高速铁路线路技术

第四讲高速铁路线路技术高速铁路简介一、世界铁路高速技术的最新进展1、高速铁路的定义2、世界高速铁路的发展概况(2002年)3、高速铁路的优越性4、高速列车——高速铁路新技术的核心5、高速线路——实现高速的基础6、高速铁路线路的维护技术二、高速铁路线路技术1、高速铁路的形式2、高速铁路牵引与制动3、高速铁路线路标准一、世界铁路高速技术的最新进展1高速铁路的定义国际铁路联盟根据铁路线路允许运行的最高时速作以下划分：普通铁路 100～160km/h快速铁路 160～200km/h高速铁路 ≥200km/h(既有线改造)

≥250km/h(新建线)2世界高速铁路的发展概况2013年底中国铁路运营总里程突破11万公里截至2014年底

全国铁路运营总里程已突破11万公里

其中高铁运营总里程超过1.6万公里2世界高速铁路的发展概况2014年底中国高铁里程达1.6万公里，占世界高铁营业里程的一半运营里程最长建设速度最快——2004-2014运营时速最高——486.1公里轮轨试验时速最高——605公里（南车2011）世界等级最高的高铁——京沪高铁世界首条新建高寒高铁——哈大高铁世界单条运营里程最长高铁——京广高铁2298世界上一次性建成里程最长的高铁——兰新高铁17762013世界各国铁路运营总里程及电气化里程排名排名国家和地区铁路里程(km)统计日期电气化里程(km)1美国2247922011<16002中国980002013480003俄国871572011433004印度639742011235415加拿大4655220111296德国419812011204977澳大利亚38445201127158阿根廷3696620111369法国2964020111514010巴西28538201111222013年末，我国高速铁路总营业里程达到11028公里，在建高铁规模1.2万公里中国高速铁路运营里程统计表3高速铁路的优越性(1)节能能源消耗低(每人公里消耗能源比)

高速铁路小汽车飞机

15.35.6(2)环保污染物每人公里排放污染量(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(3)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1.6倍一个大型飞机场占地面积相当于1000km双线高速铁路3高速铁路的优越性(4)运输能力大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。 我国2013年高铁线发送旅客5.3亿人次3高速铁路的优越性3高速铁路的优越性(5)高速、安全、正点、舒适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0.8分。安全性高，社会运输成本最低(6)节约旅行时间4高速列车—高速铁路新技术的核心(1)日本高速列车发展沿革(2)法国高速列车发展沿革(3)德国高速列车(4)意大利高速列车(5)西班牙高速列车(6)韩国高速列车1日本高速列车发展沿革200系400系E1E2E3E4STAR210系100系300系700系[951试验车][961试验车]198519921999300X100N系300N系500系WIN350东北·上越·山形·北陆秋田东海道山阳1964日本高速列车100系

日本高速列车300系

日本高速列车400系

日本高速列车E1

日本高速列车

E2

日本高速列车

E3日本高速列车

E4E4日本高速列车

500系日本高速列车700系

日本高速列车

Easti(2)法国高速列车发展沿革TGV-PSETGV-ATGV-2NTGV东南线大西洋线第二代198119891990.5.18创515.3km/h记录AVE1992西班牙高速线用TGV-R高速联线、北方线1993TGV-TMST1994英、比、法三国国际线TGV-PBKA1996法、荷、比、德四国国际线TGV-K1997韩国高速线用1996第三代双层高速列车，东南线、地中海线第四代2006法国东部线第一代TGV：

TrainàGrandeVitesse法语，高速铁路系统TGV-ATGV-TMSTTGV-2NTGV(3)德国高速列车ICE-3ICE：InterCityExpress英语，城际特快列车ICE-350E(4)意大利高速列车ETR500(5)西班牙高速列车AVETalgo-350(6)韩国高速列车KTX：KoreaTraineXpress韩国高速铁路KHSTCRH：

CHINARAILWAYHIGH-SPEED中国高速铁路中国高速铁路代表性新建高速铁路系统：京津城际郑西高铁武广高铁京沪高铁中国CRH：

CHINARAILWAYHIGH-SPEED中国高速铁路韩国KTX：KoreaTraineXpress韩国高速铁路德国ICE：InterCityExpress英语，城际特快列车法国TGV：

TrainàGrandeVitesse法语，高速铁路系统日本:JR（Shinkansen新干线)东海道、东北上越、山阳中国台北：台湾高速铁路THSR代表性的各国高铁高速铁路技术体系高速列车设计制造（高速动车组）高速列车牵引供电高速行车自动控制（通信、信号、调度等）高速铁路选线设计高速线路设计建造轨道结构、路基、桥梁、隧道、车站高速铁路养护维修高速铁路运营管理高速行车安全保障5、高速线路——实现高速的基础(1)高标准的平纵断面设计(2)高速轨道新结构——无碴轨道(3)高速道岔(4)高速路基、路桥过渡段(5)高速铁路桥梁(6)高速铁路隧道(7)高速牵引供电系统(1)高标准的平纵断面设计坡度、坡度代数差、竖曲线半径(2)高速轨道新结构——无碴轨道减少变形、沉降，增加稳定性单元式轨道板＋CA砂浆＋凸台＋底座板日本A型轨道板德国Rheda2000轨道旭普林轨道双块式轨枕德国博格板式轨道我国无砟轨道型式CRTSⅠ型板式无砟轨道预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场浇注的钢筋混凝土底座上，由凸形挡台限位。CRTSⅡ型板式无砟轨道

又称纵连板式无砟轨道预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现场浇筑的具有滑动层的钢筋混凝土底座（桥梁）上。CRTSⅢ型板式无砟轨道预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现场浇注的钢筋混凝土底座（桥梁）上，并对每块板限位。CRTSI型双块CRTSⅡ型双块遂渝线实体板式无砟轨道遂渝线框架板式无砟轨道遂渝线实体板式无砟轨道遂渝线框架板式无砟轨道我国无砟轨道实例CRTSⅠ型板式无砟轨道CRTSⅡ型板式无砟轨道CRTSⅢ型板式无砟轨道CRTSⅠ型双块式无砟轨道CRTSⅡ型双块式无砟轨道(3)高速道岔提高过岔速度，提高平稳性遂渝线轨枕埋入式无砟道岔(4)高速路基、路桥过渡段减少沉降、不均匀沉降，减少列车震动。(5)高速铁路桥梁(6)高速铁路隧道(7)高速牵引供电系统6、高速铁路线路的

维护技术高速铁路线路的维护技术特点速度快、行车间隔小、维修天窗均在夜间平顺性要求高轨道结构整体性强，维修困难、每次维修时间长无碴轨道，对变形、沉降不好调整要求：高速线路检测（高速轨检车、路旁检测单元等）大型养护设备（整道、换轨、换轨道板等）安全监控检测（路况、轨面、设备状态等）牵引供电、信号系统、行车控制系统检修及时强化线路养护维修技术，降低线路动作用力

采用大型养路机械采用大型养路机械钢轨断面形状控制及钢轨打磨采用轨顶润滑、降低轮轨间横向作用力采用安全监测系统保证列车运行采用集成型路旁安全监测系统路旁声学操测系统(ABD)，转向架性能控制装置(TPD)车轮外形、冲击载荷、擦伤测试器(WPD、WILD、SWD)采用先进的轨检车、钢轨探伤车采用地面探测雷达对路基状态探测接触网状态监测二、高速铁路线路技术（一）高速铁路的形式（二）高速铁路牵引与制动（三）高速铁路技术标准二、高速铁路线路技术（一）高速铁路的形式1、轮轨关系型（粘着制）

和普通铁路一样，机车牵引力通过轮轨间的相互作用，钢轨给车轮提供的反作用力推动列车前进。轮轨间这种即非滚动又非滑动的接触关系叫粘着关系。1、轮轨关系型（粘着制）粘着铁路的极限速度：粘着系数随速度的提高而降低；空气阻力加与速度平方成正比；2、气垫列车粘着铁路很难实现500km/h的最高速度，为此需研制新的运输工具。20世纪60～70年代，最早着手研制的是气垫车。气垫车一般用燃气轮作动力产生高压喷气，在导轨与车辆间形成气垫使车辆浮起，并用喷气机驱动车辆前进，英法两国研制十年，制成试验车。法国试验的飞行列车，车长26m，质量20t，可载客80人，用530kW的燃气轮机产生气垫，用2956kW的动力驱动，在18km长的高架轨道试验线上试运转时，最高时速达422km。1974年能源危机时，为紧缩开支，且因喷气机污染环境、噪音太大，取消了研究计划。前苏联、美国都曾对气垫车进行过研究，未取得显著成就而停顿。70年代起，技术先进的国家，都先后停止了气垫车的进一步探索，转而研制磁浮车。上海飞浪气垫船中国野牛气垫船水陆两栖气垫车法国曾多次试验的气垫列车3、磁浮车（1）、常导体吸引式磁浮车常导磁浮车的车辆跨座在导轨之上，车上安装的集电设备向供电轨供电，导轨相应部位安装感应轨，利用两轨间磁场的吸引力将车辆吸起l0mm左右，然后利用线性电动机驱动车辆前进。这种磁浮车因需外部供电，故速度受一定限制。美国1974年8月曾在普通轨道中心加铺铝感应轨，用线性电动机驱动，起动时用喷气机驱动，最高时速达410km。英国伯明翰在机场到铁路车站间0.4km距离内，建成了磁浮高架线路，并正式投入商业运行。由于距离太短，最高时速限制为50km，全程需时1.5min。每辆车载客40人，每小时可运送旅客1500人。（2）、超导体相斥式磁浮车超导磁浮车的车辆跨座在导轨上，车上装置超导电磁线圈，超导体线圈一般由铌钛合金制成，浸入-268.8℃的氮溶液中，线圈电阻即接近于零，一旦有电流通过，即可持续通电，不需再供电。车下导轨相应部位也安装线圈，当车辆通过时，导轨上的线圈产生感应电流，出现磁场。超导体线圈的磁场与导轨上线圈的磁场产生相斥力，可使车辆浮起100mm左右，适合于高速运行。仍采用线性电动机驱动车辆前进。日本1979年12月在宫崎县7km长的试验线上，实现了517km的最高时速，持续时间5s，运行距离0.7km，其余6.3km用于加减速。试验车长13.5m、宽3.8m、高2.7m、质量约10t，磁浮力为100kN，驱动力为44kN，每吨车辆具有4400N之推力。1980年又对磁浮车的车型和导轨进行了改进，1982年进行载人运行，最高时速达262km，1987年2月最高时速达375km和408km，磁浮技术已接近实用阶段。（3）管道磁浮地面高速运输要克服巨大的空气阻力，当速度超过500km/h后，空气阻力将非常大，所以产生了管道磁浮线路的设想。将磁浮车系统置于空气稀薄的管道中，时速就几乎可以无限制地提高。美国兰德公司设想一种管道高速运输系统，预计在21世纪可能成为现实。（二）高速铁路牵引与制动牵引：

动力分散性动车组动力机中型动车组直线电机（磁浮列车）制动：

动力制动（电阻、再生）磁轨制动（制动轨）涡流制动运行控制：全自动车上信号系统；自动列车控制系统（日本ATC，德国TGV的UM－71。（三）高速铁路技术标准1、圆曲线半径：高速客运专线主要考虑旅客舒适条件。

最小曲线半径应保证旅客列车以最高速度Vmax通过时，欠超高不超过允许值hQ。

最大超高取150mm，允许欠超高取75mm时，

（三）高速铁路技术标准考虑四个因素确