第1讲 电气化铁路的发展历程

最早的蒸汽机车照片
1879年，在柏林的世博会上，西门子和哈尔斯克合 作展出了约550m的电气化铁路，人类第一次采用电力来 牵引列车
1881年5月，德国在柏林近郊的利希特菲尔德修建的
一条长2.45km的电气化铁路投入运行
目前世界上电气化铁路主要有3种供电制式：
第一种：1.5kV、3kV直流制 优点：直流串励电动机机械性能好、调速方便； 机车设备简单 缺点：供电电压较低；供电半径小 应用：城市轨道交通广泛应用。旅客换乘方便，供 电半径可以小；供电线路在建筑群间穿梭、地铁隧道空 间受限，供电电压不宜太高
改革开放后—电气化铁路走向平原(上世纪80年代-本世纪初) “九五”期间，电气化铁路飞速发展，共建成京广线 北京至郑州、成昆线、南昆线等电气化铁路4311km “十五”期间，建成电气化铁路5503km，特别是秦 沈客运专线则是我国自主设计、自主施工建成的第一条进 入高速序列的电气化铁路，试验时速达到了321.5km/h， 拉开了我国高速客运专线建设的序幕
21世纪以来—第四次高速铁路建设高潮在中国 2008年08月01日，津京城际铁路开通运营 2011年06月30日，世界上一次建成里程最长的京沪高 速铁路建成通车，全长1318公里，设计时速350公里，初 期运营时速300公里 2012年12 月01日，哈大高速铁路通车运营，全长921 公里，成为世界上第一条新建高寒高速铁路 2012年12月26日，京广高速铁路全线贯通运营，全长 2298公里，成为世界上干线最长的高速铁路 截至2014年底，我国电气化铁路运营里程达到6万公 里，高铁运营里程达到1.6万公里，占世界高铁的60%
目前世界上电气化铁路主要有3种供电制式：
第三种：25kV工频单相交流制
优点：牵引供电系统结构简单；牵引供电电压增高，
供电能力强 缺点：工频单相交流负载（电力机车或动车组）给 系统电能质量带来一定影响，需要采取一定的改善措施 应用：应用最广泛
什么是高铁？
欧洲铁路联盟1996年09月发布的互通运营指导 文件（96/0048/EC）对高铁给出了确切的定义： 1)新建铁路运行速度达到或超过250km/h
我国高铁从无到有，再到引领世界
第四次 高铁建 设高潮 在哪儿？
第三次高铁建设高潮遍世界
wenku.baidu.com
中国
改革开放前—电气化铁路建在山区（1961—上世纪80年代）
1961年8月宝成铁路（宝鸡至成都）宝鸡至凤州段电 气化通车；1975年6月宝成铁路全线电气化通车，成为我 国第一条电气化铁路 截止到1980年底，20年的时间，先后建成了宝成线、 阳安线、襄渝线（襄樊至安康）、石太线（石家庄至阳 泉）、宝兰线（宝鸡至天水）等电气化铁路1676km
高速铁路建设的第二次高潮(上世纪80年代末至90年代中期) 第二次建设高潮时期世界高速铁路新建里程
西班牙
高铁里程（km） 471
法国
583
日本
117
比利时
83
德国
172
1992年，西班牙引进法、德技术建成马德里-塞维利亚高铁 1994年，英吉利海峡隧道把法国与英国连接在一起, 开创 了第一条高铁国际连接线 1997年，从巴黎开出的“欧洲之星”又将法国、比利时、 荷兰和德国连接在一起
电气化铁路走向平原，飞速发展， 做好了建设高铁的准备
21世纪以来—第四次高速铁路建设高潮在中国
四纵：北京-上海，北京-武 汉-广州-深圳，北京-沈阳-哈 尔滨（大连），杭州-宁波福州-深圳 四横：徐州-郑州-兰州，杭 州-南昌-长沙，青岛-石家庄太原，南京-武汉-重庆-成都 三个城际客运系统：环渤海 地区、长三角地区、珠三角 地区，覆盖区域内主要城镇 至2020年，中国铁路将形成 以高/快速客运专线为主干 网络的客运系统
电气化铁路建在山区，发展速度十分缓慢
改革开放后—电气化铁路走向平原(上世纪80年代-本世纪初)
“六五”期间，修建了京秦线、成渝线、贵昆线（贵阳
南至水城西）、太焦线（长治北至月山）等电气化铁路， 共计2506km “七五”期间，电气化铁路开始进入陇海和京广繁忙 干线，还修建了我国第一条以运煤为主、开行万吨重载列 车、年运量已达4亿吨的大秦电气化铁路，共计2764km “八五”期间，修建了2742km电气化铁路，时速160km 的准高速铁路—广深电气化铁路建成通车
日本 高铁里程（km） 1836 法国 699 意大利 236 德国 427
日
本：东海道、山阳、东北和上越新干线， 形成了遍布全国的新干线网络 法 国：东南TGV线、大西洋TGV线 意大利：罗马-佛罗伦萨线 德 国：汉诺威-维尔茨堡线
世界 上经 济和 技术 最发 达的 国家 推动 了第 一次 高铁 建设 高潮
一 二 三
电气化铁路的发展历程 高速铁路牵引供电系统 高铁牵引供电系统技术发展
1825年英国人修建了世界上第一条铁路，开创了人类轨 道交通新纪元。我国于1881年修建第一条铁路——唐山至胥 各庄煤矿铁路；1909年由詹天佑工程师主持的我国第一条自 主设计修建的铁路——京张铁路通车，拉开了我国铁路发展 的序幕
第二次高铁建设高潮在欧洲
高速铁路建设的第三次高潮(上世纪90年代中期至本世纪初) 第三次建设高潮时期世界高速铁路新建里程
俄罗斯 高铁里程（km） 654 西班牙 高铁里程（km） 300 韩国 426 意大利 282 日本 390 澳大利亚 270 德国 375 荷兰 95 中国台湾 345 英国 69 法国 303
1964年10月01日： 东海道新干线（世界 上No.1条高铁）； 高速列车单位里程客 运量为世界之最
1981年09月27日： 开通欧洲第一条高速 铁路，TGV最高试验 速度为574.8km/h
1971年09月21日： 开通ICE城间特快； 1991年高运行速度 330km/h的高铁
日本
法国
德国
高速铁路建设的第一次高潮(上世纪60年代至80年代末) 第一次建设高潮时期世界高速铁路新建里程
2)既有线通过改造使基础设施适应速度200km/h
我国高铁速度目标值定义在200km/h及以上
为什么要发展高铁？
危险、污染
路线受限
太慢
汽车
轮船
旅行者
传统火车
昂贵 飞机
飞机 高铁
安全、快捷
为什么高铁采用电力牵引？ 自然资源日益枯竭——高速铁路采用二次 能源，单位运量能耗仅为飞机的1/4、私人 小汽车的1/6 环保要求不断提高——高速铁路采用二次 能源，二氧化碳排放量为飞机的1/5、私人 小汽车的1/8 多拉快跑提高效率——高速列车本身不带 能源
意大利、波兰、南非、西班牙、巴西、捷克、斯洛
伐克，比利时、智利等国家采用3 000 V直流制
目前世界上电气化铁路主要有3种供电制式：
第二种：15kV 162/3Hz低频单相交流制
优点：电压损失小、电能损耗低
缺点：非工频供电，要么由专用低频电厂直接供电， 要么由变频电站将工频电源转变成低频电源再送出 应用：没有得到广泛应用，只在德国、瑞典、奥地 利、挪威等西欧少量国家的工矿或干线上应用