铁道概论第九章 高速铁路和重载运输

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• 高速车辆与普通车辆相比,主要区别如下 : • (1)车体轻:一般为10T左右,比普通客 车轻3-4T • (2)车体外形为流线型:减少空气阻力; • (3)车体密封性好:减少车内气压变化 • (4)隔音效果好: • (5)高速运行稳定性好,曲线通过能力强 • (6)制动方式多种方式同时使用 • (7)部分车辆采用摆式车体
• 车辆
– 牵引动力方式——电力牵引;动车组;动力分 散配置 – 车体——自重轻;流线型车头;高气密性、隔 音性;车体倾摆技术 – 走行部——高稳定性;低噪声 – 制动装置——摩擦制动+动力制动 – 摆式列车
• 信号 —— 先进的列车控制系统
高速铁路线路平纵断面特点
• • • • 大幅度提高平面最小曲线半径标准 平缓过渡的缓和曲线 增长夹直线、圆曲线最小长度 增大竖曲线半径
1999年9月戚厂与浦厂联合研制,10月投入京津线运营。
总功率3480kW, 双层,二动十拖,定员1440人,试验速度达到210.8km/h。
305km/h蓝箭号动力车试验到400km/h
中国高速 铁路发展
客运专线1.6万公里
9.1.2 高速铁路的技术设备
• 线路
– 提高线路平纵断面标准 – 路基——宽路肩设计 – 板式轨道结构;长轨条无缝线路;强韧性、高 弹性轨道部件;可动心轨道岔
磁悬浮推进原理
• 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。 • 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 ,就如同将旋转电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。
直线电机原理
普通 电机
展开
直线 电机
日本地铁车辆采用直线电机牵引可 减小隧道截面节约地铁投资
定子置于轨道上 转子置于车辆上
9.2 重载运输
• 7.2.1 概述◇ • 7.2.2 重载运输技术设备◇
9.2.1 概述
• 重载运输的定义: • 具备以下三条中的两条可视为重载
– (1) 经常开行总重至少为8000 t的列车 – (2) 在长度至少为150 km的线路区段上,年货 运量至少达到4000万t – (3) 经常开行轴重25t以上的列车
中国铁路重载运输发展的三个阶 段
• 第一阶段自1984年至1990年,主要为改造旧线,开 行组合式重载列车。选择了晋煤外运通道的丰台—沙 城—大同线和北京—秦皇岛线为试点,开行组合式重 载列车。采用内燃机车双机牵引7400t,使用缩短型 敞车和装有配套技术的新型车辆。根据货流的特点, 采取了固定车底、固定机车、固定发到站、固定运行 线,从大同西站出发直达秦皇岛东站,卸车后原列空 车返回,进行循环拉运。 • 组合式重载列车对扩大晋煤外运数量,缓解沿海繁忙 干线能力紧张,促进国民经济的发展作出了重要贡献 。
9.1.4 磁悬浮铁路
• 磁悬浮铁路是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将 车辆托起,使整个列车悬浮在线路上,利用电磁力导 向,直线电机将电能直接转换成推进力而推动列车前 进的铁路。 • 磁悬浮铁路不同于普通铁路列车的主要特征是不使用 车轮,而是依靠电磁作用力把车辆悬浮在轨道上方, 除了空气摩擦之外,没有轮轨接触所带来的阻力。其 时速可达到500~1000 km。 • 磁悬浮列车高速、安全、平稳,不污环境、节省能源 ,是一种理想的交通工具。
世界重载运输技术的发展
• 北美铁路是重载运输发展最早的地区,70 年代末美国一级铁路开始了重载运输。美 国重载列车通常编组在100辆以上,列车重 量可达万t左右。 • 南非铁路窄轨重载运输,在世界享有盛名 ,对推动这一领域的技术进步产生了积极 影响,南非重载运输列车编组达20000t。
世界重载运输技术的发展
(3) 单元式重载列车
• 单元式重载列车——是把大功率机车双机 或多机与一定编成辆数的同类专用货车固 定组成一个运输“单元”,并以此作为运 营计费的单位。 • 单元式重载列车运送的货物品种单一,在 装、卸站间往返循环运行,中途列车不拆 散,不进行改编作业,机车车辆固定编挂 位置,车底固定回空,两端车站装卸设备 配套,是装、运、卸“一条龙”的运输组 织形式。
• 超导磁斥型(EDS):
– 以日本为代表。它是利用超导磁体(液氦)产生 的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相 互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较 大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500 km以上。
磁悬浮导向原理
• 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,从而达到控制列 车运行方向的目的。
日本高速铁路的发展
7条新干线总长度达到:2139.9km
来自百度文库本500系高速列车
日本700系高速列车
由中日本铁路和西日本铁路共同研制,1999年春投入使用,270-285km/h。
日本高速技术360新干线E954
2005/6/24日宣布: 开发成功360km/h高速列车
法国TGV-2N高速列车
(2) 组合式重载列车
• 是由两列及其以上同方向运行的普通货物 列车首尾相接、合并组成的列车。运行至 前方某一技术站或终到站后,分解为普通 货物列车。 • 实质上是在线路通过能力紧张的区段,利 用一条运行线行驶两列及以上的普通货物 列车的一种扩大运输能力的方式。
(2) 组合式重载列车
• 前苏联铁路是客货混用,列车数量多、行 车密度大,运能与运量的矛盾比较突出, 为扩大运输能力、挖掘现有设备潜力,即 组织开行超重、超长列车或组合式列车, 并成功地试验开行了总重43047t的重载列 车。
高速铁路的技术经济特征
• (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、环境影响轻、经济效益好等
重载列车的运输方式
• (1) 整列式重载列车 • (2) 组合式重载列车 • (3) 单元式重载列车
(1) 整列式重载列车
• 是由大功率单机或多机牵引,列车由不同 型式和载重的货物车辆混合编组,达到规 定重载标准(牵引重量达到5000 t及其以上 )的列车。 • 目前,中国繁忙干线上开行的重载列车主 要为这种模式。
中铁电气化铁路运营管理有限公司 海南维管段
第九章 高速铁路与重载运输
《铁道概论》第六版 海南维管段
9.1.1 概述
• 铁路按速度不同的划分标准
– (1)常速铁路:100—120 km/h – (2)中速铁路:120—160 km/h – (3)准高速铁路:160—200 km/h – (4)高速铁路:200—400 km/h – (5)特高速铁路:400 km/h 以上
动力分散式的ICE-3
1999年投入运营并出口荷兰 第四代ICE正在开发之中
90年代以来 我国自主研究开发了一系列 用于提速和高速铁路的
动车组
140km/h内燃动车组
140公里“晋龙”号内燃动车组
160公里/小时内燃动车组
180公里时速“神州”号內燃动车组
2000年10月18日首次驶出北京站
中国铁路重载运输发展的三个阶 段
• 第二阶段自1990年至1992年,新建大同至 秦皇岛铁路运煤专线,开行单元式重载列 车。大秦铁路是借鉴加拿大、澳大利亚等 国开行重载单元列车的经验,在国内新建 的第一条双线电气化重载运煤专线,全长 653公里。 • 1988年试验开行了单机牵引6000t,双机牵 引10000t单元式重载列车。 • 1992年底正式开行列车重量为6000t和 10000t的单元列车。 • 2006年6月1日,大秦线开行的重载列车牵引 总t位达到20000t ,跨入了国际先进行列。
最高运行速度:360km/h。2001年3月在1000km 距离间创造了 长距离旅行速度的世界纪录:302km/h。
2007年4月3日,法国高速列车TGV在巴黎-斯特拉斯堡东线铁路 上以574.8公里/小时的运行速度,创造了有轨列车最高时速新的 世界记录,同时打破了自己在1990年5月创下并保持17年之久的 515.3公里/小时的世界记录。
采用摆式列车技术后 的速度范围,Km/h
一般铁路
(Ⅱ级Ⅲ级铁路)
120-100 160-180 200-250 300-360 360-500
提速铁路
(Ⅰ级铁路)
1000
(最小600,需减速通过)
准高速铁路 高速铁路 特高速铁路
1400-1700 2500-4500 6000-10000
径向转向架
(3) 单元式重载列车
• 在路网规模大、行车密度小、货运比重大 、运能较富裕的美国、加拿大、澳大利亚 等国,组织开行从装车地到卸车地之间的 重载单元列车,通过货物集中发送、快速 装卸、加速机车车辆周转来降低成本,从 而获得较大的效益,提高了与其他运输方 式的竞争能力。 • 美国的重载单元列车,牵引总重在10000t 以上,是名副其实的万吨列车,并曾创造 总重达44066t的世界最高纪录。
• 澳大利亚重载列车采用大功率机车、大轴 重专用货车,编组为120辆以上,列车总重 1-2万t。 • 巴西的矿石专列为206-320辆重载敞车编为 一组,列车总重量达26000t-32000t。重载 列车扩大了列车编组,提高列车重量,可 以大幅度提高铁路运输能力,显著降低运 输成本,大大提高劳动生产率和经济效益 。
磁悬浮铁路填补了高速铁路和航空运输之间的速度空白
航空
高速磁浮 高速铁路
常速铁路
公路 水 运
0 100 200 300 400 500 600 速度,km/h 700 800 900 1000
磁悬浮铁路的基本制式
• 常导磁吸型(EMS):
– 以德国高速常导磁浮列车为代表,是利用普通直 流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气 隙较小,一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮 列车的速度可达每小时400~500 km,适合于城 市间的长距离快速运输。
获得高曲线通过能力的途经
1. 加大线路曲线半径 2. 设置超高 3. 采用径向转向架 4. 车体倾摆技术
从固定设备考虑
从移动设备考虑
铁路按最小曲线半径的分类
分 类 最小曲线半径 m 800-600
(最小300,需减速通过)
速度范围 Km/h 100-80 120-140 160-200 200-300 300-400
高速铁路的发展模式
• (1)日本新干线模式,全部修建新线,旅 客列车专用。 • (2)法国TGV模式,部分修建新线,部分 旧线改造,旅客列车专用。 • (3)德国ICE模式,全部修建新线,旅客 列车及货物列车混用。 • (4)英国APT模式,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。
刚性转向架—
前轮对以巨大冲角冲向钢轨,产生很大轮轨力
径向转向架—轮对保持径向位置
可大大改善通过曲线时的轮轨受力状况。
车体倾摆技术
原理—车体内倾,利用
重力分量平衡一部分离 心加速度,犹如附加超 高,可改善高速过曲线 时的乘座舒适度。
难点—根据曲线半径及
列车前进速度,实时控 制车体倾摆的角度。
高速铁路车辆
高速铁路信号控制系统
• 高速铁路与普通铁路信号不同处主要有:
– (1)设置了综合调试系统,对列车运营实行 集中控制; – (2)取消传统的地面信号,采用列车运行控 制系统; – (3)采用计算机网络传输和交换行车、旅客 等相关信息。
列车自动控制系统 ATC
9.1.3 高速铁路运输组织特点
• 1、运输服务系统覆盖旅客旅行服务的全过 程,最大限度地满足不同层次的旅客出行 需求 • 2、充分满足旅客出行需求、适应客流变化 ,制定运输计划和旅客列车开行方案 • 3、建立以高新技术为基础的安全保障体系 • 4、建立以调度中心为中枢的运营管理总体 系统
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