铁道概论 课件 8-高速铁路与重载运输

授课内容（英文）：第六章高速铁路与重载运输

教学目的：

1.了解高速铁路的划分标准；2.掌握磁悬浮列车的工作原理；3.掌握重载列车的技术特点；

HighSpeedRailwayandOverloadTransportationLearningObjectives:Attheendofthisclassyouwillbeableto:1.Understandthedivisionofthehigh-speedrailwaystandard;2.Mastertheworkingprincipleofmagneticlevitationtrain;3.Masterthetechniquecharacteristicsoftheheavy-dutytrain.

第一节高速铁路一、概述

1、高速铁路的主要模式（1）日本新干线模式

即全部修建新线，旅客列车专用。（2）法国TGV模式即部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用。（3）德国ICE模式即全部修建新线，旅客列车及货物列车混用。（4）英国APT模式即既不修建新线，也不大量旧线改造，主要靠采用由摆式车体的车辆组成的动车组；旅客列车及货物列车混用。其他国家高速铁路：西班牙

中国X2000、CRH

I.Themainmodeofhigh-speedrailwayTheJapaneseShinkansenmode.Buildatotallynewline,onlyforpassengertrains;FrenchTGVmode.Partsoftheconstructionarenewlines,partsoftheoldlinearetransformed,onlyforpassengertrains;GermanICEmode.Buildatotallynewline,bothforpassengertrainandfreighttrain;BritishAPTmode.Neithertobuildnewlines,nortotransformalargenumberofoldlines,mainlyusetiltingbodyvehiclestoformEMU6.1Overview

一、概述2、铁路按速度不同的划分标准（1）常速铁路：100—120km／h（2）中速铁路：120—160km／h（3）准高速铁路：160—200km／h（4）高速铁路：200—400km／h（5）特高速铁路：400km／h以上但在85年国际铁路干线协议中规定：新客运专线为300公里，新客货混用型为250公里以上。

II.Accordingtothespeedofthedifferentstandards,therailwaycanbedividedinto：1.Constantspeedrailway100—120km／h2.Mediumspeedrailway120—160km／h3.Quasihighspeedrailway160—200km／h4.Highspeedrailway200—400km／h5.Specialhigh-speedrailway，morethan400km/hButin1985,internationalrailwaytrunkagreementprovides:newpassengerdedicatedlineis300kilometers,newpassengermixtypeformorethan250kilometers.6.1Overview

一、概述3、高速铁路的技术经济优势（1）输送能力大：如新干线每3.5分钟发车间隔（2）速度快：上海到北京，全程1300公里，运行4.5小时左右，与飞机相近。（3）安全性好：高速铁路42年来，基本没有出现过重大行车事故。安全性明显高于公路、航空。（4）正点率高：基本不受气候影响。日本97年平均晚点只有0.3分钟。（5）舒适、方便：运行平稳、发车间隔小。（6）能源消耗低：（7）环境影响轻：（8）经济效益好。

III.Thetechnicalandeconomicadvantagesofhigh-speedrailway1.Largetransportcapacity:suchastheShinkansen,departureintervalsareevery3.5minutes.2.Fastspeed:ShanghaitoBeijing,thewholejourneyis1300km;therunningperiodisabout4.5hours,andaircraftsimilar.3.Highsafety:thereisnomajortrafficaccidentinhigh-speedrailwayfor42years.Securityissignificantlyhigherthanthehighwayandaviation.4.Punctualityrateishigh.Basicallyitisnotaffectedbyclimate.In1997Japan'saveragestatisticsareonly0.3minuteslate.5.Acomfortable,convenient,smoothoperation,littledepartureinterval;6.Lowenergyconsumption7.Lightenvironmentalimpact8.Goodeconomicbenefits

日本高速铁路日本是世界上第一个建成实用高速铁路的国家。1964年10月1日东海道新干线正式开通营业，高速列车运行速度达到210公里/小时，从东京至大阪间旅行时间由6小时30分缩短到3小时。这条专门用于客运的电气化、标准轨距的双线铁路，代表了当时世界第一流的高速铁路技术水平，标志着世界高速铁路由试验阶段跨入了商业运营阶段。

东海道新干线以其安全、快速、准时、舒适、运输能力大、环境污染轻、节省能源和土地资源等优越性博得了政府和公众的支持和欢迎。1975年山阳新干线通车营业，列车最高时速270公里；1985年东北新干线通车营业，列车最高时速240公里；1982年上越新干线通车营业，列车最高时速240公里；1997年长野新干线通车营业，列车最高时速260公里。

Japanesehigh-speedrailwayJapanisthefirstcountryintheworldtobuildapracticalhigh-speedrailway.October1,1964TokaidoShinkansenofficiallyinaugurated,high-speedtrainrunningspeedwas210km/h,traveltimebetweenTokyoandOsakahasbeenreducedfrom6hours30minutesto3hours.Thiselectrified,standard-gaugetwo-lanerailway,dedicatedtopassengertransport,representstheworld'sfirst-classhigh-speedrailwaytechnology,markingtheworld'shigh-speedrailwayfromthepilotphaseintothecommercialoperationstage.TheTokaidoShinkansenhasgainedthesupportandwelcomefromthegovernmentandthepublicwithitsadvantagesofsafety,fastness,punctuality,comfort,transportationcapacity,lightpollution,energysavingandlandresources.In1975theShanyangShinkansenopened,thetrainmaximumspeedwas270km;in1985theNortheastShinkansenopened,thetrainmaximumspeedwas240km;in1982theShinkansenopened,thehighestspeedwas240km;1997NaganoShinkansen,itsmaximumspeedreached260km.

法国高速铁路GV是法文中TrainàGrandeVitesse的缩写，翻译做英文是高速列车的意思。TheTGVParisSud-Est：首列电气化的Tgv火车。它的商业运营速度是270公里每小时，并在1981年以370公里每小时的速度创下当时的世界纪录。TheTGVAtlantique：这就是后来的一代。Atlantique的代表颜色是铁灰色，在1990年，它以515.3公里的时速当之无愧的成为世界冠军，直到近年才有磁悬浮列车超过它。很多高速列车从这种车型中分出，如西班牙的Ave等。TheTGVDuplex：这是一辆双层高速列车，比原有车辆多出百分之四十五的运量，而且能以300公里的时速运营。

GVistheFrenchacronymofTrainàGrandeVitesse,Englishmeaningishigh-speedtrain.

TheTGVParisSud-Est:ThefirstelectrifiedTgvtrain.Itscommercialoperatingspeedis270kilometersperhour,andin1981therateof370kilometersperhourreachedtheworldrecord.

TheTGVAtlantique:Thisisthelatergeneration.Atlantiquerepresentativecolorisirongray;in1990,itbecameaworldchampionataspeedof515.3kilometersperhour,untilrecentyearsonlymaglevtraincanrunbeyondit.Manyhigh-speedtrainscamefromthistype,suchasSpain'sAveandsoon.

Frenchhigh-speedrailway

德国高速铁路ICE的全称是IntercityExpress，即城际快车。1982年，首列ICE-V型试验车被德国铁道定购。1985年该车交付使用，并在1989年以406.9公里的时速成为当时的世界冠军得主。1990年乌兹堡到福尔兹的高速铁路开通。翌年首列ICE1型车投入使用，同年，专为ICE开通的铁路。1993年全部ICE1型车投入使用。同年第三条ICE专线开通。1994年，一列ICE1运抵美国，开始了它的每周之行。第一列使用ICE的国际列车开通。1996年，首列ICE2型高速列车交付德国铁道，成为长途运输车辆。1997年，ICE2成为汉报道柏林的快速车辆。1998年，ICT（电动摆式列车）开始测试。六月三日，一列ICE1型车在汉堡和汉挪威之间发生了一起事故。之后所有的ICE1型车暂停了运营。1999年，ICE3型高速列车开始试运行

Germanhigh-speedtrainICE'sfullnameisInter-cityExpress.In1982,thefirstICE-VtestvehiclewasorderedbyGermanrailway.In1985thecarwasdelivered,andin1989itreached406.9kilometersperhourtobecometheworldchampion.1990UzburgtoFulzhigh-speedrailwayopened.ThefollowingyearthefirstcolumnICE1putintouse,thesameyear,specificallyrailwayfortheICEopened.In1993allICE1typecarswereputintouse.ThesameyearthethirdICElineopened.In1994,aseriesofICE1arrivedintheUnitedStates,beganitsweeklytrip.ThefirstcolumnusesICE'sinternationaltrain.In1996,thefirstICE2high-speedtrainsweredeliveredtoGermanrailwaysaslong-distancetransportvehicles.In1997,ICE2becameafast-trackvehiclefromHamburgtoBerlin.In1998,ICT(electrictiltingtrain)begantesting.OnJune3,aseriesofICE1vehiclesweremovedinHamburgandHanoverTherewasanaccidentbetweenthetwo.AllICE1vehiclesweresuspendedfromoperation.In1999,ICE3high-speedtrainbegantrialoperation

瑞士的摆式列车英国、瑞典高速铁路1981年当英国的国营铁路首先利用倾斜技术来运营时遭到失败。他们称之为“先进的旅客列车”---Apt在按日程表运行三天后，就停开了。因为乘客们抱怨有恶心等病态反映，且制动系统和尚处于开发阶段的悬挂系统仍存在技术故障，前面几节车厢不“倾斜”，后来经过不断的改进完善，利用倾斜技术的摆式列车目前已在全欧洲盛行。瑞典引进的X2000摆式列车将斯德哥尔摩到哥德堡459公里的路程时间缩短了将近1/4，铁路市场份额由41％提高到55％。美国铁路公司于1999年在华盛顿─纽约─波士顿之间开出时速达240公里的摆式列车（acela,在本站中有详述），届时，全程所需时间将从现在的8个小时减到5小时。甚至法国这个最先倡导高速列车的国家也在高速和普通轨道上试验作用摆式列车。英国的Apt摆式列车瑞士的摆式列车

In1981,Britishstate-runrailwayfirstfailedtooperatewithtiltingtechnology.Theycallit"AdvancedPassengerTrains"-Aptstoppedthreedaysafteritwasscheduledtorun.Becausethepassengerscomplainedofnauseaandothersickreflections,andthereweretechnicalfailuresinthebrakesystemandthesuspensionsystemwhichwasstillinthedevelopmentstage,thefirstfewsectionsofthecarwerenot"tilted";aftercontinuousimprovement,tiltingtrainwithtiltingtechnologyhasbeenprevalentinEurope.

SwedenintroducedX2000tiltingtrain;459kmjourneytimeisshortenedbynearly1/4fromStockholmtoGothenburg;therailwaymarketshareincreasesfrom41%to55%.AmericanRailwayCorporationin1999operatedthe240kmtiltingtrainsbetweenWashington-NewYork-Boston(acela,detailedinthissite);then,theentiretimereducedfromthecurrent8hoursto5hours.EvenFrance,thecountrythatpioneeredhigh-speedtrains,alsoexperimentedwithtiltingtrainsonhigh-speedandordinarytracks.BritishAptTiltingTrainSwedenTiltingTrainHighspeedrailwayinBritainandSweden

西班牙高速铁路1992年4月，西班牙在巴塞罗那奥运会前夕开通了从马德里至塞维利亚的高速铁路，赶上了世界高速运输的发展步伐。西班牙高速列车简称AVE，采用法国技术，最高时速达300公里。AVE还创造了一天客运量达到12338人次的记录。在第一条高速干线运营成功以后,西班牙继续加快高速列车的发展，制定了新的路网规划。正在修建和计划修建的新干线有：马德里—巴塞罗那—法国西南部、萨拉戈萨—毕尔巴鄂、洛格罗尼奥—法国西南部、马德里—葡萄牙首都里斯本。将要改造的旧线有马德里—巴伦西亚、马德里—莱昂、瓦利阿多里德—洛格罗尼奥、塞维利亚—韦尔发、塞维利亚—加的斯等。经过新建和改建以后，西班牙铁路将形成一个现代化的高速路网，跻身于世界铁路的先进行列

Spainhigh-speedrailwayInApril1992,ontheeveoftheOlympicGames,Spainopenedhigh-speedrailwayfromMadridtoSevilletocatchupwiththeworld'shigh-speedtransportdevelopmentpace.Spanishhigh-speedtrainsarereferredtoasAVE,usingFrenchtechnology,thehighestspeedis300km.AVEalsocreatedarecordof12,338passengeraday.Afterthesuccessfuloperationofthefirsthigh-speedline,Spaincontinuedtoacceleratethedevelopmentofhigh-speedtrains,andformulatednewroadnetworkplanning.Themainroutesbeingbuiltandplannedare:Madrid-Barcelona-SouthwestFrance,Zaragoza-Bilbao,Logroño-SouthwestFrance,Madrid-PortugalLisbon.Madrid,Valencia,Madrid-Leon,Valladolid-Logroño,Sevilla-Velha,Sevilla-Cádizandsoon.Afterthenewconstructionandreconstruction,theSpanishrailwaywillformamodernhigh-speedroadnetworkamongtheadvancedranksofworld'srailways

中国新时速新时速摆式列车是由ABB戴姆勒-奔驰交通公司(Adtranz)制造的，在瑞典泛称为X-2000高速列车。新时速摆式列车是一种集中式电动车组，其编组为1T+6M，即1辆动车、6辆拖车。拖车中有1辆为无动力装置带驾驶室的尾车，其另一端为旅客车厢。时速200公里。广深铁路股份有限公司与瑞典ADtranz公司在1996年11月签署了合约，租用一组X2000

摆式列车，以测试摆式列车在中国营运的可行性。该列车价值为$1600万美元，租金每年$180万美元，供货商免费提供日常维修和保养。大约一年,广深铁路股份有限公司已经正式买入X2000列车。

ChinanewspeedtrainThenewspeedtiltingtrainsaremanufacturedbyABB'sAdtranzandareknowninSwedenastheX-2000high-speedtrains.

Newtacho-typetrainisacentralizedelectricEMU,thegroupingis1T+6M,thatis,amotorcar,sixtrailers.Oneofthetrailersisapowertrainwagonwithacab,andtheotherendisapassengercompartment.Speed​​of200km.

Guangzhou-ShenzhenRailwayCo.,Ltd.andSwedenADtranzcompanyinNovember1996signedacontracttohireagroupofX2000tiltingtrainstotestthefeasibilityoftiltingtrainsoperatinginChina.Thetrainisvaluedat$16millionandisrentedat$1.8millionperyear.Suppliersareprovidedfreeofchargeforroutinemaintenanceandrepair.Aboutayear,Guangzhou-ShenzhenRailwayCo.,Ltd.hasofficiallyboughtX2000train.

SwedentiltingtrainSpainAVEItaly

三、高速铁路牵引动力与车辆1、高速铁路轮轨牵引动力型式：机车牵引方式动车组牵引方式注：动力来源一般采用电力牵引。2、牵引动力的配置⑴集中配置于一端或两端：分为传统的双机牵引方式和动车组方式。如：270公里/小时的中华之星电动车组，采用11节车辆编组，动车组由2节动力车和9节拖车组成产，前拉后推。再如“先锋号”交流传动电动车组，列车运营速度200Km/h，最高试验速度250Km/h。该电动车组由两个单元计6辆车组成，每3辆车组成一个单元，其中包含2辆动车和1辆拖车。⑵分散配置：分为完全分散模式和部分分散模式。

6.3HighspeedrailwaytractionandvehiclesI.Highspeedrailwaywheel/railtractionThelocomotivetractionwayTheEMUtractionwayNote:generallyUSESelectrictractionpowersourceII.TractionconfigurationCentralizedconfigurationintheendorends.ItisdividedintothetraditionalwayofdoublemachinedrawingmethodandtheEMUSuchas:270km/houroftheChinaStarEMUs,using11vehiclegroups,EMUconsistsoftwopowercarsandninetrailercompositionofproduction,pushbeforepull.Anotherexampleisthe"Pioneer"ACdriveEMU,trainoperatingspeed200Km/h,themaximumtestspeed250Km/h.TheEMUconsistsoftwounitsof6vehicles,eachofthethreevehiclestoformaunit,whichcontainstwomotorvehiclesandatrailer.Decentralizedconfiguration:completelyseparatemodelandpartmodel

四、高速列车新技术1、高速“子弹”列车2、“行星”列车3、水下列车4、飞行列车

6.6Newtechnologyofhighspeedtrain1High-speed"bullet"train2"Planet"train3Underwatertrains4Flighttrain

高速“子弹”列车美国科学家们正在利用“电磁炮”原理研制一种新型的高速“子弹”列车。与磁悬浮列车不同的是，“子弹”列车可以直接使用现有的铁路轨道，而不需要装备有电磁线圈的特殊轨道。这种利用电磁感应原理制成的“子弹”列车，机车头上安装有一组由气体涡轮发动机提供能量的电磁驱动线圈，这样列车自身便成为一颗“子弹”。而沿着传统轨道旁建成的一种梯形状铸铅反作用极板就成为一门“电磁炮”的炮膛，可以驱动和引导“子弹”列车前进。据美国桑迪亚国家实验室研制的“子弹”列车模型试验结果表明，“子弹”列车能以每小时321.86千米的速度在现有的铁路轨道上高速行驶。“子弹”列车的加速性能十分优异，列车仅行驶3.6米就可从静止状态加速到每小时54.7千米。另外，“子弹”列车由于其无需重新建造铁路轨道，所以制造成本要比磁悬浮列车低得多，是一种有发展前途的新型列车USscientistsareusingthe“electromagneticgun”principletodevelopanewtypeofhigh-speed"bullet"train.Unlikeamaglevtrain,bullettrainscanbeuseddirectlyonexistingrailtrackswithouttheneedforaspecialorbitwithanelectromagneticcoil."Bullet"trainismadebyelectromagneticinductionprinciple;thelocomotiveheadisequippedwithasetofgasturbineengine-poweredelectromagneticdrivecoil,sothatthetrainitselfhasbecomea"bullet."Thetrapezoid-shapedlead-reactionplatebuiltalongthetraditionaltrackbecomes“electromagneticgun”cannon,whichcandriveandguidethe"bullet"train.TheUnitedStatesSandiaNationalLaboratorydeveloped"bullet"trainmodeltestresultsshowthatthe"bullet"trainspeedis321.86kilometersperhourintheexistingrailwaytrack."Bullet"trainaccelerationperformanceisexcellent;thetrainwhichisonly3.6metersfromthequiescentstatecanbeacceleratedto54.7kilometersperhour.Inaddition,the"bullet"traindoesnotneedtorebuildtherailwaytrack,sothemanufacturingcostismuchlowerthanthemaglevtrain,whichisapromisingnewtrainHigh-speed"bullet"train

“行星”列车目前，美国麻省理工学院独辟蹊径正在着力研制一种在地下行驶的新型列车。这种被人们称之为“行星”列车的新型列车，实际上是一种地下真空磁悬超音速列车。据列车设计师们宣称，这种神奇的“行星”列车最高运行速度可以达到每小时22500千米，为音速的20多倍。以美国本土为例，“行星”列车横穿美国东西部仅需21分钟便可以走完全部旅程，而一般喷气式飞机却至少要化费５小时的时间。Atpresent,theUnitedStatesMassachusettsInstituteofTechnologyisworkingtodevelopanewtypeundergroundtrain.Knownasthe"Planet"train,infact,itisanundergroundvacuumMaglevsupersonictrain.Thetraindesignersclaimthatthismagical"planets"train’smaximumoperatingspeedisupto22,500kmperhour,20timesthespeedofsound.TaketheUnitedStatesforexample,ittakesonly21minutesfor"planets"trainstorunacrosstheeasternandwesternUnitedStates,whilethegeneraljetspendsatleast5hours."Planet"train

水下列车另一正在研制的是水下列车。目前，美、英、日、法、德等国家纷纷加入研制水下列车的行列，并宣称按照当代科学技术的水平制造水下列车已无任何技术上的障碍。为了解决列车在水中快速行驶时所遇到的阻力、潜流、湍流以及海水对流等海洋动力等问题，水下列车的车身将借助于导向轮固定在水下高架单轨铁路路基上，并利用类似于潜水艇使用的垂直和水平稳定装置，使列车在深水中行驶时能够保持平稳。水下列车的动力装置为线性发动机，安装在高架单轨铁路路基上的特制通电线圈会产生一个强大的磁场，与列车车身的电磁铁相互作用，从而驱动列车在水中高速行驶。人们乘坐水下列车可以置身于五光十色神秘的海底世界。Anotheroneisthedevelopmentofunderwatertrains.Atpresent,theUnitedStates,Britain,Japan,France,Germanyandothercountrieshavejoinedtheranksofdevelopingunderwatertrains,andclaimedthatinaccordancewiththelevelofcontemporaryscienceandtechnology,thereweren’tanytechnical