高速铁路运营管理纵横课件：高速铁路技术

高速铁路运营管理纵横***高速铁路技术系统构成子系统概要案例分析：“复兴号”技术创新CONTENTS2.32.22.12.1系统构成高速铁路概念高速铁路概念高速铁路概念高速铁路概念(1)技术先进。(2)兼容性好。(3)性价比高。西成高速铁路智能机器人“成成”在进行远程供电监控高速铁路概念2.2子系统概要•工务工程也称基础设施，是实现列车高速运行的基础，通常由路基、轨道、桥梁、隧道和站场工程构成。•我国地域辽阔，气候与地质条件非常复杂，国外修建铁路的成套经验仅部分可供参考。2.2.1工务工程技术•实现线路平顺难度最大的路基工程•无昨轨道示意图2.2.1工务工程技术高速铁路路基•为提高抵抗雨水冲刷等恶劣气候的能力，保证路基边坡稳定，路基边坡采用植物防护与工程防护相结合的措施，并

辅以系统的排水设施。2.2.1工务工程技术一种独特的地基处理技术——刚性桩•使路基在短时间内下沉量趋于稳定2.2.1工务工程技术溶洞上修建高速铁路路基•判断溶洞的位置，尽量绕避。•不得不通过时，当溶洞较大或串状时，可采用板凳式桩

板结构进行处理;•当溶洞较深，可采用岩溶注浆的加固措施。2.2.1工务工程技术寒冷地区修建高速铁路路基•哈大高速铁路路基成功实现在零下40℃穿越高纬度寒冷地区，预防路基冻胀的主要措施有：选择防冻的填筑材料，提高路基本体防冻能力；做好路基表面防水和路基底部排水，避免因水出现冻融现象。2.2.1工务工程技术无缝轨道如何解决热胀冷缩的问题？•为了行车安全，轨缝一般不能超过11mm，由实验测定：钢轨温度每变化1°C，每1m钢轨就会伸缩0.011mm。•在中国，南方和北方的铁路线上，冬夏之间的气温通常可相差80°C左右，根据固体线膨胀关系计算下来，每一段

钢轨的长度以12.5

m为宜。2.2.1工务工程技术无缝铁轨的热胀冷缩问题怎么解决呢？•无缝轨就是把铁轨因为热胀冷缩导致的温度形变控制在两个轨枕之间。具体做法就是用扣板和螺栓将铁轨死死地摁在轨枕上。2.2.1工务工程技术•无缝钢轨在刚生产出来的时候，

也是一节一节的，通过无缝

钢轨焊接机，将两根钢轨相邻两端升温至1

000

°C以上，然后两根轨道挤压到一起。2.2.1工务工程技术•中国南方的一年四季温差不大，更适合于铺设无缝线路，在中国的北方夏天跟冬天的温差比较大，

钢轨定期

对它的应力进行释放把扣件全部打开，南方就不用

应力释放。无缝钢轨为我国自主研发的技术！2.2.1工务工程技术1.

流线型车体结构(1)动车组运行中列车承受表面压力。(2)动车组会车时列车承受表面压力。(3)动车组通过隧道时列车承受表面压力。(4)列车风。(5)运动列车受力。2.2.2动车组技术2.

车体轻量化和密封技术(1)车体轻量化材料。(2)车体结构的轻量化设计。(3)车体的密封技术。p在高速动车组上采用的密封技术主要有：①车体结构采用连续焊缝以消除焊接气隙；对不能施焊的部位，用密封胶密封；②采用固定式车窗，车窗的组装工艺要保证密封的可靠性和耐久性；2.2.2动车组技术③侧门采用密封性能良好的塞拉门；头、尾的端门采用可充压缩空气的橡胶条，通过台风挡采用橡胶大风挡，并处理好渡板处的密封问题；④空调环控设备设立压力控制，如在客室进排气风口安装压力保护阀，在排气风道中装设带节气阀的排风机，安装压力保护通风机等，主要目的是既保证正常的通风换气，又保证车内压力变化控制在限值之内；⑤厕所、洗脸室的水不采用直排式，而是通过密封装置排到车外；对直通车下的管路和电缆孔采取密封措施。2.2.2动车组技术3.

车内噪声控制技术(1)削弱噪声源发出噪声强度的措施在车轮上安装消音器和开发弹

性车轮，有效地降低轮轨噪声；•车体外形设计成流线型，车体表面平整、光滑都有利于减小空气与车体的摩擦声；•采用橡胶风挡，可减小撞击声；•在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪声、驱动装置等设备的振动噪声。2.2.2动车组技术(2)提高车体隔声性能的措施采用双层墙结构，增加隔声量4~5dB(A)；•在车体金属(如地板)表面涂刷防振阻尼层，使钢结构的声频振动转化为热能消散，减少声波的辐射和声波振动的传递，从而减少车内噪声；•采用双层车窗，减少从侧面传入车内的噪声；•车内选用吸声效果好的高分子聚合材料；•提高车体气密性的措施，起隔声作用。2.2.2动车组技术中

国

高

速

铁

路

动

车

组

全

系

谱2.2.2动车组技术中

国

高

速

铁

路

动

车

组

全

系

谱2.2.2动车组技术我国高速铁路某动车所基地动车整列待发2.2.2动车组技术4.

牵引传动系统•牵引传动系统在业内被称为“列车之心”，其性能在某种程度上决定了列车的动力品质、能耗和控制特性，也影响着列车的经济性、舒适性与可靠性，是轨道交通车辆节能升级的关键。2.2.2动车组技术高速铁路永磁同步牵引系统及原理图2.2.2动车组技术5.

牵引变流器•2009年株洲所建成我国首条具有完全自主工艺开发能力的IGBT封装线，该封装线主要生产技术要求等级最高的轨道交通领域用高压IGBT。•IGBT示意图2.2.2动车组技术6.

转向架技术•转向架是高速动车组的走行部，相当于动车组的“腿脚”。它位于车

体下方，是跟轨道直接接触的部位。•转向架与车体位置关系2.2.2动车组技术•转向架主要由构架、轮对、悬挂装置、牵引装置和制动装置等

部件组成。•转向架起到承载车体、导向、牵引、制动等作用，同时它还有一项重要的功能——减振，是保证动车组平稳运行的关键所在。2.2.2动车组技术2.2.2动车组技术转向架悬挂系统Ø高速动车组的转向架设置两级悬挂装置，即一系悬挂和二系悬挂。•一系悬挂，是转向架构架与轮对之间的悬挂装置；•二系悬挂，是转向架构架与车体之间的悬挂装置。Ø高速动车组转向架的一系悬挂和二系悬挂，自下而上逐级隔离来自

轮轨的振动。Ø悬挂系统的结构和各种参数，直接决定了转向架的平稳性。2.2.2动车组技术7.

整车滚振试验台Ø我国拥有世界上唯一的高速整车滚振试验台。Ø据测算，高速动车组车轮处的垂向、横向振动加速度在300m/s2、150m/s2左右，经过转向架悬挂装置衰减后，按照国际标准规定，乘客所处

的车厢，其振动加速度需小于2.5m/s2。2.2.2动车组技术8.

齿轮传动系统•齿轮传动系统是高速铁路能量转换与传递的核心部件，其工作性能

的好坏直接影响到高速铁路列车运行的可靠性和安全性，也是高速铁路列车跑出“世界速度”的关键所在。•高速铁路上齿轮制造所使用的轴承表面处理要求很高，齿轮处理

需要达到微米级精度，相当于头发丝表面的1/50。2.2.2动车组技术2.2.3牵引供电和接触网技术牵引供电系统示意图•牵引供电系统的主要功能：为高速铁路列车运行提供稳定、高质量的电流，依靠专门的外部装置，从三相电力系统接收电能向单相交流电气化铁道形式的列车输送电能，是列车运行的不竭动力。•高速铁路牵引供电系统通常由供电、变电、接触网、电力和远程

监控系统构成。•电气化铁路由动车组和牵引供电系统两大部分组成，将电能从电力系统传送给动车组的电力装置，主要由牵引变电所和接触网两大部分

组成。2.2.3牵引供电和接触网技术高速铁路的电从哪里来？•在高速列车运行过程中，受电弓通过在接触网上的滑行接触完成电能传输，为列车运行提供牵引动力。•接触网结构示意图2.2.3牵引供电和接触网技术2.2.3牵引供电和接触网技术高速图额路供电网示意图高速铁路用的电有什么不一样呢？•高速铁路用的电压是电网供电序列中找不到的。•电网里的交流电是三相的，而高速铁路的电是单相的。•在我国电气化铁路中，使用的正是工频

(50Hz)25

(27.5)

kV

单相交流电。这种单相、25(27.5)kV的交流电是由牵引变电所将电网输的电转变而来。2.2.3牵引供电和接触网技术高速铁路运行中一直有供电吗？•高速铁路、动车等在行进过程中，并不是一直都和电网相连，

经常会通过一段无电区间

(在牵引变电所和供电臂之间，叫作“电分相”)，约100m。通过这段区域时，列车是没有电的，一般借助惯性滑过

这段区间。2.2.3牵引供电和接触网技术高速铁路用电会对电网产生影响吗？•因为我国采用工频(50Hz)单相25(27.5)kV电压对动车供电，而公用电网则是工频三相电。2.2.3牵引供电和接触网技术在用电设备用完电后

，

回流到大电网的交流电如何实现三相平衡？•由于牵引供电系统采用单相交流电，如果全程只用一相，肯定导致不平衡。•解决方式就是通过换相实现三相平衡。2.2.3牵引供电和接触网技术高速铁路没电了

，你该怎么办？动车组每辆车上也自带蓄电池，为列车启动时受电弓运行等提供电能，还可以作为高速铁路停电时安全和辅助电器系统的紧急备用电源。•首先，一定要保持冷静。•其次，合理饮用饮用水。•最后，调整心态，保持秩序，心平气和地应对突发困难，等待恢复供电。2.2.3牵引供电和接触网技术1.

闭塞方式与列控系统•列车追踪运行：在自动闭塞区段，一个站(所)间区间内同方向可有两列及其以上列车，以闭塞分区间隔运行。•追踪列车间隔时间：追踪运行的列车之间最小间隔时间。•影响追踪列车间隔时分的因素：列车运行速度、同方向列车间隔距离、列车控制系统，列车的起动性能和制动性能、线路的坡度及曲线、站场咽喉区的布置、车站信联闭设备以及供电分相设置等。2.2.4信号与通信技术Ø准移动闭塞：在准移动闭塞方式下，线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区内只能被一列车占用；后行列车的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，并留有一定安全距离，后行列车从最高速度开始制动的起始点是根据目标点距离、目标点速度及列车本身的性能决定的。2.2.4信号与通信技术Ø目标点是前行列车所占闭塞分区的始端，这个目标点是相对固定的，在同一闭塞分区内不随前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随列车性能和线路参数的变化而动态变化的，终点则固定在某一分区的边界处。2.2.4信号与通信技术Ø移动闭塞：在移动闭塞方式下，线路没有预先设置的闭塞分区，通过车-地实时双向通信，以列车的实际运行速度和列车位置

，动态计算相邻列车间的安全距离，即移动闭塞的闭塞区间是移动的，随着

前后两列列车的运行速度、距离、列车性能和线路条件的

改变而不断变化，跟随着列车的运行而移动的。2.2.4信号与通信技术Ø在移动闭塞方式下，后行列车的追踪目标点是前行列车的尾部，并留有一定安全距离，后行列车从最高速度开始制动的起始点是根据目标点距离、目标点速度及列车自身性能决定的。2.2.4信号与通信技术2.2.4信号与通信技术CTCS系统基本结构(1)CTCS-0级为面向既有普速铁路的列控系统

(简称C0级，

其他类同)，即由目前使用的通用式机车信号和运行监控记录装置构成。(2)CTCS-1级是在CTCS-0级的基础上，进行安全升级的列车运行控制系统。(3)CTCS-2级为一体化的列车运行控制系统，主要面向于提速干线和高速线路，系统采用模块化、标准化、数字化、车地一体化的设计原则，

基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统。2.2.4信号与通信技术2.2.4信号与通信技术CTCS2系统基本结构CTCS2系统列车追踪运行示意图2.2.4信号与通信技术(4)CTCS-3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统，主要面向提速干线、高速线路或特

殊线路，基于无线通信的自动闭塞方式，无线通信系统实现车-地连续的、双向的信息传输，点式信息设备主要提供列车测距修正以及传送定位基准信息，行车许可由无线闭塞中心发出。2.2.4信号与通信技术2.2.4信号与通信技术CTCS3系统基本结构CTCS3系统列车追踪运行示意图2.2.4信号与通信技术(5)CTCS-4级是完全基于无线通信的列车运行控制系统。•CTCS-2/3级列控系统采用“目标距离曲线模式”控制方式，以前方列车所占闭塞分区的入口为追踪目标点，列车追踪距离短，可实现一次制动，运输效率高。2.2.4信号与通信技术2.2.4信号与通信技术应答器示意图2.

列车自动防护

(ATP)

系统Ø即列车运行超速防护或列车运行速度监督，是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备，实现列车运行安全间隔防护和超速防护。Ø主要功能有：(5)停车点防护。(6)列车间隔控制。(7)站台屏蔽门控制。(8)紧急停车功能。(1)

列车定位。(2)速度和距离测量。(3)

ATP监督功能。(4)超速防护。(9)给出发车命令。(10)列车倒退控制。(11)停稳监督。2.2.4信号与通信技术高速铁路运营调度系统是集计算机、通信、

网络等现代化技术的现代化综合系统，对列车运行计划和基础设施维修计划进行审批和管理，指挥列车运行，是完成高速铁路运输组织特别是日常运营的根本保证，通常由计划、列车、动车组、综合维修、供电和客运服务调度构成。2.2.5列车运营调度系统列车运行组织技术•指通过综合协调运输需求与各类软硬件条件及资源，为旅客提供良好运输服务的各类组织技术和方法，在高速铁路中扮演着为旅客提供安全、快捷、方便、舒适服务的大管家的角色。2.2.5列车运营调度系统客运服务系统是基于高速铁路高速度、高密度、大