高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)

高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)概論西

南

交

通

大

學(xué)錢清泉院士2006年11月

2023/2/31李白在《蜀道難》一詩中這樣說：“蜀道之難難于上青天。‥‥‥西當(dāng)太白有鳥道，可以橫絕峨嵋?guī)p。地崩山摧壯士死，然后天梯石棧方鉤連。上有六龍回日之高標(biāo)，下有沖波逆折之回川。黃鶴之飛尚不得過，猿猱(nao)欲渡愁攀援?！边^去：古棧道今天：飛機(jī)、高速列車、磁懸浮。。。2023/2/32主要內(nèi)容我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性軌道交通發(fā)展概述主要內(nèi)容12高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)4高速鐵路發(fā)展概述32023/2/33一、我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性2413重要性國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大需要建立國家重新體系的需要社會(huì)穩(wěn)定的需要加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展和提高國際競(jìng)爭(zhēng)力的需要交通運(yùn)輸在國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和人民生活中起著重要作用，當(dāng)今中國迫切需要現(xiàn)代化交通：2023/2/34選擇不同的交通工具的優(yōu)缺點(diǎn)軌道交通的作用在過去、現(xiàn)在和將來都是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)火車汽車輪船軌道交通飛機(jī)旅行者受限太昂貴危險(xiǎn)太慢，服務(wù)差安全、快捷一、我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性2023/2/35一、我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性交通方式大氣環(huán)境水環(huán)境土壤、地面狀況躁聲城市生態(tài)城市景觀隱性污染道路交通有影響有影響有影響有影響有影響有影響有影響水運(yùn)交通有影響有影響無影響有影響有影響無影響有影響輕軌交通無影響無影響有影響有影響有影響無影響無影響航空有影響無影響無影響有影響有影響無影響有影響管道無影響無影響有影響有影響無影響無影響有影響各種交通方式對(duì)環(huán)境的影響2023/2/36不同交通方式的能耗與污染對(duì)比一、我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性單位運(yùn)輸量（人/公里）小汽車摩托車公共汽車軌道交通鐵路CO11100.280.010.13CO2180100486179NOx2.10.160.790.150.46VOC2.26.50.290.150.312023/2/37一、我國交通運(yùn)輸發(fā)展的重要性千焦/(人Km)比例軌道交通10201.5公共汽車6801鐵路12701.87摩托車13702.01小汽車25803.79德國城市不同交通方式單位運(yùn)輸量的能耗2023/2/38干線軌道交通城市軌道交通新型軌道交通高速客運(yùn)重載貨運(yùn)地鐵輕軌單軌電車郊區(qū)鐵路磁懸浮軌道交通不斷涌現(xiàn)出各種新的原理真空高速管道列車軌道交通的分類：三大類二、軌道交通發(fā)展概述(分類)2023/2/39二、軌道交通發(fā)展概述(構(gòu)成)車輛控制系統(tǒng)線路與軌道供電系統(tǒng)2023/2/310因此高速鐵路得到快速的發(fā)展。高速鐵路的優(yōu)點(diǎn)：二、軌道交通發(fā)展概述2023/2/311發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢(shì)12345城際軌道交通公交化貨運(yùn)重載化和快捷化鐵路客運(yùn)高速化高速磁懸浮交通的崛起城市軌道交通蓬勃發(fā)展二、軌道交通發(fā)展概述2023/2/312德國1964年開始，新干線總長(zhǎng)度達(dá)1835公里，高速列車客運(yùn)量為世界之最。高速鐵路是指由新一代列車提供的時(shí)速在200～350km甚至更高的鐵路快速運(yùn)營(yíng)服務(wù)。法國日本1983年開通第一條現(xiàn)代化高速鐵路，高速列車TGV運(yùn)行速度為300～350km/h，最高試驗(yàn)速度為515.3km/h1985年開始研究ICE高速列車，1991年投入運(yùn)營(yíng),有高速鐵路700多公里，高速列車最高運(yùn)行速度達(dá)330km/h三、高速鐵路發(fā)展概述2023/2/313三、高速鐵路發(fā)展概述世界高速鐵路的已投入運(yùn)營(yíng)里程(2005年)2023/2/314三、高速鐵路發(fā)展概述目前世界上鐵路總長(zhǎng)及各洲的分布2023/2/315投資力度八縱八橫速度方面四橫四縱修建新線6000公里復(fù)線3000公里地方鐵路1000公里總投資3500億300－500公里范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“朝發(fā)夕至”1200-1500公里范圍內(nèi)“夕發(fā)朝至”2000－2500

公里內(nèi)實(shí)現(xiàn)“一日到達(dá)”高速列車的運(yùn)行速度達(dá)到200－300km/h，試驗(yàn)速度將達(dá)到350km/h以上北京-上海北京-沈陽-哈爾濱北京-武漢-廣州-深圳杭州-寧波-福州-深圳徐州-鄭州-蘭州杭州-南昌-長(zhǎng)沙青島-石家莊-太原南京-武漢-重慶-成都三、高速鐵路發(fā)展概述城際客運(yùn)環(huán)渤海地區(qū)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)珠江三角洲地區(qū)“十一五”期間，國家將建9800公里高速客運(yùn)專線鐵路2023/2/316四、高速鐵路隧道的關(guān)鍵技術(shù)接觸網(wǎng)力學(xué)和鋼軌電磁兼容高速鐵路牽引供電系統(tǒng)牽引供電自動(dòng)化系統(tǒng)動(dòng)車組限界(動(dòng)態(tài)限界)動(dòng)車組供電（弓網(wǎng)、自動(dòng)過分相）線路道岔高速列車高速鐵路橋隧路基高速列車信號(hào)無渣軌道184526371092023/2/317大跨鐵路隧道塌方預(yù)防

特長(zhǎng)隧道的地質(zhì)工作

隧道防排水

隧道仰拱及鋪底的設(shè)計(jì)

隧道工挖技術(shù)隧道的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)與隧道設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)4.1高速鐵路隧道的關(guān)鍵技術(shù)2023/2/318力學(xué)效應(yīng)研究成果緩解和消減負(fù)面影響微壓波和洞口緩沖結(jié)構(gòu)4.1.1隧道的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)與隧道設(shè)計(jì)2023/2/3194.1.2隧道工挖技術(shù)特長(zhǎng)隧道：TBM法中長(zhǎng)或短隧道：礦山法特長(zhǎng)大斷面隧道：宜采用小直徑TBM(直徑3～4m)加鉆爆法擴(kuò)大高速鐵路特長(zhǎng)、長(zhǎng)隧道較多，為了工期和消防救援以及維護(hù)管理的需要,需要通過輔助坑道來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)隧短打合理確定開挖進(jìn)度指標(biāo)利用輔助坑道實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)隧短打合理確定開挖進(jìn)度指標(biāo)注重施工方法選擇的多樣性2023/2/3204.1.3大跨鐵路隧道塌方預(yù)防選擇合理的大跨鐵路隧道支護(hù)手段1及時(shí)封閉斷面選擇合理的大跨隧道襯砌時(shí)機(jī)建立量測(cè)體系2342023/2/3214.1.4隧道的防排水防排水設(shè)計(jì)是高速鐵路隧道的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)防水方法為“以堵為主,限量排放”防水技術(shù)隧道的防排水2023/2/322重視和加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)工作地質(zhì)工作建立分層次的施工階段地質(zhì)預(yù)報(bào)工作4.1.5特長(zhǎng)隧道的地質(zhì)工作2023/2/3234.1.6高速鐵路橋的關(guān)鍵技術(shù)橋梁結(jié)構(gòu)高性能混凝土橋梁架設(shè)設(shè)備縱橫向水平剛度特殊要求高性能混凝土應(yīng)用是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)橋梁架設(shè)設(shè)備是架設(shè)的關(guān)鍵2023/2/3244.1.7橋梁結(jié)構(gòu)

01.研究進(jìn)一步豐富橋梁結(jié)構(gòu)形式

02.研究研究簡(jiǎn)支箱梁設(shè)計(jì)和檢測(cè)

03.研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)剛構(gòu)連續(xù)梁及鋼混結(jié)合連續(xù)梁橋梁結(jié)構(gòu)特殊要求橋梁結(jié)構(gòu)形式研究橋梁新的結(jié)構(gòu)形式2023/2/3254.1.8高性能混凝土與橋梁架設(shè)設(shè)備高性能混凝土應(yīng)用于高速鐵路橋梁工程是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)具有優(yōu)良的抗壓、抗折和抗拉等力學(xué)性能具有很好的抗?jié)B、抗凍、抗碳化和抗化學(xué)侵蝕等耐久性能1國外高速鐵路發(fā)展較早,

架橋設(shè)備的發(fā)展較快,種類亦多2架設(shè)設(shè)備應(yīng)朝著大跨度、大噸位和機(jī)械化的方向發(fā)展,以滿足架設(shè)大噸位橋梁類型(至少32m雙線箱梁)的需要。高性能混凝土與橋梁架設(shè)設(shè)備2023/2/3264.2鋼軌關(guān)鍵技術(shù)鋼軌的重要性1高速鐵路對(duì)鋼軌的要求鋼軌技術(shù)發(fā)展鋼軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)234選軌標(biāo)準(zhǔn)5鋼軌的力學(xué)問題輪軌滾動(dòng)接觸疲勞輪軌噪聲678軌道力學(xué)92023/2/3274.2.1鋼軌的重要性鋼軌是輪軌式高速鐵路的重要組成部分，在極其復(fù)雜的受力條件下工作鋼軌狀態(tài)的好壞直接影響行車安全，因此對(duì)鋼軌質(zhì)量有極其苛刻的要求鋼軌有些性能之間是矛盾的，要綜合比較才能達(dá)到合理選擇鋼軌的目的2023/2/3284.2.2高速鐵路對(duì)鋼軌的要求高的純凈度材質(zhì)高潔凈有利于提高其抗疲勞性能，保證運(yùn)行安全性嚴(yán)格的外形尺寸可以減少表面接觸疲勞傷損，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命高度的平順性保證高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和旅客的舒適性的重要保證2023/2/3294.2.3鋼軌技術(shù)發(fā)展加強(qiáng)關(guān)鍵性能開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)鋼材超長(zhǎng)無縫鋼軌2023/2/3304.2.4鋼軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國鋼軌目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)比較復(fù)雜國標(biāo)——20世紀(jì)60年代和80年代兩次發(fā)布鐵標(biāo)——鐵道部在20世紀(jì)90年代發(fā)布新鐵標(biāo)

——鐵道路在2003年發(fā)布鐵標(biāo)國標(biāo)共存——近期將維持國標(biāo)和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并存的局面新國標(biāo)——整合現(xiàn)有鋼軌標(biāo)準(zhǔn)，形成一部完整的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)2023/2/3314.2.5選軌標(biāo)準(zhǔn)鐵道部重新劃分對(duì)鋼軌的技術(shù)要求時(shí)速在200km/h以下的客貨混運(yùn)鐵路鋼軌

使用43～75kg/m熱軋鋼軌時(shí)速在200--300km/h的客運(yùn)專線

使用250km/h60kg/m鋼軌時(shí)速在300km/h以上的客運(yùn)專線頂級(jí)鋼軌

使用350km/h60kg/m鋼軌2023/2/3324.2.6鋼軌的力學(xué)問題輪軌滾動(dòng)接觸疲勞脫軌機(jī)理的研究軌道力學(xué)問題鋼軌的力學(xué)問題我國從現(xiàn)在到2020年，將是高速重載鐵路和城市軌道交通發(fā)展的高峰時(shí)期。雖然它們的優(yōu)越性不可否認(rèn)，但有許多關(guān)鍵技術(shù)問題有待進(jìn)一步解決，其中與輪軌相關(guān)的力學(xué)問題主要有：2023/2/3334.2.7輪軌滾動(dòng)接觸疲勞輪軌磨損破壞現(xiàn)象主要為輪軌接觸表面剝離、壓潰、龜裂、波浪形磨損、輪緣磨損和鋼軌側(cè)磨及斷裂等，這些破壞現(xiàn)象和很多因素有關(guān)，有些破壞現(xiàn)象的機(jī)理至今尚未搞清楚，對(duì)有些問題的破壞機(jī)理認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一輪軌滾動(dòng)接觸疲勞是鐵路運(yùn)輸?shù)睦蠁栴}，主要發(fā)生在曲線段、接頭處、道岔處。人們采取各種方法和措施來阻止和減少它，如發(fā)展新材料、優(yōu)化軌型面匹配來減少輪軌之間的疲勞鐵路客貨量增大和速度提高，輪軌磨擦變得越來越嚴(yán)重。我國現(xiàn)在每年因更換和維修破壞輪軌，大約花費(fèi)80多億人民幣。它不僅大大增加了鐵路的運(yùn)營(yíng)成本，而且直接危害行車的安全。2023/2/3344.2.8輪軌噪聲高速鐵路在列車行駛速度低于300km/h時(shí)，輪軌噪音占主要部分。輪軌噪音輻射出的輪軌噪聲可以歸納為如下三類：沖擊噪聲滾動(dòng)噪聲高頻尖叫聲2023/2/3354.2.9軌道力學(xué)軌道支撐并約束車輛的運(yùn)行，決定著車輛安全、舒適性。列車過道岔時(shí)，輪對(duì)和軌道之間發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊，導(dǎo)致車輪和道岔段上鋼軌磨損高速鐵路道岔部位嚴(yán)重地限制了列車的行車速度在橋梁和隧道端點(diǎn)剛度不均勻，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至脫軌。2023/2/3364.3道岔

道岔是鐵路軌道連接的重要設(shè)備，直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)男屎托熊嚢踩?/p>

道岔的性能直接影響鐵路運(yùn)輸能力及旅客列車在該路段的行車速度及旅客乘坐舒適度。

2023/2/3374.3高速道岔主要性能指標(biāo)直向側(cè)向速度A安全性C旅客的舒適性B2023/2/3384.3高速鐵路道岔關(guān)鍵技術(shù)可動(dòng)部件轉(zhuǎn)換設(shè)備的適應(yīng)性和可靠性動(dòng)力學(xué)性能幾何設(shè)計(jì)2023/2/3394.3國外高速鐵路道岔概況日本不設(shè)區(qū)間渡線（車站的渡線無高速列車側(cè)向通過的要求）法國車站少、區(qū)間渡線多，高速線間或高速與既有線的連接采用tg0.0154道岔。德國

鐵路客貨混運(yùn)。

2023/2/3404.3我國秦沈鐵路道岔我國秦沈客運(yùn)專線設(shè)計(jì)速度為200km/h，部分基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留提速至250km/h。根據(jù)速度和運(yùn)輸組織要求,決定采用18號(hào)和38號(hào)可動(dòng)心軌轍叉單開道岔。

經(jīng)過研究、設(shè)計(jì)、試制、試鋪、試驗(yàn)五個(gè)階段的工作,特別是直向以250km/h三次綜合試驗(yàn),證明其能夠滿足旅客列車,側(cè)向38號(hào)道岔(渡線)以140km/h通過時(shí),滿足安全性和舒適性的要求。2023/2/3414.4高速列車信號(hào)關(guān)鍵技術(shù)調(diào)度指揮系統(tǒng)列車運(yùn)行控制信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備車站聯(lián)鎖系統(tǒng)自動(dòng)閉塞2023/2/342信號(hào)基礎(chǔ)器件由電磁式向電子、微處理器元器件發(fā)展，廣泛采用檢測(cè)及故障診斷技術(shù)，提高信號(hào)裝置的運(yùn)行可靠性。道岔控制方式由直流向交流控制轉(zhuǎn)變，發(fā)展外鎖閉道岔，減少道岔維護(hù)的工作量。我國研制的ZD9（J）、ZYJ7

型等轉(zhuǎn)轍機(jī)與交流轉(zhuǎn)轍機(jī)S700K、EBISWITCH等國外道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備仍有一定的差距。

4.4.1信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備2023/2/3434.4.2調(diào)度指揮系統(tǒng)以鐵路調(diào)度管理信息系統(tǒng)(DMIS)為平臺(tái)以調(diào)度集中(CTC)為核心(重點(diǎn)講述)以行車指揮自動(dòng)化為目標(biāo)

構(gòu)建我國鐵路現(xiàn)代化的運(yùn)輸調(diào)度指揮管理系統(tǒng)。2023/2/344

站間廣域網(wǎng)中心通信前置服務(wù)器中心局域網(wǎng)表示墻控制器車務(wù)終端聯(lián)鎖EtherNET車站自律機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖EtherNET車站自律機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)車務(wù)終端路由器路由器路由器路由器路由器路由器V.35/G.703V.35/G.703V.35/G.703值班主任工作站數(shù)據(jù)服務(wù)器調(diào)度員工作站綜合維修工作站防火墻通信前置服務(wù)器磁盤陣列應(yīng)用服務(wù)器打印機(jī)繪圖儀控制工作站鼠標(biāo)助理調(diào)度員工作站鼠標(biāo)鼠標(biāo)計(jì)劃員工作站系統(tǒng)維護(hù)工作站網(wǎng)管工作站電務(wù)維護(hù)終端綜合維修終端（無人站）綜合維修終端（無人站）電務(wù)維護(hù)終端4.4.3CTC系統(tǒng)總體構(gòu)成圖2023/2/345在已建DMIS的區(qū)段，以DMIS為基礎(chǔ)建設(shè)CTC；在未建DMIS的區(qū)段，新建CTC同時(shí)具備DMIS的全部功能考慮裝備CTC的新建、改建鐵路，車站聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)全部采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖；并具有區(qū)間信息采集功能對(duì)于半自動(dòng)閉塞區(qū)段，應(yīng)同步裝備區(qū)間檢查設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞。調(diào)度員與司機(jī)的語音、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)CTC的重要基礎(chǔ)。在主要干線建設(shè)CTC的區(qū)段，應(yīng)同步規(guī)劃建設(shè)GSM-R鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)；在其它條件艱苦、運(yùn)量較小的區(qū)段，可采用目前無線列調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)方案4.4.3CTC規(guī)劃原則2023/2/346全路2004～2020年總體規(guī)劃建設(shè)CTC共51,495公里規(guī)劃范圍包括：近期規(guī)劃共計(jì)13,163公里，1385個(gè)車站中長(zhǎng)期規(guī)劃中客運(yùn)專線約12,000公里完善路網(wǎng)布局及西部開發(fā)性新線約16,000公里其它主要干線及條件艱苦、運(yùn)輸需要的線路約10,332公里4.4.3CTC規(guī)劃目標(biāo)2023/2/347DBCACTCCOMTRACSMIS運(yùn)輸計(jì)劃4.4.3日本高速鐵路綜合調(diào)度COSMOS系統(tǒng)FE維修作業(yè)管理車輛基地作業(yè)管理2023/2/348設(shè)備運(yùn)輸計(jì)劃車輛管理維護(hù)業(yè)務(wù)管理電力系統(tǒng)控制站內(nèi)運(yùn)行管理

集中信息運(yùn)輸計(jì)劃·設(shè)備管理計(jì)算機(jī)車輛管理計(jì)算機(jī)維護(hù)業(yè)務(wù)服務(wù)器電力系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行管理計(jì)算機(jī)

集中信息管理高速數(shù)字線路高速數(shù)字線路運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)所服務(wù)器運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)告終端分公司終端車輛管理服務(wù)器維護(hù)區(qū)終端原有遠(yuǎn)程控制裝置分局站內(nèi)作業(yè)終端

基地ＰＲＣ車站PRC裝置旅客指南裝置運(yùn)行信息終端原有地區(qū)調(diào)度計(jì)算機(jī)設(shè)備管理終端運(yùn)輸計(jì)劃終端車輛管理終端維護(hù)業(yè)務(wù)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理終端集中信息COSMOS系統(tǒng)構(gòu)成圖管理終端管理終端中央網(wǎng)絡(luò)4.4.3COSMOS系統(tǒng)的整體概要2023/2/3494.4.3COSMOS運(yùn)行管理系統(tǒng)的特征提供最適于高速·高密度運(yùn)行具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行計(jì)劃,維護(hù)計(jì)劃,在線信息等統(tǒng)一管理的綜合系統(tǒng)系統(tǒng)化范圍向車站·車輛基地·維護(hù)區(qū)的大幅度擴(kuò)大信息服務(wù)的提高·以區(qū)域廣范圍大的自律分散思想為基礎(chǔ)的車站分散控制系統(tǒng)

（高應(yīng)答性自動(dòng)控制系統(tǒng))·采用實(shí)時(shí)列車行走模擬的預(yù)測(cè)控制型運(yùn)轉(zhuǎn)整理支援機(jī)能·確實(shí)傳遞時(shí)刻表的變更（指令傳遞機(jī)能)·維護(hù)管理系統(tǒng)

·運(yùn)輸計(jì)劃系統(tǒng)·沿線監(jiān)視系統(tǒng)

·運(yùn)行管理系統(tǒng)

·電力管理系統(tǒng)·設(shè)備管理系統(tǒng)·維護(hù)計(jì)劃支援系統(tǒng)·維護(hù)作業(yè)系統(tǒng)·站內(nèi)進(jìn)路控制系統(tǒng)·車載傳遞系統(tǒng)·提供事故信息·向顧客提供細(xì)致入微的指南服務(wù)2023/2/3504.4.4新一代自動(dòng)閉塞技術(shù)特征新一代自動(dòng)閉塞技術(shù)特征無絕緣多信息四顯示雙方向數(shù)字化帶超防

實(shí)現(xiàn)有形化到無形化的轉(zhuǎn)變，確保列車運(yùn)行安全和列車追蹤間隔時(shí)間的計(jì)算，列車運(yùn)行安全的驗(yàn)證和列車追蹤間隔時(shí)間的計(jì)算工作量將更加繁重，就目前的設(shè)計(jì)工具而言，尚無法滿足計(jì)算要求。2023/2/3514.5接觸網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)3421接觸線受電弓配套技術(shù)無交叉線岔電分相運(yùn)行管理2023/2/352高速鐵路的特點(diǎn)列車速度非常快，密度與負(fù)荷特別大受電弓的上下振動(dòng)與左右晃動(dòng)劇烈接觸線抬升量比常速鐵路高

高速鐵路對(duì)接觸網(wǎng)的要求機(jī)械結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性和足夠的彈性,在高速運(yùn)行時(shí)保證電力機(jī)車正常取流設(shè)備及零件應(yīng)具有很強(qiáng)的耐磨性和抗腐蝕能力盡量延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單便于施工，有利于運(yùn)營(yíng)和維修對(duì)地絕緣好，安全可靠4.5高速鐵路的特點(diǎn)及對(duì)接觸網(wǎng)的要求2023/2/3534.5.1接觸線接觸線的相關(guān)情況在高速運(yùn)行時(shí)，如果離線，則會(huì)產(chǎn)生電火花、拉弧、事故大電流，從而使接觸導(dǎo)線的溫度急劇升高，磨耗工作面處于局部過熱狀態(tài)而發(fā)生軟化，造成強(qiáng)度和表面硬度下降，使磨耗加快、使用壽命縮短；高溫強(qiáng)度低而發(fā)生斷線弓網(wǎng)事故對(duì)接觸線的要求高導(dǎo)電率

良好的受流性耐熱性好

抗軟化溫度高耐磨性好抗拉強(qiáng)度高抗大氣腐蝕性能好線膨脹系數(shù)小2023/2/3544.5.1接觸線材料接觸線材料接觸線復(fù)合

銅合金鋁合金純銅2023/2/3554.5.1一些高速電氣化鐵路接觸線的性能接觸線材料速度km/h國別抗拉強(qiáng)度MPa導(dǎo)電率%IACS銅240日本34097.0銅300法國35897.0銅銀250德國39596.5銅銀140中國36596.6銅銀錫180中國367.596.0銅錫350法國537.577.6銅鎂330德國50368.1銅鋼300日本65560.2銅鋼300日本49381.1鋁鋼370日本35046.52023/2/356采用側(cè)線接觸線與正線接觸線無交叉式的平面布置結(jié)構(gòu)，即在鐵路線路道岔上方的側(cè)線接觸線，始終保持與在正線線路上運(yùn)行的機(jī)車受電弓不接觸對(duì)于反位運(yùn)行有嚴(yán)格限制，在反位方向只能以不高于45km/h的速度通過；反位運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生弓網(wǎng)故障，需要對(duì)受電弓進(jìn)行適當(dāng)改造4.5.2無交叉線岔受電弓配套技術(shù)2023/2/3574.5.3電分相器件式電分相對(duì)電力機(jī)車受電弓產(chǎn)生很大沖擊目前大多采用錨段關(guān)節(jié)式電分相來消除此問題，這種關(guān)節(jié)式電分相一般由兩個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)和一段接觸網(wǎng)中性區(qū)組成但要求多個(gè)受電弓之間滿足嚴(yán)格的限制條件否則很有可能產(chǎn)生相間短路。目前只有要求機(jī)車乘務(wù)員頻繁進(jìn)行一系列操作來避免事故發(fā)生；這樣大大增加乘務(wù)員的工作強(qiáng)度，實(shí)際運(yùn)行中該故障已多次發(fā)生2023/2/358對(duì)于客運(yùn)專線，列車速度較高，分相環(huán)節(jié)成為制約列車運(yùn)行速度的主要障礙。因此自動(dòng)過分相技術(shù)成為解決這一問題的重要途徑。應(yīng)該對(duì)研究和運(yùn)行了幾十年的自動(dòng)過分相技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和提高，使之在高速鐵路得到應(yīng)用。一相供電無需電分相環(huán)節(jié)，不會(huì)影響列車速度，因此借助電力電子技術(shù)的同相供電研究十分必要。4.5.3同相供電與自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/359（Ａ）電源（Ｂ）電源架線中間斷電區(qū)輪軌在線檢測(cè)電路開關(guān)斷路器（Ａ）「斷開」開關(guān)斷路器（Ｂ）「閉合」※無列車狀態(tài)4.5.3自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/360（Ａ）電源（Ｂ）電源架線中間斷電區(qū)輪軌在線檢測(cè)電路開關(guān)斷路器（Ａ）「斷開」開關(guān)斷路器（Ｂ）「閉合」※列車靠近4.5.3自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/361（Ａ）電源（Ｂ）電源架線中間斷電區(qū)輪軌※

在線檢測(cè)開關(guān)斷路器（Ａ）「斷開」開關(guān)斷路器（Ｂ）「閉合」※進(jìn)入中間斷電區(qū)、在線檢測(cè)4.5.3自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/362（Ａ）電源（Ｂ）電源架線中間斷電區(qū)輪軌開關(guān)斷路器（Ａ）「斷開」開關(guān)斷路器（Ｂ）「斷開」在線※開關(guān)斷路器（Ｂ）「斷開」4.5.3自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/363（Ａ）電源（Ｂ）電源架線中間斷電區(qū)輪軌在線開關(guān)斷路器（Ａ）「閉合」開關(guān)斷路器（Ｂ）「斷開」※開關(guān)斷路器（Ａ）「閉合」4.5.3自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/364（Ａ）電源（Ｂ）電源架線中間斷電區(qū)輪軌無列車開關(guān)斷路器（Ａ）「斷開」開關(guān)斷路器（Ｂ）「斷開」※開關(guān)斷路器（Ａ）「斷開」4.5.3自動(dòng)過分相技術(shù)研究2023/2/3654.5.4運(yùn)行管理西歐典型的供電段全員勞動(dòng)生產(chǎn)率約8.5條·km/人每接觸網(wǎng)工負(fù)責(zé)約15條·km的檢修任務(wù)我國某供電段全員勞動(dòng)生產(chǎn)率僅為0.97條·km/人每接觸網(wǎng)工負(fù)責(zé)檢修約2.0條·km某鐵路局全局供電部門全員勞動(dòng)生產(chǎn)率約為0.98條km/人每接觸網(wǎng)工平均負(fù)責(zé)檢修1.9條·km2023/2/3664.6路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)嚴(yán)格控制路基的工后沉降嚴(yán)格控制路基的不均勻沉降控制路基剛度及其縱向變化連續(xù)均勻性包括路基本體沉降和地基沉降2023/2/3674.6.1嚴(yán)格控制路基的工后沉降工后沉降是指路堤建成后鋪軌時(shí)的路基剩余沉降，主要包括路基本體沉降和地基沉降。路基的工后沉降量應(yīng)越小越好，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定,京滬客運(yùn)通道路基工后沉降限值為5cm國外高速鐵路的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)證明，路基本體沉降約為路基填土高度的0.11%~0.12%，且能在建成1年內(nèi)完成。秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)也證明了以上結(jié)論。2023/2/3684.6.2嚴(yán)格控制路基的不均勻沉降在100m范圍內(nèi)的路基不均勻沉降，將直接造成幅值較大的軌道長(zhǎng)波高低不平順。更短范圍內(nèi)的路基不均勻沉降，將直接造成路基的穩(wěn)固和安全。

我國“高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定”規(guī)定路基工后總沉降量為5cm，沉降速率小于2cm/年，橋臺(tái)臺(tái)尾過渡段路基工后沉降不大于3cm，2023/2/3694.6.3控制路基剛度及縱向變化連續(xù)均勻性路基剛度與列車的安全、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行及軌道的維修工作量密切相關(guān)?？v向剛度均勻性變化是高速鐵路路基設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵，更是高速列車舒適運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵，直接危及行車安全和乘車舒適性。對(duì)軌道基礎(chǔ)豎向剛度出現(xiàn)突變的分界處，由于各結(jié)構(gòu)物剛度的不同，列車會(huì)產(chǎn)生劇烈的跳動(dòng)，必須設(shè)置過渡段，以提高路基剛度的連續(xù)性。2023/2/3704.7無碴軌道關(guān)鍵技術(shù)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)需要解決的問題概況關(guān)鍵技術(shù)2023/2/3714.7.1無碴軌道關(guān)鍵技術(shù)概況無碴軌道是以混凝土或?yàn)r青混合料等取代散粒道碴道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)型式

無碴軌道成為世界各國高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的首選良好的軌道穩(wěn)定性、平順性和耐久性減小橋梁二期恒載和降低隧道凈空道床整潔美觀，消除列車運(yùn)行時(shí)道碴飛濺和粉化初期相對(duì)較大的建設(shè)投資也能在運(yùn)營(yíng)中得到回報(bào)

2023/2/3724.7.2三種無碴軌道結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)彈性支撐塊式板式軌道長(zhǎng)枕埋入式2023/2/3734.7.3無碴軌道的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)過渡段無碴軌道的下部基礎(chǔ)無碴軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2023/2/3744.7.4需要解決的問題制定與國際接軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

無碴軌道技術(shù)要求很高，必須借鑒EN（歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）等國際標(biāo)準(zhǔn)擬定我國鐵路無碴軌道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用先進(jìn)工裝和工藝

我國混凝土軌枕生產(chǎn)廠家與無碴軌道的要求相差甚遠(yuǎn)要通過無碴軌道的推廣，組織對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，實(shí)現(xiàn)企業(yè)升級(jí)2023/2/3754.8高速列車關(guān)鍵技術(shù)高速列車所處的動(dòng)態(tài)環(huán)境高速列車關(guān)鍵技術(shù)高速列車的關(guān)鍵技術(shù)2023/2/3764.8高速列車的關(guān)鍵技術(shù)牽引動(dòng)力的要求猛增1制作功率要求更大橫向動(dòng)力作用加劇23垂向輪軌動(dòng)力作用加劇高速受流問題復(fù)雜化456空氣動(dòng)力作用加劇高速列車區(qū)別于普通列車根本點(diǎn)，在于其所處的特殊動(dòng)態(tài)環(huán)境。隨著列車速度的提高，動(dòng)態(tài)環(huán)境急劇惡化2023/2/3774.8高速列車的關(guān)鍵技術(shù)研制能在上述如此嚴(yán)峻動(dòng)態(tài)環(huán)境下運(yùn)行的列車，需要運(yùn)用多種高新技術(shù)，解決一系列高速列車特有的問題。關(guān)鍵技術(shù)高速列車空氣動(dòng)力學(xué)工程高性能低自重高速客車的研制高速大功率動(dòng)力車的研制2023/2/3784.8.1高速大功率動(dòng)力車的研制為減少維修和改善乘坐環(huán)境，應(yīng)盡可能使用較少動(dòng)軸。采用交-直-交傳動(dòng)，動(dòng)力集中制式單軸功率可達(dá)1250kW，動(dòng)力分散制式一般用到600kW。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須精心設(shè)計(jì)，減少簧下質(zhì)量和克服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的再生振動(dòng)是關(guān)鍵。電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)應(yīng)有足夠的功率。全列車的制動(dòng)控制是一個(gè)新課題。列車信息及控制系統(tǒng)必須徹底更新。動(dòng)力車或控制頭車的流線型外形設(shè)計(jì)。2023/2/3794.8.2高性能低自重高速客車的研制車輛是一個(gè)高維強(qiáng)非線性系統(tǒng)，應(yīng)采取措施保證其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性?？諝鈴椈伞⒈P形制動(dòng)等則是最低要求。為了解決運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和運(yùn)行平穩(wěn)性之間的矛盾，要應(yīng)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及控制這一新興學(xué)科的最新成就，并采用整車模擬試驗(yàn)等高新技術(shù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。為了最大限度降低自重并提高服務(wù)水平，客車車體及設(shè)備的輕量化非常重要。2023/2/3804.8.3高速列車空氣動(dòng)力學(xué)工程列車貼地運(yùn)行引起強(qiáng)烈的地面效應(yīng)。以大細(xì)長(zhǎng)比和復(fù)雜地面效應(yīng)為特征的高速列車空氣動(dòng)力學(xué)，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科分支。列車頭型的選擇,車體密封的要求，氣動(dòng)壓力的作用和空氣阻力、氣動(dòng)噪聲的降低等，都是與高速列車空氣動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)的，可以統(tǒng)稱為高速列車空氣動(dòng)力學(xué)工程。高速列車在隧道中運(yùn)行時(shí)，其氣動(dòng)效應(yīng)較明線強(qiáng)烈得多，它是典型的非恒定、非等熵、可壓縮和有限域的流動(dòng)問題.2023/2/3814.9高速鐵路牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)國外的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)國內(nèi)的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題2023/2/3824.9.1高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)列車速度高，列車通過供電臂時(shí)間短供電臂中負(fù)荷電流波動(dòng)大機(jī)車牽引電流大，牽引供電系統(tǒng)供電功率大牽引供電系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)高速列車采用再生制動(dòng)工況2023/2/383

高速鐵路要求接觸網(wǎng)受流質(zhì)量高，分段和分相點(diǎn)數(shù)量少。目前各國大多采用自耦變壓器（AT）供電方式和帶回線的直接（RT）供電方式。

AT供電方式：日本，法國

RT供電方式：德國，意大利，西班牙4.9.2國外高速鐵路牽引供電方式2023/2/384牽引變壓器接線型式對(duì)牽引供電系統(tǒng)和工程投資起決定性的影響，不同類型的牽引變壓器對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的不平衡影響。日本:斯科特接線和變形伍德橋接線三相變壓器法國、德國、意大利和西班牙:單相變壓器4.9.2國外高速鐵路牽引變壓器接線型式2023/2/385秦沈客運(yùn)專線是我國目前高速電氣化鐵路技術(shù)層次最高，創(chuàng)新內(nèi)容最多的標(biāo)志性工程。在秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)中采用了不少新技術(shù):采用單工頻交流制，直供帶回流線供電方式采用我國自行研制的牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了牽引變電所的無人值守、遠(yuǎn)動(dòng)控制和自檢自診斷功能，提高了牽引供電的安全性、抗干擾性和可靠性。4.9.3國內(nèi)的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)2023/2/3864.9.4電能質(zhì)量問題無功補(bǔ)償1.并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置2.靜止型無功補(bǔ)償裝置3.靜止無功功率發(fā)生器改善電能質(zhì)量的措施諧波抑制1.無源濾波2.有源濾波2023/2/3874.10牽引供電自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)變電所綜合自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)牽引供電自動(dòng)化系統(tǒng)2023/2/388電氣化鐵道遠(yuǎn)動(dòng)