世界高速铁路技术发展与我国高速铁路最新进展.ppt

1、1,世界高速铁路技术发展与我国高速铁路最新进展,铁道科学研究院 钱立新 研究员 2010年10月,2,一、世界高速铁路技术发展,3,1. 高速铁路发展概况,高速铁路的定义 国际上根据铁路线路允许运行的最高时速作以下划分,普通铁路100160km/h 快速铁路160200km/h 高速铁路200km/h(既有线改造) 250km/h(新建线),4,世界高速铁路的发展概况(2009年),5,目前日本的高速铁路营业里程已达2779km，高速列车最高运营速度达300km/h。,(1) 日本高速铁路,6,总计2050km 东南线：(巴黎里昂） 大西洋线：(巴黎勒芒、图尔) 北方线：(巴黎里尔、英吉利海峡

2、) 东南延伸线：(里昂瓦朗斯) 巴黎地区联络线：(环绕巴黎地区) 地中海线：(瓦朗斯马赛) 东部线：(巴黎斯特拉斯堡,(2) 法国高速铁路,7,德国已建成1020km的高速铁路 主要有： 汉诺威维尔茨堡 曼海姆斯图加特 汉诺威柏林 科隆法兰克福 纽伦堡慕尼黑,(3) 德国高速 铁路,8,(4) 西班牙高速铁路,西班牙已建成1518km的高速铁路。 主要有： 马德里塞维利亚； 马德里莱利特,9,西班牙高速列车换轨距装置,10,(5)意大利高速铁路,已建成986km 都灵米兰 米兰那不勒斯,11,(6) 韩国高速铁路,韩国京釜高速铁路(KTX)于2004年4月1日正式开通运营。连接韩国的首都首尔和

3、第二大城市釜山，全长426km，途径天安、大田、大邱、等城市。 设计速度：350km/h； 最小间隔时间：3min； 最高运行速度：300km/h。,12,(7) 荷兰高速铁路,阿姆斯特丹鹿特丹高速铁路已于2007年5月修建完成。全长120km直至比利时边境。,13,(8)美国修建高速铁路计划(2030年达到17000km),14,(9)俄罗斯高速铁路计划(2009年),15,计划修建高速铁路 的国家还有：,巴西、印度、巴基斯坦、土耳其、墨西哥、沙特、阿根廷、委内瑞拉、波兰、伊朗、越南、缅甸、吉尔吉斯坦、乌兹别克斯坦等,16,2.高速铁路的优越性,(1) 能源消耗低 (每人公里消耗能源比) 高

4、速铁路 小汽车 飞 机 1 5.3 5.6 (2) 环境污染轻 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 1.100.03,17,(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,18,(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。,19,(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

5、会运输成本最低,(6)节约旅行时间,20,3. 高速列车高速铁路新技术的核心,21,3.1 高速列车十大关键技术,22,* 交流传动技术,23,* 高性能转向架技术,24,* 复合制动技术,25,* 头型流线化,26,* 轻量化车体结构,27,* 列车自动控制及 故障诊断技术,28,* 车厢密封及集便处理,29,* 密接式车钩缓冲器,30,* 高性能受电弓,31,* 倾摆车体技术,32,3.2 世界高速列车的发展方向 350km/h,33,(1) 法国AGV高速列车已投入斯特拉斯堡东线试运营,AGV(2007)360km/h倾摆交流传动,34,法国AGV V-150试验型高速列车于2007年4

6、月3日 创造574.8km/h世界记录,35,法国AGV V-150试验型高速列车于2007年4月3日 创造574.8km/h世界记录,36,法国AGV V-150试验型高速列车于2007年4月3日 创造574.8km/h世界记录,37,法国阿尔斯通公司总裁、法国国铁总裁、巴黎地区铁路总裁在V-150试验列车上,38,(2) 日本Fastech360试验型高速列车,Fastech360(2006)360km/h倾摆式交流传动,39,(3) 德国ICE350E(VelaroE)高速列车已投入西班牙马德里-巴塞罗那线试运营,ICE350E(VelaroE)(2006)350km/h交流传动,40,

7、(4) 西班牙Talgo-350高速列车已投入马德里-巴塞罗那线试运营,Talgo-350（2006）350km/h倾摆式交流传动,41,(5) 韩国HSR-350X试验型高速列车,HSR-350X(2006)350km/h交流传动,42,43,350km/h等级世界高速列车比较,44,4. 高速线路 实现高速的基础,45,4.1 高标准的平纵断面设计,46,4.2 高速轨道新结构无碴轨道,47,无碴轨道,48,4.3 高速道岔,49,高速道岔,50,4.4 高速路基、路桥过渡段,51,4.5 高速铁路桥梁大刚度小挠度,52,法国地中海线上的桥梁,53,西班牙马德里巴塞罗那高速铁路线的桥梁,5

8、4,4.6 高速铁路隧道 降低瞬变压力与微气压波,55,4.7 高速牵引供电系统,56,5.高速铁路安全运行管理系统高速铁路的神经中枢,57,5.1 高速列车速度控制系统(ATC),58,5.2 列车控制系统ETCS,59,DS-ATC系统构成及原理,60,5.3 高速综合调度中心CTC,61,计算机综合管理系统COSMOS,62,5.4 高速铁路线路监测诊断系统,63,Easti,64,法国MGV综合检测列车,65,法国高速铁路综合检测列车(360km/h),66,意大利“阿基米德”综合检测列车,67,德国OMWE高速轨检车,68,5.5 自然灾害警报系统,地震 泥石流 台风 大雪 暴风雨,

9、69,东北新干线,上越新干线,监测项目,设置地点,数量,设置地点,数量,沿线地震计,变电所或供电分区,25,变电所或供电分区,14,地震,海岸地震计,太平洋沿岸,8,太平洋沿岸,2,雨量报警装置,取土监测点,22,取土监测点,10,雨,水位报警装置,河川桥监测点,10,河川桥监测点,1,风,风速监测装置,河川流域、强风处,45,河川流域、强风处,20,降雪监测装置,撒水消雪区间,6,撒水消雪区间,30,雪,积雪监测装置,撒水消雪区间,11,撒水消雪区间,30,轨温,长钢轨温度报警,装置,向阳处、,曲线监测点,30,向阳处、,曲线监测点,15,滑坡,滑坡报警装置,滑坡监测点,3,滑坡监测点,2,

10、新干线防灾监测装置及其布置,70,5.6 高速列车定期检修系统,71,6.高速铁路旅客服务系统安全、舒适、正点、便利,72,6.1 车站立体化的交通枢纽、与周围环境充分协调,新庄车站,73,赤塚车站,74,科隆车站,75,名古屋车站,76,柏林车站,77,柏林车站,78,日本小仓车站,79,意大利佛罗伦萨高速铁路新车站,80,英国伦敦高速铁路新车站,81,6.2 客票预约预售系统,日本：全国联网预售铁路、汽车、航票、手机预约 欧洲：EPA80为中心，14个国家联网3500多台终端机,82,6.3 车站旅客指示系统,83,6.4 舒适的车厢环境 一等车座位,84,二等车,85,双层客车,86,车

11、厢的良好密封性,87,自动控制车门,88,6.5 完善的车厢设施 旅客无线电话,89,座椅上的视听系统,90,特种沙龙车厢,91,家庭专用包间,92,婴儿服务室,93,残疾人轮椅上车,94,残疾人专座,95,酒吧车,96,餐 车,97,6.6 旅客信息显示系统,98,二、我国高速铁路最新进展,99,1.我国高速铁路的规划,100,101,环渤海地区,长江三角洲地区,珠江三角洲地区,城际铁路客运系统示意图,102,2.我国高速铁路的亮点,103,2.1 五年内建成世界营业里程最长的高速铁路系统,时速350公里1995公里： 京津、武广、郑西、沪宁 时速250公里2049公里： 合宁、合武、石太、

12、济青、甬台温、温福、福厦、成都-都江堰 共计：4044公里高速铁路,104,武广高速,105,武广高速,106,武广高速,107,武广高速,108,武广高速,109,武广高速,110,郑西高速,111,京津高速,112,石太高速,113,2.2 开行世界上运营速度最高的高速动车组,日本：300公里/时 法国：320公里/时 德国：330公里/时 中国：350公里/时,114,沪宁高速动车组,115,2.3 世界上在建规模最大的高速铁路系统,在建高速铁路1万余公里，包括京沪、哈大、京石、石武、广深、沪杭、杭长、津秦、同西、蚌合、合福、厦深、汉宜及其他城际铁路 2008年投资6000亿元 2009

13、年投资7000亿元,116,3. 我国高速铁路的技术创新,117,3.1 高速铁路工程建造技术的创新,(1) 路基工程 软土路基、岩溶路基、湿陷性黄土路基、膨胀土路基的工后沉降控制及过渡段的处理技术,118,京津城际铁路采用CFG桩进行软土地基处理,119,京津城际铁路新型扶壁式挡墙,120,郑西客运专线黄土路基,冲击碾压施工,强夯施工,121,郑西铁路采用挤密桩对黄土地基进行处理,122,合宁铁路膨胀土路基,厂内改良膨胀土,改良后的膨胀土,基床表层摊铺,123,(2) 无砟轨道 设计(精测网、沉降变形计算)、制造、轨道电路绝缘、铺设的成套技术,124,京津城际铁路无砟 轨道板的铺设,125,

14、京津城际铁路无砟轨道底座板钢筋绝缘处理,126,京津城际铁路轨道板生产,钢筋切割,待发运的轨道板,127,京津城际铁路轨道板生产,钢筋绑扎,钢筋入模,混凝土灌注,轨道板脱模,128,(3) 高速大号码道岔 18号有砟道岔、无砟道岔、42号无砟道岔、62号无砟道岔的创新设计和制造,129,铺设于胶济线、遂渝线的时速250km18号道岔,130,精心试制时速250km18号道岔,密贴检查器,弹性夹,特种断面翼轨,辙叉组装,131,与滚轮滑床板配合的弹性夹结构,132,133,(4) 无缝线路与新型扣件 500m长钢轨焊接工艺及铺设，350km/h的扣件系统,134,500米长钢轨铺轨机组,135,

15、长钢轨现场焊接设备,K922型悬挂式焊机,136,京津城际焊接后的500米长钢轨,137,京津城际长钢轨厂内焊接,138,用于时速350km客运专线的WJ-8型扣件系统,139,用于时速250km客运专线的弹条V型扣件系统,140,(5) 高速铁路桥梁 大刚度小挠度的桥梁设计(结构变形和沉降分析控制)试验与建造成套技术,141,南京大胜关长江大桥,全长9273m，是6线铁路桥。主桥采用(108m+192m+336m+336m+192m+108m)六跨连续钢桁拱结构,北岸浅水区采用两联2*84m 连续钢桁梁结构。,142,武汉天兴洲大桥,全长1092m，主桥采用98+196+504+196+98

16、m的双塔三索面斜拉桥，上层为6车道的公路，下层为4线铁路，是目前世界上最大跨度公铁两用桥。,143,郑州黄河公铁两用桥,大桥全长1680m，。主跨采用（12051681205120）m六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁。,144,广珠小榄水道特大桥全长7686.57，(主跨220m刚构拱）,广珠容桂水道特大桥全长8555m，主跨185m连续刚构）,145,周家台大桥采用移动模架制梁,采用900吨架桥机架梁施工,武广客运专线桥梁,146,京津城际铁路杨村特大桥,147,(6) 高速铁路隧道 消减洞口微气压波及施工技术,148,350km/h隧道断面 250km/h隧道断面,149,武广客运专线大瑶

17、山隧道,成 洞,初期支护,150,石太客运专线太行山隧道,151,武合铁路,金寨隧道,大别山隧道,152,广深港客运专线狮子洋隧道,盾构机,153,客运专线隧道施工,凿岩台车施工,锚杆施工,采用CRD法施工 采用双侧壁导坑法施工,154,(7) 牵引供电及接触网 高速弓网稳定性及设计施工成套技术,155,156,牵引供电接触网硬横梁定位器,牵引供电接触网硬横梁转换柱,157,牵引供电接触网硬横梁吊柱,牵引供电接触网无交叉线线岔全景,158,3.2 “和谐号”高速动车组的引进、消化、吸收、再创新,159,列车编组：8辆（可两列联挂运行），总长：213.5m，头车长度：26.95m，中间车长度：2

18、6.6m，车体宽度：3.331m，车体高度：4.04m，适应站台高度：1.25m，列车定员：670人。,CRH1 型,160,列车编组：8辆(可两列联挂运行)，总长：201.4m，头车长度：25.7m，中间车长度：25m，车体宽度：3.38m，车体高度：3.7m，适应站台高度：1.25 m，列车定员：610人。,CRH2 型,161,列车编组：8辆(可两列联挂运行)，总长：约200m，头车长度：25.70m，中间车长度：24.825m，车体宽度：3.265m，车体高度：3.89m，适应站台高度：1.25m，列车定员：601人。,CRH3 型,162,列车编组：8辆(可两列联挂运行)，总长：21

19、1.5m，头车长度：27.6m，中间车长度：25m，车体宽度：3.2m，车体高度：3.73m，车辆高度：4.27m，适应站台高度：0.51.25m，列车定员：622人。,CRH5 型,163,中国高速列车自主创新联合行动计划出台,2008年2月，科技部、铁道部共同制定了联合行动计划，目标是研制符合京沪高速铁路运营需求的350400km/h高速动车组，确保拥有中国完全自主知识产权的高速列车与京沪高速铁路开通同步投入运营。,164,自主创新研制380公里/时的高速动车组,165,(1) 车体集成,流线形 轻量化 密封性 隔声降噪,166,(2) 转向架集成,承载 牵引 缓冲 转向 制动,167,牵

20、引变压器将电网的25kV 50Hz交流电变为牵引变流器输入所需要的交流电。,(3) 牵引系 统集成,牵引变压器,168,牵引变流器,牵引变流器由整流器、中间直流电路和逆变器组成。,169,牵引电机,牵引电机可根据牵引变流器输出三相交流电的幅值和频率的变化，来改变动车组的牵引力和速度。,列车制动时牵引电机可在发电状态下运行，将动能转化为电能，达到减速的目的。,170,牵引,高压设备,牵引变流,牵引驱动,网侧变流控制器,电机侧变流控制器,车辆控制,接触网,受电弓,主变压器,变流器,牵引电机,钢 轨,牵引系统关系链,再生,牵引控制系统,171,(4) 网络系统集成,172,(5) 制动系统集成,17

21、3,(6) 受电弓配套技术,174,缓冲器,车钩,电连接器,连接座,(7) 车钩及缓冲 器配套技术,175,(8) 车门、集便装置配套技术,176,集便装置,水箱,便器,污物箱,真空系统,177,(9) 高速动车组制 造技术,178,179,大部件自动焊接机器人,龙门加工中心,180,铝合金底架焊接,181,182,(10) 高速铁路联调联试技术,0号高速综合检测车,183,电务检测、监测系统,环境监视系统,轨道几何检测系统,无线场强检测系统,184,弓网检测系统,185,刘志军部长视察综合检测车检测工作,186,3.3 高速列车运行控制技术的创新,187,(1) CTCS-2和CTCS-3D

22、列控系统,CTCS-2和CTCS-3D级列控系统是拥有自主知识产权，在我国ZPW-2000（UM 系列）自动闭塞轨道电路基础上，通过加装点式应答器、车站列控中心等列控地面设备，动车组上装备列控车载设备，共同构成先进的速度目标距离曲线控车模式的列车运行控制系统。,188,CTCS-2级系统框图,189,车载安全计算机,电子单元LEU,车站列控中心,地面应答器,190,(2) GSM-R系统,采用GSM-R系统实现了八大业务，包括调度通信、列尾信息、车次号、调动命令、接车进路信息、机车同步操作信息、平面调车信息传递、区间应急通信。,191,调度通信、区间应急通信,应急指挥系统,事故现场,指挥员,G

23、SM-R手持台,司机,指挥员和现场人员的应急通信,调度员、车站值班员和司机的调度通信,192,主控,从控1,从控2,OCU,地面应用节点 AN,启动！ 加速！ 减速！ 制动！,从1 确认,从2 确认,机车同步操作信息传送,193,列尾信息、车次号、调度命令、接车进路信息传送,194,平面调车信息传送,195,(3) 计算机联锁设备,利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算，从而实现对信号机及道岔等进行集中控制，使其达到相互制约的车站联锁设备，即微机集中联锁。,196,计算机联锁设备,197,(4) CTC分散自律调度集中系统,CTC分散自律调度集中系统采用计算机分布式网络控制技术、信息化处理技术，将列车运行调整计划下传到各个车站自律机中自主自动执行; 在列车运行调整计划的基础上，解决列车作业与调车作业在