京滬高速鐵路簡介鐵道部高速鐵路辦公室2002年12月2一.高速鐵路概況二.中國發展高速鐵路的背景三.擬建的京滬高速鐵路簡況四.高速鐵路的前期技術經濟研究內容提要231.概述2.世界發展情況3.高速鐵路的特點

一.高速鐵路概況3一.高速鐵路概況根據歐洲聯盟執委會制訂的96/48/EC指導性文件中對高速鐵路的定義，高速鐵路基礎設施為： -速度等于或大于250km/h的新建線路， -速度達到200km/h等級的提速改造線路， -進行了提速改造，但由于地形、地貌或正 在規劃城市等因素而對部分區段實施限速 的線路。類型：-輪軌接觸技術（含擺式列車）

-磁懸浮技術：超導（日本）與 常導（德國）兩類1.概述

4一.高速鐵路概況非擺式車體技術：通常用于新建高速鐵路或線路標準較高的既有鐵路，最高運營速度為300km/h,試驗速度達到515.3km/h，目前采用此種技術的國家有日本、法國、德國、意大利、西班牙、比利時等國，韓國、我國臺灣省、英國、荷蘭、澳大利亞、俄羅斯等正在建設和籌備的項目也采用該項技術。以日、法、德為代表既有一致性,又各有不同一致性:軌距、電氣化、固定編組的動車組形式不同點:動力集中布置、動力分散布置輪軌接觸技術5一.高速鐵路概況擺式車體技術：輪軌接觸技術

列車經過曲線時，使車體擺動來克服超高不足帶來的乘坐舒適性較差的缺點，從而提高列車經過曲線時的速度限制，提高運營速度，減少建設投資。比較適合于既有線提速.目前在歐洲正在不斷地擴大使用范圍，美國也已采用。目前正在我國廣深線上試運營的“新時速”列車即屬這一類，運營速度可達到200km/h。6擺式列車的關鍵技術

剛性輪軸(傳統)徑向自導輪軸(擺式)徑向自導輪軸減小車輪對軌道的作用力，將通過曲線時的運行速度提高30-50%。

車體傾擺以保證旅客的舒適度，最大傾擺角可以達到8度，補償了70%的離心力。一.高速鐵路概況7擺式列車技術

ABB公司研制開發的X2000擺式列車，1990年開始在瑞典鐵路投入商業運營，最高速度達到200km/h。1993年7月創造了時速為275.7km/h的最高試驗速度。一.高速鐵路概況8擺式列車技術

1998年在我國廣深鐵路公司引進，開始了租賃運營。一.高速鐵路概況9意大利Pendolino關鍵技術及ETR擺式列車市場占有率

一.高速鐵路概況7無源輻射式轉向架主動控制式轉向架 Pendolino技術于20世紀70 年代開發完成投入應用，90年代，系列產品行銷意大利、瑞士、…西班牙、捷克等9個國家，占世界主動傾擺列車62%的市場份額，目前投入運營、正在制造和已經簽訂合同的ETR擺式列車共計327列。11一.高速鐵路概況磁懸浮：是正在試驗中的一種未來交通工具，日本已經建成超導磁浮的18.4公里運行試驗段，正在進行試驗，最高速度達到550km/h;德國在試驗線上的最高速度曾達到436km/h。磁懸浮技術10輪軌鐵路與磁懸浮技術11一.高速鐵路概況11輪軌系與磁懸浮在技術上的區別

在磁懸浮系統中,傳統的輪軌功能由非接觸式的懸浮和導向系統完成。輪軌系統磁懸浮系統導向推進推進支撐

懸浮一.高速鐵路概況12輪軌系與磁懸浮系統的區別磁懸浮:動力部分安裝于軌道上供電系統接觸網輪軌系:動力部分配置在車體上

度坡坡度一.高速鐵路概況13德國的常導磁懸浮列車推進導向懸浮一.高速鐵路概況14

長定子線性電機的原理：將一個電機的定子部分切開，以平面直線形式伸展，并沿導軌側面鋪設。常導磁懸浮系統的主要部件一.高速鐵路概況15導軌定子單元包電機繞組懸浮磁鐵導向磁鐵

磁懸浮系統的原理：利用車體上的常導電磁和導軌上強磁作用軌之間的吸引力,來保持車體懸浮和方向.常導磁懸浮列車的主要部件一.高速鐵路概況16磁懸浮車輛推進的原理推進移動場

(導向槽)懸浮磁場

(車輛)

電纜線圈中的電磁行波推動著車輛沿導軌行進。一.高速鐵路概況17磁懸浮系統的配置電源電源

開關(斷開)

開關(斷開)

開關(閉合)

開關(閉合)

導軌中的長定子線性電機被分成若干段，僅僅在有車的區段中開通線性電機。一.高速鐵路概況18日本的超導磁懸浮試驗列車一.高速鐵路概況19超導式磁懸浮列車的原理

在導軌的兩側墻壁中裝有“8”字線圈。當車載超導磁體低于線圈軸線以下幾個厘米時，線圈中感應的電流可以使它臨時具有電磁體的作用。下部的推斥力和上部的吸引力同時作用，保證了磁浮列車的正常懸浮。

安裝于導軌墻壁兩側線圈相互連接，構成一個環。當運行中的磁浮列車出現了位置的偏移，環路中所產生的電流便在靠近車輛的一端產生相斥力，并在遠離車輛的一端產生吸引力，以保證車輛始終在中心線位置運行。一.高速鐵路概況20

供電系統向安裝在導軌兩側的推進線圈提供三相交流電，產生移動磁場。移動磁場對車載超導磁體產生相吸和推斥的力，推動磁懸浮列車向前移動。超導磁浮系統利用磁體間的吸引力和排斥力向前推動車輛一.高速鐵路概況21一.高速鐵路概況速度能耗噪音投資與成本維護安全網絡兼容性運量及運輸能力等對輪軌與磁懸浮技術認識上的差別，主要在以下幾方面：22一.高速鐵路概況2.世界發展情況全世界投入運營的新建高速鐵路約5435公里,其中：23日本新干線2175

公里法國TGV1520公里德國ICE796公里意大利ETR246

公里西班牙AVE471公里比利時142

公里24(km/h)2.世界發展情況輪軌接觸技術速度的發展一.高速鐵路概況24一.高速鐵路概況25日本新干線路網規劃：1971年日本通過了新干線整備法，規劃7000公里的新干線路網日本新干線路網2000一.高速鐵路概況歐共體高速鐵路規劃

歐洲聯盟制訂了2010年“泛歐高速網絡”規劃

2001年歐洲高速路網272010一.高速鐵路概況歐共體高速鐵路規劃

歐洲聯盟制訂了2010年“泛歐高速網絡”規劃

-新建12500公里高速鐵路線

-完成14000公里改建提速線路

-建設總長達2500公里的聯絡線

-總投資為2400億歐洲貨幣單位282020一.高速鐵路概況歐共體高速鐵路規劃

2020年形成聯接西歐、提速改造北歐、東歐以及東南歐國家鐵路的歐洲高速鐵路網絡291994年11月，我國開始對北京-上海之間建設1300公里的高速新線進行預可行性研究，我們正在爭取盡快開始修建這條高速鐵路。對高速鐵路進行研究的國家和地區還有：歐共體14個成員國，美國，加拿大，英國，捷克，澳大利亞等。2.世界發展情況

正在研究高速鐵路的國家一.高速鐵路概況3031一.高速鐵路概況3.高速鐵路的特點(1).旅行時間短，人們開始改用時間來衡量距離0km300km1300kmA+

B

+

C3132一.高速鐵路概況3.高速鐵路的特點(2).運量大

目前高速列車最大載客量可達到1300人/列以上，開行密度可達到11列/小時。按照16小時/日運營計算，每天可以運送旅客20余萬人。日本東海道新干線達日均37萬人，最高日達73萬人。

如按一架飛機可乘坐300-400人，兩地飛行按20架/日計算，每日可運送旅客7-8千人。3233一.高速鐵路概況3.高速鐵路的特點(3).土地占用面積小37.5米13.8米鐵路占地寬六車道高速公路占地寬

要完成一條高速鐵路相同的運量，高速公路需要八車道.3334一.高速鐵路概況3.高速鐵路的特點(4).能源消耗低一人使用1kwh的能源，乘坐不同交通工具旅行的最長距離（km）3435一.高速鐵路概況3.高速鐵路的特點(5).對環境污染小各種不同運輸方式每人-公里所產生的污染比較（高速鐵路為1）3536一.高速鐵路概況3.高速鐵路的特點(6).外部運輸成本低

國際鐵路聯盟2000年4月發布的報告稱,1995年歐洲17國用于為環境保護和交通事故等所花費的外部運輸成本為5300億歐元，相當于這些國家當年GDP的7.8%。3637一.高速鐵路概況(7)運行準時:日本新干線平均晚點不超過1分鐘,西班牙AVE高速列車承諾，晚點5分鐘退賠全部票款。(8)安全可靠:自1964年日本開通新干線，30多年來僅東海道新干線就已安全輸送旅客30多億人次，歐洲高速鐵路已安全運送旅客5億多人次，均未發生旅客死亡事故。(9)不受氣候影響：由于裝備了現代化的列車運行控制系統，保證列車在各種氣候條件下的安全正點運行。(10)社會經濟效益:(a)節約時間價值，(b)沿線經濟的發展加快，(c)加速沿線城市化的發展速度。3.高速鐵路的特點3738一.高速鐵路概況德國運輸部長M.維斯曼指出：在全歐范圍內，“必須將更多的運量從公路轉向鐵路，這是解決運輸困難的唯一途徑”。法國國營鐵路公司的一位前負責人講：“Therailwaywillbethetransportmodeofthe21stcentury,ifitonlysurvivesthe20th”。一位德國專家稱：“歐洲鐵路的復興，只能依靠高速鐵路。在與航空和公路的激烈競爭中，只有高速鐵路才能生存”。

由于高速鐵路的以上幾個方面特點，歐洲國家正在調整其運輸政策：38二.中國高速鐵路發展的背景39二.中國高速鐵路發展的背景(1).全社會客運量成倍增長，鐵路客運量長期徘徊，市場占有份額逐年下降.到2001年前保持在7%左右.（億人)20%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%40二.中國高速鐵路發展的背景

（２）客運周轉量增長緩慢，與全社會周轉量的增長形成明顯反差,市場份額逐年下降，近年來鐵路保持在36%左右120%100%80%60%40%20%0%41（億人公里）二.中國高速鐵路發展的背景（３）.全社會貨運量快速增長，鐵路貨運量增長緩慢,市場份額逐年下降，近年來有所回升，保持在13%左右.（億噸）20%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%42二.中國高速鐵路發展的背景（４）鐵路貨運周轉量的增長率低于全社會貨運周轉量的增長,市場份額有所下降，近年來鐵路保持在32%左右.50%40%30%20%10%0%(億噸公里)4344二、中國高速鐵路發展的背景各種運輸方式客貨運的平均行(運)程

(公里）貨運平均運程(年）44（年）客運平均行程(公里)二.中國高速鐵路發展的背景1985年1990年1995年1997年全社會運距別客運量市場份額45二.中國高速鐵路發展的背景各種運輸方式的技術經濟特性決定各自擁有難以取代的市場優勢46二.中國高速鐵路發展的背景鐵路應繼續發揮其中長途客運優勢，并在中短途城市間和市郊旅客運輸中有所作為；鐵路競爭優勢的發揮及市場份額的擴大，關鍵在于其運輸能力能否有根本性的改善。近年來鐵路運輸能力和運輸質量均有明顯提高.47三.擬建的京滬高速鐵路簡況4849三.擬建的京滬高速鐵路簡況

沿線途經北京，天津，上海三個直轄市及河北，山東，安徽，江蘇四省，銜接環渤海灣經濟帶及長江三角洲經濟帶。是我國東部沿海經濟發達地區。1.自然狀況4950三.擬建的京滬高速鐵路簡況2.京滬運輸大通道自然狀況占全國的比重50512.京滬運輸大通道總運量占全國的比重客運量客運周轉量貨運量貨運周轉量三.擬建的京滬高速鐵路簡況5152北京天津濟南徐州南京上海（區間）2.京滬運輸大通道中，鐵路客運所占市場份額三.擬建的京滬高速鐵路簡況52532.京滬鐵路為京滬運輸大通道的主要運輸方式占全國鐵路的份額長度旅客周轉量貨物周轉量三.擬建的京滬高速鐵路簡況53三.擬建的京滬高速鐵路簡況1996年京九線開通以后，通過上海鐵路局去往閩贛兩省的貨流已經分出，預計今后大體可達到1000萬噸／年左右。4.既有京滬線能力已近飽和,擴能的可能方案有:（1）京九線分流。對京滬線作用有限54三.擬建的京滬高速鐵路簡況

投資估計149億；可實現列車牽引定數采用5000t，追蹤間隔6分鐘，使京滬線的運輸能力可滿足短期內運輸需要；所需3-5年的施工期會帶來既有線20%的能力損失；電氣化擴能無法創造出寬松的能力，不能滿足未來發展的需要。4.京滬線擴能的可能方案（2）電氣化。擴能不能滿足未來需要55三.擬建的京滬高速鐵路簡況4.京滬線擴能的可能方案（3）采用擺式列車。方案不可行曲線通過速度可提高20-30%，平均速度提高15%左右；既有京滬線開行擺式列車需進行擴大線間距、加長緩和曲線長度,提高線路平順性，封閉線路等改造工程；將進一步擴大客貨列車速度差，相應增大扣除系數，降低線路通過能力。56三.擬建的京滬高速鐵路簡況4.京滬線擴能的可能方案（4）新建高速客運專線是最佳選擇方案新建一條旅客列車專用的京滬高速鐵路，可使新線和既有線的能力均得到充分發揮；高速鐵路建成，對擴大運輸能力，實現通道運輸結構的升級和調整，使鐵路運輸服務在速度、數量和質量上提高到新的層次；京滬間全程客運時間將由目前的14小時縮短至5-6小時；全年客運能力雙向可達到1.2億人；既有線以貨運為主，年貨運能力可達到1.2億噸，運達速度也可加快。57三.擬建的京滬高速鐵路簡況作為長距離運載工具，磁懸浮系統的實用性、耐久性、可靠性、安全性和經濟性都有待于進一步驗證，短期內難以投入商業運營；作為運輸工具使用，以下問題有待于進一步研究：5.采用磁懸浮體系的分析磁懸浮技術尚未成熟到長大干線工程適用程度如何組織不同速度列車在同一條線路上的運營？如何組織跨線客流？58三.擬建的京滬高速鐵路簡況磁懸浮與輪軌技術不能兼容.京滬鐵路客流構成的特點，使磁懸浮難以發揮作用（德國不久前建成的科隆—法蘭克福高速鐵路，以其自然特征而言，本應最適合采用磁懸浮技術，但德國仍然選擇輪軌高速技術）；我國在高速磁懸浮方面現有技術力量太弱，在該領域，國內目前尚無可供工程實用方面的大量技術力量，需要以國外技術力量為主，方可開展相應的工作；5.采用磁懸浮體系的分析59三.擬建的京滬高速鐵路簡況有關單位最近對京滬高速鐵路采用兩種技術進行了比較，初步認為:

運量:磁懸浮僅為輪軌的70%左右運輸能力: 磁懸浮為3400萬人/年，擴能困難 輪軌為5500萬人/年，還有潛力建設投資: 磁懸浮為>4000億元 輪軌為<1200億元5.采用磁懸浮體系的分析60三.擬建的京滬高速鐵路簡況萬人公里能耗： 500km/h時，磁懸浮為839-971kwh 300km/h時，輪軌為342kwh， 磁懸浮為430-490kwh噪音: 500km/h時，磁懸浮為98db 300km/h時，輪軌為92db，磁懸浮為80db經濟效益計算: 磁懸浮FIRR7.06%,EIRR7.75%

輪軌FIRR10.8%,EIRR14035%5.采用磁懸浮體系的分析61三.擬建的京滬高速鐵路簡況適應空氣動力學的變化；有一個持久穩定、高平順性的、能供高速列車安全舒適運行的軌下基礎功能。6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別主要表現在速度的不同，隨著速度的提高，出現了一些新的現象，相應地提出了一些新的要求，主要可以歸結為兩個方面：62三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別（1）空氣動力學的要求，對列車影響大些，與土木工程也有關。在列車方面：阻力增加，要改善頭型及外輪廓；噪聲增加，要改善頭型、減振，改善弓網關系及受電弓的位置，改善空氣流向；密封性能要求—空調、噪聲、舒適度、排污等牽引功率增加—目前一般采用交流傳動、異步電機、IGBT甚至IPM功率控制元件；此外，還要求具有高性能的制動系統和較高的乘座舒適度等。60日本500系韶山8型63三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別64法國國營鐵路公司提供的參數120km/h200km/h270km/h300km/h350km/h最小曲線半徑（米）：-建議數值384546457143-一般322640006250-特殊312540005556最大超高（mm）：-一般180180180-特殊180180180欠超高（mm）：-一般1008565-特殊13010085欠超高隨速度的變化（mm/s）：-一般303030-特殊505050緩和曲線長（m）：R=3125mD=180mmL=270mR=4000mD=180mmL=300mR=5556mD=180mmL=350m超高變化（mm/m）：-一般0.3<=i<=0.670.3<=i<=0.60.3<=i<=0.52-特殊0.67<=i<=0.80.6<=i<=0.720.52<=i<=0.62三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別在土木工程方面：線間距—受列車會車時空氣壓力波的影響，線間距（包括站臺安全距離）要適當加大；列車高速通過隧道時，由于洞口空氣阻力、瞬變壓力、洞口微氣壓波等的影響，要適當加大隧道斷面積及改善洞口及輔助結構的設置等。65三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別在土木工程方面：66三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別（2）高速運行出現的高頻振動，要求橋梁及建筑物除了滿足靜態荷載的條件，還必須滿足高速列車動力學的特性要求。概括地講，除了保證“強度”這一基本要求（即使用期不致破壞）以外，更要嚴格控制其“變形”。根據研究：各種微小的不平順所引起的列車振動，都將導致乘座不舒適，使司機工作能力明顯降低。甚至惡化軌道狀態，引發輪軌軸的斷裂。因此，保持軌道持續穩定的高平順性，是高速鐵路土木工程最基本的要求。但是，軌道的高平順性又是路基、橋梁、軌道變形的最終表現，要求軌道高平順性，必須從控制上述工程變形著手。67三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別，具體表現在：（1）路基：

除了線路平面有較大的曲線半徑和適當長度的緩和曲線、夾直線以外，控制路基工程變形將是很重要的一個內容。設計、施工都要將重點放在控制路基變形：工后沉降、不均勻沉降及路基頂面的初始不平順。這次京滬高速鐵路設計暫規規定，工后沉降<10cm，臺尾過渡段<5cm，（地基固結度達到90~95%）。這是從路基竣工算起至15~20年內的沉降總和，初期沉降值<2~3cm/年。68三.擬建的京滬高速鐵路簡況（2）橋梁：

要有足夠大的剛度。主要控制撓度，梁端轉角，扭轉變形，結構自振頻率，還要限制預應力徐變和不均勻溫差引起的結構變形。所有這些變形的控制必須與高速列車的動態作用力相耦合為前提。設計暫規雖作了某些規定，但還在繼續深化研究。69三.擬建的京滬高速鐵路簡況（3）軌道：

要求采用特級道碴，下層必須壓實。一次鋪成跨區間無縫線路。嚴格控制鋪軌的初始不平順，保證精度達到高平順性的要求。鋼軌的物理化學性能都有新的要求，冶金部門正在試制。施工組織及方法：傳統的邊鋪邊架方式顯然也不適用。70三.擬建的京滬高速鐵路簡況6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別（4）在接觸網方面采用大張力體系，要求高度的平順性

71

（5）對列車及牽引動力的要求

采用大功率交流傳動，牽引功率較大列車采用動車組方式

（6）對車輛的要求

車體輕量化并限制軸重，合理的轉向架結構參數，良好的空氣動力學性能和氣密性，特殊的制動要求，降燥，車載微機故障系統，集便裝置等。

6.高速鐵路與普通鐵路的主要區別（7）通信信號系統采用機車信號，區間沒有地面信號；司機制動轉變為車載計算機判別、自動控制，并通過超速防護系統自動施行制動；采用綜合調度系統，全自動指揮控制，極大地提高效率；圍繞運營指揮所采用的計算機網絡及通信系統，需要很高的可靠性和安全保障；高速運動的列車給車地之間的信息傳遞帶來更大的難度，高速鐵路要求信息傳輸誤碼率低，且更加準確；高速列車裝備有大量的計算機檢測設備，形成一個車載計算機網絡，使得列車控制、維修的效率得到很大的提高。三.擬建的京滬高速鐵路簡況726.高速鐵路與普通鐵路的主要區別（8）其他主要區別由于高速行車的特殊情況，高速鐵路配置了風、雨、雪、地震等自然災害告警系統，監測信息經過通信網與調度中心直接相連，以保證高速行車的安全。由于高速行駛中列車與空氣摩擦產生了大量噪音，因此，高速鐵路途經人口密集的地區時，需采取降低噪音的措施，必要時安裝隔音墻。高速全線必須封閉，不設平交道口。在高速鐵路上建設的上跨跨線橋需安裝墜落物告警裝置．三.擬建的京滬高速鐵路簡況7374三.擬建的京滬高速鐵路簡況運輸模式:高速列車和跨線列車在高速鐵路上共線運行。運行速度:高速列車300km/h

7.京滬高速鐵路擬采用的主要技術參數

跨跨線列車160-200km/h基礎設施按350km/h速度進行設計正線數目：復線7475三.擬建的京滬高速鐵路簡況最小曲線半徑(特殊情況下)7000米(5500

米)最大坡度12‰

雙線隧道斷面積100米2線間距

5米鋼軌60Kg全長無縫線路牽引方式電氣化(25KV/50Hz)信號控制方式ATC,CTC線路全封閉、全立交并設自然災害預報系統7.京滬高速鐵路擬采用的主要技術參數75三.擬建的京滬高速鐵路簡況7.京滬高速鐵路擬采用的主要技術參數7677三.擬建的京滬高速鐵路簡況8.京滬高速鐵路沿線自然特征及工程概況(1).自然特征

線路位于東部沿海平原地區,局部地區通過低山丘陵,大部分地形平坦。平原地區地質條件普遍較差,基底松軟,部分線路通過軟土區。7778三.擬建的京滬高速鐵路簡況線路全長

1300公里橋梁432公里隧道17公里征地9萬畝土石方1.1億立方米8.京滬高速鐵路沿線自然特征及工程概況

(2)原初步設計的全線工程概況路基65.7%隧道1.3%橋梁33%結構物比例7879三.擬建的京滬高速鐵路簡況全長5765米，沉管段長1930米設置四座豎井最大坡度15‰沉管段基底標高-38.24米預計總工期為56個月8.京滬高速鐵路沿線自然特征及工程概況