅度提高平面最小曲线半径标准 平缓过渡的缓和曲线平缓过渡的缓和曲线 增长夹直线、圆曲线最小长度增长夹直线、圆曲线最小长度 增大竖曲线半径增大竖曲线半径 世界上已建及在建、筹建中高速铁路线世界上已建及在建、筹建中高速铁路线 路平纵断面设计标准路平纵断面设计标准 交通运输学院运输组织

12、所 34 35 2.22.2高速铁路的环境保护与列车风的影响高速铁路的环境保护与列车风的影响 及对策及对策 噪声及其防治噪声及其防治 高速铁路的其他污染问题与对策高速铁路的其他污染问题与对策 列车风的影响与对策列车风的影响与对策 36 噪声与列车速度的关系噪声与列车速度的关系 噪声值（分贝） 100 80 60 40 20 0 150 200 250 300 V（公里/小时） 集电系噪声；结构物噪声；滚动噪声； 车辆空气动力噪声；V综合噪声。 37 各国铁路对躁声的规定值各国铁路对躁声的规定值 国别线路标准值（分贝） 日本新线 （住宅区）70 （工业区）75 法国TGV （822 时）6570

13、 （TGV 以外）70 德国新线 （622 时）67 （226 时）57 荷兰新线 （719 时）60 （1923 时）55 （237 时）50 瑞士新线 （622 时）60 （226 时）50 丹麦全线（24 小时）60 38 高速铁路对环境污染的种类及其产生源高速铁路对环境污染的种类及其产生源 种 类产生源 噪声振动 l 列车运行及调车作业 l 工厂、发电站、变电所等的工作 l 线路养护维修及新线施工的作业 l 鸣笛、路口报警声等 l 其他 大气污染 l 火力发电站 l 锅炉的工作 l 列车的污水飞溅、制动铁粉的散落等 水质污染 l 工厂、运转区段及机务段、车辆段的油排放 l 列车厕所污水

14、污物处理 地下水公害l 隧道工程抽出的污水 微气压l 隧道的空气冲击波 地基下沉变形l 施工及软土地基 日照伤害l 高架结构、建筑物及停车场照明等 电磁波污染l 高速铁路列车运行 l 高架结构、建筑物等 P、C、B（多氯联苯） 污染 l 车辆仪器上 l 地面电气设备上 39 2.2.3 2.2.3 列车风的影响与对策列车风的影响与对策 列车风对线路两侧的影响列车风对线路两侧的影响 列车高速运行时，列车风对线路两侧会产列车高速运行时，列车风对线路两侧会产 生一定压力，对沿线人员及建筑物造成一定的生一定压力，对沿线人员及建筑物造成一定的 危害。危害。 列车风对高架桥维修通路的影响列车风对高架桥维修

15、通路的影响 当高速列车通过高架桥时会产生较大的列当高速列车通过高架桥时会产生较大的列 车风和列车风压。它将从生理上和心理上影响车风和列车风压。它将从生理上和心理上影响 人身安全。轨道中心线间的距离为人身安全。轨道中心线间的距离为3.33.3米至米至3.63.6 米，不足此数者，须增设避车台。米，不足此数者，须增设避车台。 40 2.2.3 2.2.3 列车风的影响与对策列车风的影响与对策 列车风对列车会车的影响列车风对列车会车的影响 两个列车在双线上会车时两个列车在双线上会车时, ,它们的头部产生它们的头部产生 的空气压力波的空气压力波( (列车凤列车凤) )相互作用在对方的侧面，相互作用在对

16、方的侧面， 可能会产生危险。高速复线的线路间距，按最高可能会产生危险。高速复线的线路间距，按最高 速度的不同，应在速度的不同，应在4.24.2米以上，可使列车或旅客米以上，可使列车或旅客 免受列车风的危害。免受列车风的危害。 隧道内列车风的影响隧道内列车风的影响 高速列车在隧道内的空气动力作用要比在露高速列车在隧道内的空气动力作用要比在露 天环境中强烈的多。合理地布置隧道中的通风井，天环境中强烈的多。合理地布置隧道中的通风井， 可以使隧道内的空气压力变化减少达可以使隧道内的空气压力变化减少达50%50% 41 2.3 2.3 高速铁路轨道技术监测高速铁路轨道技术监测 与维修、养护与管理与维修、

17、养护与管理 高速铁路线路的维修养护与管理在工作高速铁路线路的维修养护与管理在工作 内容及方法和常规线路有所区别内容及方法和常规线路有所区别 高速铁路轨道设备磨损较快高速铁路轨道设备磨损较快, ,更新周期短更新周期短, , 轨道设备的运送、组装等都采用工厂化、轨道设备的运送、组装等都采用工厂化、 机械化施工方式机械化施工方式 对轨道的管理，除正常磨耗、锈蚀等一对轨道的管理，除正常磨耗、锈蚀等一 般性检查外，还要用钢轨擦伤检查车和般性检查外，还要用钢轨擦伤检查车和 超声波探伤机进行周密检查超声波探伤机进行周密检查 42 小结小结 在高速铁路上，随着列车运行速度的提高，要在高速铁路上，随着列车运行速

18、度的提高，要 求线路的建筑标准也越高求线路的建筑标准也越高 为了适应高速运行和繁重运输任务的要求，必为了适应高速运行和繁重运输任务的要求，必 须加强线路的检测、监视和维修养护工作，采须加强线路的检测、监视和维修养护工作，采 用先进的设备，以保证线路的质量和行车安全。用先进的设备，以保证线路的质量和行车安全。 振动和噪声以及由此而产生的污染与危害是高振动和噪声以及由此而产生的污染与危害是高 速列车运行带来的一个突出的也是比较复杂的速列车运行带来的一个突出的也是比较复杂的 问题。减轻和控制由此而产生的公害，将关系问题。减轻和控制由此而产生的公害，将关系 到高速铁路的发展前景。到高速铁路的发展前景。

19、 43 三三.高速铁路的牵引动力高速铁路的牵引动力 高速铁路的电力传动高速铁路的电力传动 动力车车体动力车车体 走行部走行部 制动制动 牵引供电系统牵引供电系统 高速列车的牵引动力高速列车的牵引动力 小结小结 44 3.1高速铁路的电力传动高速铁路的电力传动 高速列车牵引动力的核心技术是高速列车牵引动力的核心技术是交交 直直交变流技术交变流技术 采用交流电机时，网上的单相交流电经采用交流电机时，网上的单相交流电经 变压、整流之后，还必须通过逆变器变变压、整流之后，还必须通过逆变器变 成三相交流电，才能作为交流电机的驱成三相交流电，才能作为交流电机的驱 动电流。通过对交流电电压和频率的控动电流。

20、通过对交流电电压和频率的控 制和调整，再由直流变三相交流。制和调整，再由直流变三相交流。 45 3.2 动力车车体动力车车体 车体结构轻量化车体结构轻量化 车体外形要符合空气动力性能车体外形要符合空气动力性能 的要求的要求 46 3.3 走行部走行部 客车转向架客车转向架 动力转向架动力转向架 47 3.3.1客车转向架客车转向架 稳定性稳定性 舒适性舒适性 曲线通过性能曲线通过性能 轻量化轻量化 动力转向架的牵引电机悬挂和传动技术动力转向架的牵引电机悬挂和传动技术 对于高速客车转向架的主要技术要求 归纳为： 48 3.3.2 动力转向架动力转向架 动力转向架和拖车（客车）转向架的最动力转向架

21、和拖车（客车）转向架的最 大区别在于要产生和传递牵引力和动力大区别在于要产生和传递牵引力和动力 制动力。根据牵引电机悬挂方式的不同制动力。根据牵引电机悬挂方式的不同 可将转向架分为可将转向架分为“架悬式架悬式”、“体悬式体悬式”、 “半体悬式半体悬式” 49 3.4 制动制动 高速列车制动特点高速列车制动特点 制动方式制动方式 高速列车高速列车复合制动系统复合制动系统 制动距离制动距离 制动时的乘客舒适性制动时的乘客舒适性 制动系统的可靠性和安全性制动系统的可靠性和安全性 50 3.4.1高速列车制动特点高速列车制动特点 高速列车的制动与常速列车的制动，原高速列车的制动与常速列车的制动，原 理

22、相同。但由于高速列车的速度很高，理相同。但由于高速列车的速度很高， 动能很大，要在规定的时间和距离内将动能很大，要在规定的时间和距离内将 这些动能消耗或吸收，用常速列车的单这些动能消耗或吸收，用常速列车的单 一闸瓦制动方式是无法达到的。因此，一闸瓦制动方式是无法达到的。因此， 高速列车的制动必需采用综合方式，即高速列车的制动必需采用综合方式，即 多种制动协调使用多种制动协调使用，方能获得较好的效，方能获得较好的效 果。果。 51 3.4.2 制动方式制动方式 摩擦制动摩擦制动: : 1) 1)闸瓦制动（又称踏面制动）闸瓦制动（又称踏面制动） 2) 2)盘型制动盘型制动 3) 3)摩擦式电磁轨道

23、制动摩擦式电磁轨道制动 动力制动动力制动 1) 1)电阻制动电阻制动 2) 2)再生制动再生制动 3) 3)电磁涡流制动电磁涡流制动 52 部分高速列车制动方式一览表部分高速列车制动方式一览表 国别 列车名称 动力车制动方式 非动力车制动方式 日本 0 系列 100 系列 300 系列 电阻制动+盘形制动 电阻制动+盘形制动 再生制动+盘形制动 电磁涡轮转子制动+盘形制动 电磁涡轮转子制动+盘形制动 法国 TGVPSE TGVA TGVN （研制中） 电阻制动+闸瓦制动 电阻制动+闸瓦制动 再生制动+盘形制动 盘形制动+闸瓦制动 盘形制动 盘形制动+电磁轨道制动 德国 ICE 再生制动+盘形制

24、动 电磁涡轮轨道制动+盘形制动 53 3.4.4 制动距离制动距离 控制制动距离，保证制动时乘客的舒适性，保控制制动距离，保证制动时乘客的舒适性，保 证制动系统的可靠性。证制动系统的可靠性。 列车的制动距离与列车的速度和制动方式有关。列车的制动距离与列车的速度和制动方式有关。 l列车紧急制动距离随行车速度以高于列车紧急制动距离随行车速度以高于1次方的比例次方的比例 增加，增加，300km/h的高速列车以紧急制动、的高速列车以紧急制动、0.8常用制常用制 动系数和动系数和0.5常用制动系数制动停车，其制动距离分常用制动系数制动停车，其制动距离分 别为别为4500、5200和和7700m，相当与长

25、度为相当与长度为1500m的的 闭塞区间分别为闭塞区间分别为3、4、6个。即使采用四显示信号个。即使采用四显示信号 也不能满足在两个闭塞区的停车的要求，因此，高也不能满足在两个闭塞区的停车的要求，因此，高 速列车的制动必须采用包括空气制动（踏面制动和速列车的制动必须采用包括空气制动（踏面制动和 盘形制动）、动力制动和非粘着制动（磁轨制动和盘形制动）、动力制动和非粘着制动（磁轨制动和 涡流制动）在内的复合制动方式，以提供强大的制涡流制动）在内的复合制动方式，以提供强大的制 动力。动力。 54 旅客列车的制动距离限制旅客列车的制动距离限制(m) 制动方 式 初速（ km/h） 紧急制 动常用全 制

26、动 减压130kpa （0.8倍全 值） 减压80kpa （0.5倍全 值） 120 800/ 140 1100140017502600 160 1400175022503200 200 2000220025003700 300 4500480052007700 55 小结小结 高速牵引动力是实现高速列车的重要技术关键高速牵引动力是实现高速列车的重要技术关键 之一。高速牵引动力本身又涉及许多方面的新之一。高速牵引动力本身又涉及许多方面的新 技术：要实现计现有机车更大的牵引功率及牵技术：要实现计现有机车更大的牵引功率及牵 引力的新型动力装置和传动装置；牵引动力的引力的新型动力装置和传动装置；牵引

27、动力的 配置已不能局限于传统的机车牵引方式，而采配置已不能局限于传统的机车牵引方式，而采 用分散的或相对集中的动车组方式；高速条件用分散的或相对集中的动车组方式；高速条件 下新的制动技术；高速电力牵引时的受电技术；下新的制动技术；高速电力牵引时的受电技术； 适应高速列车要求的车体及走行部的结构以及适应高速列车要求的车体及走行部的结构以及 减少空气的阻力的新的外形设计等。这些都是减少空气的阻力的新的外形设计等。这些都是 发展高速牵引动力必须解决的具体技术问题。发展高速牵引动力必须解决的具体技术问题。 56 四四.高速铁路的车辆高速铁路的车辆 高速列车的车体高速列车的车体 高速铁路的牵引缓冲装置高

28、速铁路的牵引缓冲装置 高速铁路的制动装置高速铁路的制动装置 小结小结 57 4.1高速列车的车体高速列车的车体 车体结构轻量化车体结构轻量化 流线型外形流线型外形 提高气密性提高气密性 提高隔声性能提高隔声性能 防火措施防火措施 58 日本日本100系和系和300系车辆重量比较系车辆重量比较 100系300系 车体结构 10.26.3 转向架 19.313.4 电气装置 13.510.0 车内设备 10.69.8 平均1节车重量 53.639.5 59 4.1.2 流线型外形流线型外形 减少列车运行阻力，车体结构设计应最大可能的减少列车运行阻力，车体结构设计应最大可能的 减少列车运行阻力。进一

29、步减少能耗，列车阻力减少列车运行阻力。进一步减少能耗，列车阻力 是速度的二次函数，列车速度提高后空气阻力非是速度的二次函数，列车速度提高后空气阻力非 常突出，当速度提高到常突出，当速度提高到30kmh时，空气阻力的时，空气阻力的 占总阻力的占总阻力的8590。 60 4.1.3 提高气密性提高气密性 车体气密性要求，当高速列车通过隧道或两车体气密性要求，当高速列车通过隧道或两 列高速列车交会特别是在隧道内会车时，车列高速列车交会特别是在隧道内会车时，车 外气压在短时间内会产生很大的压力波动，外气压在短时间内会产生很大的压力波动， 这种压力波动大小几乎与列车运行速度的平这种压力波动大小几乎与列车

30、运行速度的平 方成正比地增加，如果车体结构不完全密封，方成正比地增加，如果车体结构不完全密封， 车外的压力波会迅速地传至车内，使车内的车外的压力波会迅速地传至车内，使车内的 压力产主较大的波动，旅客会感觉到声浪冲压力产主较大的波动，旅客会感觉到声浪冲 击耳膜的感觉，令人难人忍受，因而影响了击耳膜的感觉，令人难人忍受，因而影响了 旅客的舒适性，提高车体的气密性是发展高旅客的舒适性，提高车体的气密性是发展高 速列车的一项关键技术。速列车的一项关键技术。 61 100系列高速列车内部系列高速列车内部 62 ICE3一等车内部一等车内部 ICE1-2一等车内部一等车内部 63 TGV一等车内部一等车内

31、部 TGV二等车内部二等车内部 64 4.2 高速铁路的牵引缓冲装置高速铁路的牵引缓冲装置 高速旅客列车要求车钩的纵向间隙小，高速旅客列车要求车钩的纵向间隙小， 风管、电气线路能自动对接；风管、电气线路能自动对接； 缓冲器容量适当，柔性较好；缓冲器容量适当，柔性较好； 整个系统的重量要轻整个系统的重量要轻 65 4.3高速铁路的制动装置高速铁路的制动装置 高速客车的制动方式高速客车的制动方式 充分利用和改善粘着充分利用和改善粘着 高速客车的基础制动装置高速客车的基础制动装置 66 高速客车在设计制造中必须重点解决以下技术高速客车在设计制造中必须重点解决以下技术 问题：问题： l研制在高速运行条

32、件下动力性能良好的转向架研制在高速运行条件下动力性能良好的转向架 l优良的制动系统优良的制动系统 l车体结构轻量化，并具有良好的空气动力性能车体结构轻量化，并具有良好的空气动力性能 此外，还有控制噪声、提高气密性、强化防火此外，还有控制噪声、提高气密性、强化防火 措施和空气调节设施等等措施和空气调节设施等等 67 5.高速铁路的信号与控制系统高速铁路的信号与控制系统 概述概述 高速铁路列车运行自动化系高速铁路列车运行自动化系 统的构成及功能统的构成及功能 高速铁路行车指挥自动化系高速铁路行车指挥自动化系 统的构成及功能统的构成及功能 小结小结 68 5.1高速铁路信号与控制系统的基高速铁路信号

33、与控制系统的基 本组成本组成 列车自动列车自动 控制系统控制系统 (ATCS) 行车指挥自动化行车指挥自动化系统系统(ATS-Automatic Train Supervision) 列车运行自动化列车运行自动化 列车制动防护列车制动防护(ATP- Automatic Train Protection) 列车自动驾驶列车自动驾驶(ATO- Automatic Train Operation) 69 列车自动控制系统框图列车自动控制系统框图 70 5.2 高速铁路行车指挥自动化系统高速铁路行车指挥自动化系统 的构成及功能的构成及功能 构成高速铁路行车指挥系统的基本思路：构成高速铁路行车指挥系统的

34、基本思路： 取消分散安装再线路两侧传统的信号设备，将取消分散安装再线路两侧传统的信号设备，将 列车运行指挥控制中心集中与地面的高度中心。列车运行指挥控制中心集中与地面的高度中心。 在调度中心控制范围内，有车载计算机辅助司在调度中心控制范围内，有车载计算机辅助司 机操纵列车运行。机操纵列车运行。 71 调度中心计算机自动跟踪列车运行并向列车传调度中心计算机自动跟踪列车运行并向列车传 递运行计划与控制命令。调度员监督计算机的递运行计划与控制命令。调度员监督计算机的 工作并给予必要的辅助调度。工作并给予必要的辅助调度。 利用有线与无线的数据传输网络为调度中心与利用有线与无线的数据传输网络为调度中心与

35、 列车之间进行双向信息传递。列车之间进行双向信息传递。 调度中心计算机在调度中心运行过程中，向车调度中心计算机在调度中心运行过程中，向车 站各分机分区、分时地下达列车运行计划。站各分机分区、分时地下达列车运行计划。 各车站的控制分机根据中心计算机的运行计划，各车站的控制分机根据中心计算机的运行计划， 直接控制现场的有关连锁设备与进路。直接控制现场的有关连锁设备与进路。 72 指挥中心微机数据网指挥中心微机数据网 73 列车自动控制系统示意图列车自动控制系统示意图 74 微机连锁系统框图微机连锁系统框图 75 5.3高速铁路列车运行自动化系高速铁路列车运行自动化系 统的构成及功能统的构成及功能

36、系统的构成系统的构成 无绝缘多信息轨道电路无绝缘多信息轨道电路 点式查询应答器点式查询应答器 微机化列车自动控制设备微机化列车自动控制设备 高速铁路区间闭塞设备的过渡方案高速铁路区间闭塞设备的过渡方案 76 5.3.1 系统的构成系统的构成 77 5.3.2 5.3.2 无绝缘多信息轨道电路无绝缘多信息轨道电路 78 5.3.2 5.3.2 无绝缘多信息轨道电路无绝缘多信息轨道电路 79 小结小结 高速铁路的信号与控制系统，是高速列高速铁路的信号与控制系统，是高速列 车安全、高密度运行的基本保证。高速车安全、高密度运行的基本保证。高速 铁路的信号与控制系统是微机控制与数铁路的信号与控制系统是微

37、机控制与数 据传输于一体的综合控制与管理系统，据传输于一体的综合控制与管理系统， 是当代铁路适应高速运营、控制与管理是当代铁路适应高速运营、控制与管理 而采用的新综合性高技术。而采用的新综合性高技术。 80 六六. 高速铁路的通信系统高速铁路的通信系统 概述概述 有线通信有线通信 无线通信无线通信 数据通信与数字网数据通信与数字网 图象通信图象通信 信息处理系统信息处理系统 小结小结 81 6.1概述概述 高速铁路通信的特点高速铁路通信的特点: 通信应具有高可靠性，以保证列车的高速安全通信应具有高可靠性，以保证列车的高速安全 运行。运行。 通信应保证运营管理的高效率。通信应保证运营管理的高效率

38、。 通信与信号系统紧密结合，形成一个整体。通信与信号系统紧密结合，形成一个整体。 通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现 代化的运营、管理、服务系统。代化的运营、管理、服务系统。 通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服 务。务。 多种通信方式结合形成同意的铁路通信网。多种通信方式结合形成同意的铁路通信网。 82 法国TGV的通信系统概况 83 6.2 6.2 有线通信（一）有线通信（一） 铁路有线通信主要用来解决铁路沿线长铁路有线通信主要用来解决铁路沿线长 途干线以及中途地区间信息的传输。途干线以及中途地区间信

39、息的传输。 84 6.3 6.3 无线通信无线通信 固定无线通信固定无线通信 移动无线通信移动无线通信 1 1、列车无线通信、列车无线通信 2 2、防护无线通信、防护无线通信 3 3、列车运行自动化系统的无线、列车运行自动化系统的无线 通信通信 旅客无线通信旅客无线通信 卫星通信的应用卫星通信的应用 85 法国法国TGV大西洋线地面与列车无线通大西洋线地面与列车无线通 信信(含数据传输网含数据传输网) 86 各种通信的接口各种通信的接口 87 6.4 6.4 数据通信与数字网数据通信与数字网 数据通信数据通信 1）数据交换网数据交换网 2）传真交换网传真交换网 3）数据传输设备数据传输设备 数

40、字网数字网 88 6.5 6.5 图象通信图象通信 传真电报传真电报 工业电视工业电视 电视会议系统电视会议系统 图象传输方式图象传输方式 89 6.6 6.6 信息处理系统信息处理系统 旅客系统旅客系统 可视图文信息系统可视图文信息系统 货物系统货物系统 运输系统运输系统 新干线信息管理系统新干线信息管理系统 90 小结小结 通信在高速铁路的运输中起着神经系统通信在高速铁路的运输中起着神经系统 和网络的作用。要保证指挥列车运行的和网络的作用。要保证指挥列车运行的 各种调度指挥命令信息的传输；为旅客各种调度指挥命令信息的传输；为旅客 提供各种服务的通信；为设备维修及运提供各种服务的通信；为设备

41、维修及运 营管理提供通信条件。营管理提供通信条件。 91 七七.磁悬浮铁路简介磁悬浮铁路简介 概述概述 磁悬浮铁路的基本制式和工作原理磁悬浮铁路的基本制式和工作原理 磁悬浮铁路的车辆磁悬浮铁路的车辆 磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的线路 磁悬浮铁路的社会经济效益磁悬浮铁路的社会经济效益 我国磁悬浮列车的发展前景我国磁悬浮列车的发展前景 小结小结 92 7.1 概述概述 与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨 之间的接触，时速可达之间的接触，时速可达500500公里以上；无废气公里以上；无废气 排出和污染，有利于环境保护；由于磁悬浮系排出和污染，有利于环境保

42、护；由于磁悬浮系 统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故、统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故、 车轮、接触导线等摩擦部件，可以省去大量的车轮、接触导线等摩擦部件，可以省去大量的 维修工作和维修费用维修工作和维修费用 93 日本于日本于1972年用年用ML100型试验车实现了型试验车实现了60公里公里 小时的磁悬浮运行。小时的磁悬浮运行。 1975年着手修建宫崎试验线。年着手修建宫崎试验线。 1977年开始对倒年开始对倒T型导轨和跨座式型导轨和跨座式ML500型试型试 验车进行了无人驾驶的试验。验车进行了无人驾驶的试验。 1979年年12月，在九州宫崎试验线上创造了月，在九州宫崎试验线上创造

43、了517 公里小时的速度记录。但因常温下的超导材公里小时的速度记录。但因常温下的超导材 料尚未出现，还未能投入商业性的载人运行。料尚未出现，还未能投入商业性的载人运行。 世界磁悬浮铁路的试验与发展世界磁悬浮铁路的试验与发展 94 七、日本七、日本MLX-01磁悬浮高速列车磁悬浮高速列车 新型新干线200系列（1999年3月投入使用） 95 德国从德国从1968年开始研究磁浮列车。年开始研究磁浮列车。1983年在曼年在曼 姆斯兰德建设了一条长姆斯兰德建设了一条长32公里的试验线，已完公里的试验线，已完 成了载人试验。他们采用的成了载人试验。他们采用的TR06型试验车，型试验车， 在该线上创造在该

44、线上创造412公里小时的记录；并打算公里小时的记录；并打算 进一步突破进一步突破500公里小时。公里小时。 英国于英国于1973年开始进行磁悬浮铁路的研究，经年开始进行磁悬浮铁路的研究，经 过过20多年的研究和试验，于多年的研究和试验，于1984年年4月，从伯月，从伯 明翰机场至国际车站之间开通运行了低速磁悬明翰机场至国际车站之间开通运行了低速磁悬 浮列车，平均速度为浮列车，平均速度为25公里小时。公里小时。 世界磁悬浮铁路的试验与发展世界磁悬浮铁路的试验与发展 96 经过了各国多年的试验以后，一般认为，短途经过了各国多年的试验以后，一般认为，短途 磁浮运输速度一般为磁浮运输速度一般为200公

45、里小时，用于连公里小时，用于连 接机场和市中心；中程磁浮运输速度为接机场和市中心；中程磁浮运输速度为300公公 里里/小时，适用于城市间运输；长途磁浮运输小时，适用于城市间运输；长途磁浮运输 速度一般在速度一般在300公里小时以上，适用于远距公里小时以上，适用于远距 离运输。离运输。 几年来的运行实践证明，常导磁吸式悬浮系统、几年来的运行实践证明，常导磁吸式悬浮系统、 直线异步电机推进的高架低速磁浮列车，适用直线异步电机推进的高架低速磁浮列车，适用 于城市内的公共交通和郊区客运。于城市内的公共交通和郊区客运。 世界磁悬浮铁路的试验与发展世界磁悬浮铁路的试验与发展 97 7.2 磁悬浮铁路的基本

46、制式和工磁悬浮铁路的基本制式和工 作原理作原理 悬浮原理悬浮原理 导向原理导向原理 推进原理推进原理 98 悬浮原理悬浮原理 常导磁吸式（常导磁吸式（EMS型）型） 是利用装在车辆两侧转向是利用装在车辆两侧转向 架上的常导电磁铁（悬浮电磁铁），和铺设在线路导架上的常导电磁铁（悬浮电磁铁），和铺设在线路导 向轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮向轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮 起，车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。起，车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。 超导磁斥式（超导磁斥式（EDS型）型） 此种型式在车辆底部安装此种型式在车辆底部安装 超导磁体（放在液态氦

47、贮存槽内），在轨道两侧铺设超导磁体（放在液态氦贮存槽内），在轨道两侧铺设 一系列铝环线圈。列车运行时，给车上线圈（超导磁一系列铝环线圈。列车运行时，给车上线圈（超导磁 体）通电流，产生强磁场，地上线圈（铝环）与之相体）通电流，产生强磁场，地上线圈（铝环）与之相 切割，在铝环内产生感应电流。感应电流产生的磁场切割，在铝环内产生感应电流。感应电流产生的磁场 与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排 斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来。 99 磁悬浮原理比较图 100 导向原理导向原理 常导磁吸式

48、的导向系统，是在车辆侧面安装一常导磁吸式的导向系统，是在车辆侧面安装一 组专门用于导向的电磁铁，当车辆运行发生左组专门用于导向的电磁铁，当车辆运行发生左 右偏移时，车上的导向电磁铁与导向轨的侧面右偏移时，车上的导向电磁铁与导向轨的侧面 相互作用，产生一种排斥力，使车辆恢复到正相互作用，产生一种排斥力，使车辆恢复到正 常位置，和导轨侧面之间保持一定的间隙。当常位置，和导轨侧面之间保持一定的间隙。当 车辆的运行状态发生变化时，例如运行在曲线车辆的运行状态发生变化时，例如运行在曲线 或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电 流进行控制来保持这一侧向间隙，从而达

49、到控流进行控制来保持这一侧向间隙，从而达到控 制列车运行方向的目的制列车运行方向的目的。 101 超导磁斥式的导向系统，可以采用以下超导磁斥式的导向系统，可以采用以下 三种方式构成：三种方式构成： l在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。 l在车辆上安装专用的导向超导磁体，使之与在车辆上安装专用的导向超导磁体，使之与 导轨侧向的地面线圈或金属带产生磁斥力，导轨侧向的地面线圈或金属带产生磁斥力， 该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保该力与列车的侧向作用力相平衡，使列车保 持正确的运行方向。持正确的运行方向。 l利用磁力进行导引的利用磁力进行导引的“零磁通量

50、零磁通量”导向系统。导向系统。 导向原理导向原理 102 推进原理推进原理 磁悬浮列车由于悬浮起一定的高度，使车轮与磁悬浮列车由于悬浮起一定的高度，使车轮与 钢轨脱离，故不能依靠它们之间的摩擦力产生钢轨脱离，故不能依靠它们之间的摩擦力产生 牵引力使车辆前进，而是采用一种叫做直线电牵引力使车辆前进，而是采用一种叫做直线电 机的推进装置作为列车的牵引动力。机的推进装置作为列车的牵引动力。 直线电机是从旋转电机演变而来的，它的基本直线电机是从旋转电机演变而来的，它的基本 构成和作用原理与普通旋转电机类似，就如同构成和作用原理与普通旋转电机类似，就如同 将旋转电机沿半径方向切开展平而成。于是，将旋转电

51、机沿半径方向切开展平而成。于是， 其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。 103 7.3 磁悬浮铁路的车辆磁悬浮铁路的车辆 车辆是磁悬浮铁路的重要组成部分车辆是磁悬浮铁路的重要组成部分,是一种不与是一种不与 地面接触的运载工具。从磁悬浮铁路产生到现地面接触的运载工具。从磁悬浮铁路产生到现 在，随着时代的发展和制式的不同要求车辆了在，随着时代的发展和制式的不同要求车辆了 不断地更新。不断地更新。 日本从日本从1962年起，经过广泛深入的分析和论证，年起，经过广泛深入的分析和论证， 决定采用超导磁斥式悬浮系统。决定采用超导磁斥式悬浮系统。 德国从德国从70年代

52、初开始研制磁悬浮列车，采用常年代初开始研制磁悬浮列车，采用常 导磁吸式。导磁吸式。 104 105 106 107 108 7.4 磁悬浮铁路的线路磁悬浮铁路的线路 线路，作为磁悬浮铁路的基本组成部分和走行线路，作为磁悬浮铁路的基本组成部分和走行 基础，在构造上应能满足磁悬浮列车的基本要基础，在构造上应能满足磁悬浮列车的基本要 求。因为磁悬浮列车不但在构造和原理上与传求。因为磁悬浮列车不但在构造和原理上与传 统铁路不同，而且采用不同的悬浮方式，对线统铁路不同，而且采用不同的悬浮方式，对线 路的要求也不一样。磁悬浮铁路的悬浮、导向路的要求也不一样。磁悬浮铁路的悬浮、导向 和推进设备，无论什么型式，总有一部分安装和推进设备，无论什么型式，总有一部分安装 在车辆上，而另一部分安装在轨道上，因此线在车辆上，而另一部分安装在