高速鐵路及高速接觸網技術專題講座主講人董昭德西南交通大學電氣工程學院2006.6兩個特點第4講高速鐵路及高速弓網系統1高速鐵路的特點2高速鐵路與普通鐵路的差異3我國高速鐵路技術體系簡介4對高速弓網受流系統的認識5高速弓網系統的研究內容與方法6我國高速弓網系統的評價體系1高速鐵路的特點時間短；運量大；占地少；能耗低；污染??；高速鐵路的特點概括起來有以下幾點成本低；安全準時；全天候運行；社會效益顯著。1.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

+

C44(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。51.高速鐵路的特點5(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.61.高速鐵路的特點6(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）71.高速鐵路的特點及其與常速鐵路的差異7(5).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）81.高速鐵路的特點8(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%。91.高速鐵路的特點9(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。101.高速鐵路的特點10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和弓上接觸網功能。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：112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12中華之星2高速鐵路與普通鐵路的主要區別2.高速鐵路與普通鐵路的主要區別13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<=0.622.

高速鐵路與普通鐵路的主要區別線間距—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。14土木工程方面：土木工程方面：152.高速鐵路與普通鐵路的主要區別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。162.高速鐵路與普通鐵路的主要區別路基方面

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。172高速鐵路與普通鐵路的主要區別橋梁方面

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。182高速鐵路與普通鐵路的區別軌道方面

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。192高速鐵路與普通鐵路的區別對接觸網的要求

采用大張力體系，要求高度的平順性

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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

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。

2.高速鐵路與普通鐵路的主要區別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。212.高速鐵路與普通鐵路的主要區別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．222.高速鐵路與普通鐵路的主要區別3中國高速鐵路技術體系簡介近年來，我國在學習消化吸收世界高速鐵路先進成熟技術的基礎上，系統總結了多年來我國客運專線工程技術，科研試驗成果，針對高速鐵路的關鍵性技術，又進一步開展了研究、試驗、預設計、工程設計咨詢，技術裝備自主創新和各系統集成研究攻關。目前，站場技術己取得全面突破，站后技術引進消化吸收再創新己進入重點攻關階段。己初步形成適合中國國情和路情的高速鐵路自主技術體系。鐵道部總工何華武體系結構初步形成3中國高速鐵路技術體系簡介路網結構具有合理的兼容性。時速200~250km的動車組可上時速300~350km的線路運行；時速不小于120km的客車可上時速200~250km的線路運行，這樣的旅客列車運行模式可獲得最高的運輸效率和最大的運輸效益。大量的旅客列車跨線運行，是中國國情、路情和路網兼容性所需要的，也是歐盟希望做到的而正在努力做的事情，中國鐵路一定能做到，這正是中國路網統一性的優勢。3中國高速鐵路技術體系簡介軌下基礎方面我國地域遼闊，各地地形、地貌、地質、地震、氣象、水文等自然條件千差萬別，高速鐵路選線，綜合交通客運站建設，軟土、松軟土、濕陷性黃土地基的處理，大面積沉降區的工程措施，長江、黃河、珠江等大江大河的跨越，長大隧道實施順利通過等，都需要保證地下基礎的可靠性和耐久性，其難度在世界上也是小有的，有些技術在高速鐵路原創國也未曾遇到，沒有成熟的經驗。3中國高速鐵路技術體系簡介軌道電路方面中國鐵路既有網己發展讓給諧振式無絕緣軌道電路，無渣軌道道床內部的鋼筋網與軌道存在電磁感應，對鋼軌阻抗參數構成影響，嚴重抑制了諧振式軌道電路的技術能力，處理不成功就會影響“ZPW2000A＋點式＋ATP”列車控制系統的穩定性和可靠性。3中國高速鐵路技術體系簡介

運輸組織方面按不同速度的本線和跨線高速列車混合運行，本線列車時速不小于300km，跨線列車時速不小于200km.列車追蹤間隔3min，綜合調度所集中設置，與動車檢修基地和生產布局相一致。3中國高速鐵路技術體系簡介

工務基礎設施(1)最小曲線半徑7000m,最大曲線半徑14000m；區間最大線路坡度20%0，動車組走行線30%0；車站數量按大中城市、樞紐和著明旅游景點設置；高速、城際、普速列車共站的車站，原則分場布置，中間設必要的聯絡線路。以無渣軌道作為主要結構形式，無渣軌道鋪設精度：高低和軌向：小于2mm/10m;水平：小于1mm;軌距：±1mm.3中國高速鐵路技術體系簡介

工務基礎設施（2）采用跨區間無縫線路，采用100m長定尺無螺檢60kg/m鋼軌；無渣軌道采用彈性分開式扣件；正線道岔正向通過速度350km/h,進出站側向通過速度80km/h;跨線聯絡線側向通過速度160km/h；無渣軌道正線區間直線地段路基寬度13.6m.3中國高速鐵路技術體系簡介嚴格控制路基工后沉降，不均勻沉降和過渡差異沉降，保持路基縱向剛度的均勻性和良好的動力學特性，穩定安全系數不小于1.5，工后沉降量不大于3mm，路基與結構物間工后差異沉降量小于0.5cm,工后不均勻沉降不大于2.0cm/20m