高速铁路关键技术ppt课件

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4.3我国秦沈铁路道岔
我国秦沈客运专线设计速度为200km/h，部分基础设施预留 提速至250 km/h。根据速度和运输组织要求,决定采用18号 和38号可动心轨辙叉单开道岔。
经过研究、设计、试制、试铺、试验五个阶段的工作,特别 是直向以250km/h三次综合试验,证明其能够满足旅客列车, 侧向38号道岔(渡线) 以140km/h通过时,满足安全性和舒适性 的要求。
性标准
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4.2.5选轨标准
❖ 铁道部重新划分对钢轨的技术要求
❖ 时速在200km/h以下的客货混运铁路钢轨 使用43～75kg/m热轧钢轨
❖ 时速在200--300km/h的客运专线 使用250km/h60kg/m钢轨
❖ 时速在300km/h以上的客运专线顶级钢轨 使用350km/h60kg/m钢轨
杭州- 宁波- 福州- 深圳
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四、高速铁路隧道的关键技术
高速列车信号 高速列车
高速铁路 桥隧
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接触网
动车组供电 （弓网、自 动过分相）
无 渣 轨 道
动车组限界 (动态限界)
力学和钢轨 路基
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线路道岔
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电磁兼容
高速铁路牵引 供电系统
牵引供电自 动化系统
4.1高速铁路隧道的关键技术
超长无 缝钢轨
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4.2.4钢轨的技术标准
我国钢轨目前执行的标准比较复杂
❖ 国标——20世纪60年代和80年代两次发布 ❖ 铁标——铁道部在20世纪90年代发布 ❖ 新铁标 ——铁道路在2003年发布 ❖ 铁标国标共存——近期将维持国标和铁路行业标准并存的
局面 ❖ 新国标——整合现有钢轨标准，形成一部完整的国家强制
轨道交通
干线轨道交通 城市轨道交通 新型轨道交通
高速客运
重载货运 地铁 轻轨 郊区铁路 单轨电车 磁悬浮 真空高速管 道列车
原不 理断
涌 现 出 各 种 新 的
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二、轨道交通发展概述(构成)
线路与轨道
控制系统
车辆
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供电系统
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二、轨道交通发展概述
高速铁路的优点：
特长隧道：TBM法 中长或短隧道：矿山法
特长大断面隧道：宜采 用小直径TBM(直径3～ 4 m)加钻爆法扩大
高速铁路特长、长隧 道较多，为了工期和 消防救援以及维护管 理的需要,需要通过 辅助坑道来实现长隧
短打
合理确定开挖进 度指标
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 4.1.3大跨铁路隧道塌方预防
1 选择合理的大跨铁路隧道支护手段 2 及时封闭断面 3 选择合理的大跨隧道衬砌时机 4 建立量测体系
桥梁新的 结构形式
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03.研究
优化设计刚构连
续梁及钢混结合
连24 续梁
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4.1.8高性能混凝土与桥梁架设设备
高性能混凝土与桥梁架设设备
高性能混凝土应用于高速 铁路桥梁工程是技术发展 的必然趋势 具有优良的抗压、抗折 和抗拉等力学性能具有 很好的抗渗、抗冻、抗 碳化和抗化学侵蚀等耐 久性能
航空 有影响 无影响
无影响 有影响 有影响 无影响 有影响
管道
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无影响 无影响
有影响
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有影响 无影响
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无影响 有影响
一、我国交通运输发展的重要性
不同交通方式的能耗与污染对比
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单位
公
运输 量 （人 /公
小 汽 车
摩 托 车
共 汽 车
轨
道
铁
交
路
通
2.5 2
里）
1.5
CO 11 10 0.28 0.01 0.13
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4.1.6高速铁路桥的关键技术
•桥梁结构
纵横向水平刚度特殊要求
•高性能混凝土
高性能混凝土应用是技术发展的必然趋势
•桥梁架设设备
桥梁架设设备是架设的关键
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01.研究 进一步丰富桥
梁结构形式
4.1.7桥梁结构
桥梁结构 特殊要求
02.研究 研究简支箱梁
设计和检测
桥梁结构 形式研究
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4.3高速铁路道岔关键技术
可动部件 转换设备的适应性和可靠性 动力学性能 几何设计
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4.3国外高速铁路道岔概况
❖ 日本 不设区间渡线（车站的渡线无高速列车侧向通过的 要求）
❖ 法国 车站少、区间渡线多，高速线间或高速与既有线的连 接采用tg0.0154道岔。
❖ 德国 铁路客货混运。
❖ 铁路客货量增大和速度提高，轮轨磨擦变得越来越严重。
❖ 我国现在每年因更换和维修破坏轮轨，大约花费80多亿人 民币。它不仅大大增加了铁路的运营成本，而且直接危害 行车的安全。
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4.2.8轮轨噪声
高速铁路在列车行驶速度低于300km/h时，轮轨噪音占主要部 分。轮轨噪音辐射出的轮轨噪声可以归纳为如下三类：
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4.1.4隧道的防排水
防排水设计是高速铁 路隧道的设计的基础
防水方法为 “以堵为主,限量排放”
防水技术
隧道的防排水
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4.1.5特长隧道的地质工作
地质工作
重视和加强 勘察设计阶 段的地质工 作
建立分层次 的施工阶段 地质预报工 作
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千焦/(人 Km)
轨道交通
1020
3000
公共汽车
680
2500
2000
铁路
1270
1500
摩托车
1370
1000
小汽车
2580
比例
1.5 1
1.87 2.01 3.79
500
0
轨道交通 公共汽车
铁路 摩托车 小汽车
千焦/(人 Km)
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二、轨道交通发展概述(分类)
轨道交通的分类：三大类
5 高速磁悬浮交通的崛起
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三、高速铁路发展概述
高速铁路是指由新一代列车提供的时速在200～350km甚 至更高的铁路快速运营服务。
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1983年开通第一条现
1964年开始，新 代化高速铁路，高速
干线总长度达
列车TGV运行速度为
1835公里，高速 300～350km/h，
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4.2.6钢轨的力学问题
我国从现在到2020年，将是高速重载铁路和城市轨道交通发展 的高峰时期。虽然它们的优越性不可否认，但有许多关键技术
问题有待进一步解决，其中与轮轨相关的力学问题主要有：
轮轨滚动接触疲劳 脱轨机理的研究
轨道力学问题
钢轨的 力学问题
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4.4高速列车信号关键技术
1500
1000
815
546
500
426
246
88
52
18
15
0
日本
法国
德国
西班牙 意大利 比利时 法国/英国 瑞典
丹麦
韩国
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三、高速铁路发展概述
目前世界上铁路总长及各洲的分布
美洲 37.50%
非洲 3%
欧洲 30.80%
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大洋洲 3.70%
亚洲 21%
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高速列车的运行速 度达到 200－300 km/h，试验速度将 达到350 km/h以上
城际客运
环渤海地区 长江三角洲地区 珠江三角洲地区
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四横
徐州- 郑州- 兰州
四纵
北京- 上海
杭州- 南昌- 长沙
北京- 沈阳- 哈尔滨
青岛- 石家庄- 太原
北京- 武汉- 广州- 深圳
南京- 武汉- 重庆- 成都
4 钢轨的技术标准
8 轮轨噪声 9 轨道力学
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4.2.1钢轨的重要性
❖ 钢轨是轮轨式高速铁路的重要组成部分，在极其复杂的受 力条件下工作
❖ 钢轨状态的好坏直接影响行车安全，因此对钢轨质量有极 其苛刻的要求
❖ 钢轨有些性能之间是矛盾的，要综合比较才能达到合理选 择钢轨的目的
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三、高速铁路发展概述
“十一五”期间，国家将建9800公里高速客运专线铁路
投资力度
修建新线6000公里 复线3000公里 地方铁路1000公里 总投资3500亿
八纵八横
300－500公里范围内 实现“朝发夕至”
1200-1500公里范围内 “夕发朝至”
2000－2500 公里内实 现“一日到达”
速度方面
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4.2.2高速铁路对钢轨的要求
高的纯净度
材质高洁净 有利于提高 其抗疲劳性 能，保证运
行安全性
严格的外形尺寸
可以减少表 面接触疲劳 伤损，延长 钢轨的使用 寿命
高度的平顺性
保证高速列 车运行的平 稳性和旅客 的舒适性的 重要保证
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4.2.3钢轨技术发展
加强关 键性能
开发新 型优质 钢材
甚至脱轨。
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4.3道岔
道岔是铁路轨道连接的重要设备，直接关系到铁路运输的 效率和行车安全。 道岔的性能直接影响铁路运输能力及旅客列车在该路段的 行车速度及旅客乘坐舒适度。
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4.3高速道岔主要性能指标
A
直向 侧向 速度
B
旅客的 舒适性
C
安全性
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列车客运量为世 最高试验速度为
界之最。
515.3km/h
日本
法国
1985年开始研究 ICE高速列车， 1991年投入运营, 有高速铁路700 多公里，高速列 车最高运行速度 达330km/h
德国
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三、高速铁路发展概述
3000
2573
2500
世界高速铁路的已投入运营里程(2005年)
2000
1576
1
CO2 180 100 48 61 79 0.5
NOx 2.1 0.16 0.79 0.15 0.46
VOC 2.2 6.5 0.29 0.15 0.31
0
VOC NOx CO2 CO
小汽车 摩托车 公共汽车 轨道交通
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一、我国交通运输发展的重要性
德国城市不同交通方式单位运输量的能耗
高速铁路关键技术概论
西南交通大学
2006年11月
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主要内容
1 我国交通运输发
展的重要性
2 轨道交通 发展概述
主要内容
3 高速铁路 发展概述
4 高速铁路 关键技术
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一、我国交通运输发展的重要性
交通运输在国民经济、社会发展和人民生活中起着重
要作用，当今中国迫切需要现代化交通：
社会稳定的需要
1国外高速铁路发展较早, 架桥设备的发展较快, 种类亦多
2架设设备应朝着大跨度 、大吨位和机械化的方
向发展,以满足架设大吨 位桥梁类型(至少32m 双线箱梁)的需要。
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4.2钢轨关键技术
1 钢轨的重要性
5 选轨标准
6 钢轨的力学问题 2 高速铁路对钢轨的要求
3 钢轨技术发展
7 轮轨滚动接触疲劳
特长隧道的地质工作
隧道防排水
关键技术
大跨铁路隧道塌方预防
隧道的空气动力学 效应与隧道设计
隧道仰拱及铺底的设计
隧道工挖技术
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4.1.1隧道的空气动力学效应与隧道设计
力学效应 研究成果 缓解和消减负面影响 微压波和洞口缓冲结构
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4.1.2隧道工挖技术
注重施工方法选择的多样性 利用辅助坑道实现长隧短打 合理确定开挖进度指标
不受气候 的影响
安全可靠
社会经济 效益好
旅行时间短
高速铁路 的优点的
客货运量大
土地占用 面积小 能源消耗低
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运行准时
外部运输 成本低
对环境 污染小
因此高速铁路得到快速的发展。
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二、轨道交通发展概述
发展 现状 以及 趋势
1 城际轨道交通公交化 2 货运重载化和快捷化 3 铁路客运高速化 4 城市轨道交通蓬勃发展
4.2.7轮轨滚动接触疲劳
❖ 轮轨磨损破坏现象主要为轮轨接触表面剥离、压溃、龟裂、 波浪形磨损、轮缘磨损和钢轨侧磨及断裂等，这些破坏现 象和很多因素有关，有些破坏现象的机理至今尚未搞清楚， 对有些问题的破坏机理认识不统一
❖ 轮轨滚动接触疲劳是铁路运输的老问题，主要发生在曲线 段、接头处、道岔处。
❖ 人们采取各种方法和措施来阻止和减少它，如发展新材料、 优化轨型面匹配来减少轮轨之间的疲劳
轨道 交通
安全、快捷
4
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一、我国交通运输发展的重要性
各种交通方式对环境的影响
交通方式
大气 环境
水环境
土壤、地面 状况
躁声
城市生态 城市景观
隐性 污染
道路交通 有影响 有影响
有影响 有影响 有影响 有影响 有影响
水运交通 有影响 有影响
无影响 有影响 有影响 无影响 有影响
轻轨交通 无影响 无影响
有影响 有影响 有影响 无影响 无影响
高频尖 叫声
冲击噪声
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滚动噪声
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4.2.9轨道力学
❖ 轨道支撑并约束车辆的运行，决定着车辆安全、 舒适性。
❖ 列车过道岔时，轮对和轨道之间发生强烈的冲击， 导致车轮和道岔段上钢轨磨损
❖ 高速铁路道岔部位严重地限制了列车的行车速度 ❖ 在桥梁和隧道端点刚度不均匀，会导致强烈振动，
国家经济发展的 重大需要
1
2
重要性
加速产业发展和 提高国际竞争力
的需要
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建立国家重新 体系的需要
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一、我国交通运输发展的重要性
选择不同的交通工具的优缺点
轨道交通的作用在过去、现在和将来都是至关重要的。
危险 汽车
轮船 受限
太慢，服务差 传统 火车
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太昂贵
飞机
旅行者