高速电气化铁路概述PPT电子教案.ppt
各位领导、同志们：,热烈欢迎大家到我基地来学习,高速电气化铁路概述,石家庄职工培训基地 授课人：赵棠 联系电话：025-30519,主要内容,1 高速铁路的概念2 国外高速铁路发展现状3 我国高速铁路建设规划 4 我国高速铁路技术体系 5 高速铁路牵引供电系统关键技术6 第六次大提速的基本框架,学习目的,了解世界，开阔视野，明白差距；了解规划，抓住机遇，自我加压；了解体系，掌握标准，横向联系；了解关键，抓住重点，努力学习。,1 高速铁路的概念,1.1 高速铁路的定义 1.2 高速铁路的优点,1.1高速铁路的定义,最高运行速度达到200公里/小时及以上的铁路为高速铁路。我国一般指160-200公里/小时为准高速铁路。,1.2 高速铁路的优点,高速铁路的优点,旅行时间短：比飞机慢，但节省去回飞机场时间；比其他运输工具都快。客货运量大：如：客运列车最大载客量可达1300人/列。货运重载可达5000-5500吨、2万吨列车。土地占用面积小：一条双线铁路运输能力，相当于一条双向八车道高速公路的运输能力。能源消耗低：高速列车的每人公里能耗约为汽车、飞机能耗的1/5。由于高速铁路采用电力机车牵引，与消耗石油的的飞机、汽车相比，更显示出节约资源的优势。,高速铁路的优点,对环境污染小：高速电气化铁路，被称为“绿色交通工具”，对大气环境几乎没有污染。如：为例：飞机、汽车一氧化碳排放量分别是常规铁路的158倍和130倍。氮氧化碳分别是4.9倍和11.4倍。一氧化碳分别是4.3倍和2.6倍。外部运输成本低：比飞机、汽车等运输便宜。运行准时：如：日本列车晚点率为0.3%，且晚点1分钟即统计晚点；西班牙承诺晚点5分钟即退回全部票款。,高速铁路的优点,安全可靠：高速铁路自投入运营以来，除1998年6月3日德国因车轮发生一起事故外，从未发生旅客伤亡事故。不受气候的影响：先进的列控系统作保证社会经济效益好：方便、快捷、便宜、环保、安全。,2 国外高速铁路发展现状,2.1 世界高速铁路的营业里程（2005年止）2.2 世界高速铁路最高试验速度纪录2.3 日本高速铁路网 2.4 法国高速铁路网 2.5 德国高速铁路网2.6 日本高速铁路运营2.7 轨道运输的发展趋势,2.1世界高速铁路的营业里程（2005年止）,2.2 世界高速铁路最高试验速度纪录,331,380,406.9,515.3,世界高速铁路最高试验速度纪录,另外：2001年5月26日，法国TGV 531高速列车，从法国北部城市加来-法国南部城市马赛的圣夏尔车站，全程用时3小时29分47秒，完成了从北到南纵贯法国本土1067.2km的行程。均旅行速度达到了303.36km/h，从而创造了全世界轨道列车1000km以上连续行驶和1000km运行最快的两个记录。此次试验，该列车在技术上完美无缺，未出现变压器、牵引电机、甚至减速齿轮传动过热现象，受电弓及转向架也未出现任何问题。,2.3日本高速铁路网,2.4法国高速铁路网,2.5德国高速路网,2.6日本高速铁路运营,录像15分钟,2.7 轨道运输的发展趋势,3我国铁路网规划（2005-2010年）,3.1 制定规划的背景 3.2“中长期”规划主要目标 3.3“十一五”规划主要目标 3.4 典型工程-京沪高速铁路,3.1制定规划的背景,3.1.1 既有铁路网 3.1.2 我国铁路运输能力现状 3.1.3 面临的新形势,3.1.1既有铁路网,18个,3.1.2 我国铁路运输能力现状,铁路已经成为了制约国民经济发展的瓶颈：货运运能只能满足1/3运量需求，95%以上的运输能力只能用于运输煤炭、石油、粮食等国家重点物资。尤其是上、广、柳、成四个局，能力紧张，计划难，运行慢，货主不满。客运速度慢、列车条件差。尤其是节假日期间，买票难、乘车难。,3.1.3 面临的新形势,国民经济和社会发展对铁路运输提出了更高要求。预计我国“十一五”期间GDP年均增长7.5%，城镇化率提高到47%。将使客货运输需求加大。落实科学发展观和构建节约型社会要求加快铁路发展。我国资源短缺，能源结构煤多油少，土地资源十分有限，资源与环境约束日趋突出。铁路具有运力大、成本低、占地少、节能环保、安全性好等多种比较优势。,3.1.3 面临的新形势,进出口贸易增势强劲要求铁路扩大进出口货物运量。随着我国对外开放进一步深化，预计2010年铁路港口集疏运量将超过12亿吨，铁路主要口岸出入境货物总量将达到8000万吨以上。总之，“十一五”期间铁路运输需求增长空间很大，特别是大运量、中长途跨区域旅客运输需求大幅增长，城际客运市场需求潜力巨大，能源、原材料等大宗货物运输需求保持快速增长。预计2010年铁路旅客发送量、货物发送量将分别达到15亿人次、35亿吨左右，旅客、货物周转量将分别达到8000亿人公里、27000亿吨公里。,3.2“中长期”规划主要目标,计划总投资35000亿元，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。,3.3“十一五”规划主要目标,建设新线17000公里,包括客运专线7000公里；建设既有线复线8000公里；既有线电气化改造15000公里。2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，复线、电化率均达到45%以上，快速客运网总规模达到20000公里以上，煤炭通道总能力达到18亿吨，西部路网总规模达到35000公里，形成覆盖全国的集装箱运输系统。,“十一五”规划投资规模,十一五”期间，铁路基建计划总投资12500亿元，是“十五”建设投资规模的4倍。如此大规模的的建设，不仅在中国铁路建设上是空前的，在世界铁路史上也是罕见的。另外：沪杭线按磁悬浮交通建设。,“十一五”铁路网规划图,客运专线：建设北京上海、北京郑州武汉广州深圳、天津秦皇岛、石家庄太原。城际轨道交通：建设北京天津。电化改造：实施京沪、津沈、京九、石德。其他：建设邢台（邯郸）黄骅、北京张家口呼和浩特包头四线、邯济及邯长复线、保定霸州、改建北京南站。,规划与我局有关的部分,铁路客运专线网规划,铁路客运专线网规划,四纵：北京上海：全长1318公里，纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省，连接环渤海和长江三角洲两大经济区。北京武汉广州深圳：全长约2260公里，连接华北和华南地区。武汉至广州段全长995公里，2005年6月开工。北京沈阳哈尔滨（大连）：全长约1700公里，连接东北和关内地区。秦皇岛至沈阳段400公里已于2003年建成。杭州宁波福州深圳：全长约1600公里，连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。,铁路客运专线网规划,四横：徐州郑州兰州：全长约1400公里，连接西北和华东地区。已开工建设郑州至西安段455公里。杭州南昌长沙：全长约880公里，连接华中和华东地区。青岛石家庄太原：全长约770公里，连接华北和华东 地区。已开工建设建设石家庄至太原段205公里。宁汉蓉（南京武汉重庆成都）：全长约1600公里，连接西南和华东地区。已开工建设南京至合肥段、武汉至合肥段、宜万段、成遂渝段。,区域城际轨道交通,区域城际轨道交通,长三角：以上海、南京、杭州为中心，形成“Z”字型 主骨架，形成连接沪宁杭周边重要城镇的城际客运铁路网络。珠三角：以广深、广珠两条客运专线为主轴，形成“A”字型线网，辐射广州、深圳、珠海等9个大中城市，构建包括港澳在内的城市1小时经济圈。现已开工建设的广深客运专线约105km线路，从新广州站-深圳约30分钟时程。,区域城际轨道交通,环渤海：以北京、天津为中心，北京天津为主轴进行建设，形成对外辐射通路。已开工建设京津城际轨道交通，全长约115km。,3.4典型工程-京沪高速铁路,线路长度：连接北京南站-上海虹桥站，正线全长约1318公里，其中桥梁长度约1140公里，占正线总长度的86.5%；隧道长度约16公里，占正线总长度的1.2%；路基长度162公里，占正线总长度的12.3%；,典型工程-京沪高速铁路,基础设施：全线铺设无渣轨道1268正线公里，占线路总长度的96.2%；有渣轨道50正线公里，占线路总长度的3.8%；全线设车站21个。预计2010年建成投入使用。运行设计：设计最高运行时速350公里，初期运营时速300公里，列车最小追踪间隔按3分钟设计。,典型工程-京沪高速铁路,效果预计：预计开通后北京南站-上海虹桥站运行时间为5小时左右。年客运输送能力双向达到1.6亿人。另外，北京南站、上海虹桥站均采用了“门对门”设计，即：集铁路、地铁、公交车、小汽车、磁悬浮、航空港等交通紧密衔接为一体综合设计，方便旅客换乘。,典型工程-京沪高速铁路,典型工程-京沪高速铁路,典型工程-京沪高速铁路,典型工程-京沪高速铁路,典型工程-京沪高速铁路,4我国高速铁路的基本技术体系,4.1 运输组织4.2 工务基础设施4.3 牵引供电系统4.4 通信4.6 信号4.7 调度指挥系统 4.8 高速铁路动车组,4.1 运输组织,本线列车运行时速300公里，跨线列车运行时速不小于200公里。列车追踪间隔按3分钟设计，综合调度所集中设置，与动车检修基地的生产布局相一致。,4.2 工务基础设施,正线道岔通过时速350公里，进出站侧向道岔通过时速80公里，跨线联络线道岔侧向通过时速不小于160公里。采用跨区间无缝线路，采用100米长定尺无螺栓60kg/m钢轨。以无渣轨道为主要结构形式；在地质灾害和地质活跃断裂地段，以及不宜铺设无渣轨道地段，采用有渣轨道结构。,工务基础设施,桥梁结构：按满足100年设计，采用耐久性混凝土。隧道：内设防灾与救援设施；洞口有特殊环境要求的可 设置洞口缓冲结构。车站数量：按大中城市、枢纽和著名旅游胜地分布设置，高速、城际、普速列车共用的车站原则分场设置，设必要的联络进路；站台长450米,站台高出轨面1.25米。,4.3 牵引供电系统,供电能力按满足时速350公里和3分钟追踪运行间隔进行设计，牵引变压器的安装容量按运输需求确定。正线采用AT供电方式，牵引变压器采用单相接线，外部电源采用220KV,接触网标称电压25KV。牵引变电所、开闭所均按无人值班设计，AT所、分区所均按无人值班、无人值守设计。,牵引供电系统,各保护、测量、控制设备采用综合自动化系统，纳入综合调度系统中的牵引供电调度子系统。接触网悬挂类型采用全补偿简单链型悬挂。（注：胶济线试验问题介绍）采用综合接地系统。接触网与通信、信号、信息等专业共用沿线铺设的贯通综合地线。采用数字采集监控系统（SCADA系统），对牵引供电设备、电力供电设备、及供电安全监控系统进行一体化监控管理。,4.4 通信,有线通信：以光纤传输、接入为基础，通过电路交换、数据交换系统，为沿线站段提供话音、数据及图像传输业务，光缆中为信号提供独立光纤，作为安全信息传输通道。无线通信：采用GSM-R铁路综合移动通信系统，为列车运行控制系统提供安全数据传输通道，并提供移动环境下的话音、数据等通信业务。,4.5 信号系统,变化：在现有信号功能的基础上，增加了调度指挥系统、列车运行控制、车站连锁系统（微机监测）设备，并且自动闭塞设备也有变化。,新一代自动闭塞技术特征,新一代自动闭塞技术特征,无绝缘：因采用了跨区间无缝钢轨，则必须无绝缘。多信息：列车通过接收到的信息码判断前方列车位置、进路是否开放、线防线路限速等，方可确定列车如何运行。信息越多，判断前方情况距离越远，列车运行越合理，越安全。四显示：小分区，增加列车密度，缩小连车追踪间隔。双方向：正反方向均可保证列车正常运行，提高通过能力。数字化：安全可靠，便于信息传输。带超防：向列车提供点式限速信息，列车载此点超过限制时使列车减速或停车，确保运行安全。,4.6 列车控制系统CTCS,4.6.1列车控制系统功用4.6.2我国列车控制系统分类4.6.3我国高速列车采用的方式4.6.4列车控制系统结构4.6.5列车控制系统作用原理,4.6.1列车控制系统功用,防止列车越过停车信号；防止列车超速运行；对列车运行情况进行纪录；对列车运行实时监视、控制和信息 化管理。,4.6.2我国列车控制系统分类,4.6.3我国高速铁路列控系统采用方案,按满足时速350公里、列车最小追踪间隔3分钟设计，采用基于GSM-R无线传输方式的CTCS3级和ZTW2000（含UM系列）轨道电路与点式应答器构成的CTCS2级组成冗余配置的控制系统。也就是说：高速列车既能在高速专线运行，也能既有线路上运行，均可起到对列车运控制的目的。,4.6.4列车控制系统结构图CTCS3,列车控制系统构造作用CTCS3,地面设备：1.点式应答器:向车载设备提供列车列车运行位置和限速级别信息等。2.轨道电路:提供闭塞分区的占用情况。3.无线传输模块。该模块完成无线闭塞中心(RBC)与GSM-R无线通信网络之间的信息交换。,列车控制系统构造作用,4无线闭塞中心(RBC)：根据列车占用轨道电路情况及列车间空闲的闭塞分区数、进路状态等向所管辖列车发出行车许可和列车控制所需的线路参数、进路参数、临时限速等信息。5无线通信(GSMR)设备：该设备是CTCS3级系统信息传输平台，完成地-车间大容量的信息交换。除用于列车运行控制外，GSMR还用于通信、调度指挥，满足铁路信息化对固定设备与移动设备间大容量信息交换的需要。,列车控制系统构造作用,车载设备：主要包括点式信息接收模块完成点式信息的接收和处理；测速模块实时检测列车运行速度并计算列车走行距离；设备维护记录单元对接收信息、系统状态和控制动作进行记录；车载安全计算机对列车控制信息进行综合处理，计算生成目标距离模式曲线，控制列车按命令运行；人机界面是车载设备与机车乘务员交互的设备；还有无线通信(GSMR)车载设备完成车地间信息交换。,4.6.5列车控制系统作用原理,列车控制系统是采用地面系统设备将列车控制所需的线路参数、进路参数、临时限速及行车指令等信息，通过无线通信(GSMR)、轨道电路、点式应答器设备，传送给列车，列车车载设备对接收到的地面信息，结合本列车运行速度和距停车或限速目标距离信息进行综合处理，计算生成目标限速模式曲线，当列车运行速度等于或超过模式曲线限速值时，列车自动采取减速或停车措施，确保列车安全运行。同时，车载设备还实时将本列车运行情况记录下来，通过无线通信(GSMR)设备，传送给地面系统，为调度提供信息。,4.7 调度指挥系统,4.7.1调度指挥系统概述4.7.2日本高速铁路综合调度 COSMOS系统介绍4.7.3我国铁路运输管理系统（TMIS)现状4.7.4我国调度指挥系统规划,4.7.1调度指挥系统概述,调度系指挥统是对客货运需求和机车、车辆、工务线路、通信、信号、供电、安全监控等铁路设备的质量及运行情况等信息进行综合处理。调度部门根据综合信息编制和实施客货物运输计划、列车运行计划、机车车辆运用计划、设备维修救援计划等。还可以监视和直接控制列车、牵引供电等开关设备。达到统一指挥、统一管理、统一控制、提高运输效率和客运服务质量的目的。目前，世界各国调度指挥系统功能有所不同，与本国设备和管理体制有关。日本调度指挥系统技术较为先进值得借鉴。,4.7.2日本高速铁路综合调度COSMOS系统介绍,日本高速铁路综合调度系统的特征,4.7.3我国铁路运输管理系统（TMIS)现状,中国铁路既有线经过多年的建设,运输管理、客票发售与预订、行车调度指挥、车号自动识别、货运营销、财务会计、收入清算、办公管理等信息系统陆续投入应用，铁路运输管理信息系统(TMIS)已成为世界铁路最庞大的信息系统之一，其复杂性即使日本的COSMOS系统也难以比拟。但同时在对涉及铁路运输管理业务，特别是客运业务的管理上尚未建立综合性信息管理系统，系统相对独立，信息“孤岛现象比较严重，总体应用水平较日本还有相当差距。,4.7.4我国调度指挥系统规划,以铁路调度管理信息系统（DMIS)为平台；以调度集中（CTC)为核心；以实现行车指挥自动化为目标；构建我国铁路现代化的运输调度指挥系统,CTC系统总体构成图,4.8高速铁路动车组,4.8.1 国产电力机车动车组简介4.8.2 与国外合作生产的动车组简介,4.8.1国产电力机车动车组简介,1999年-2003年在生产交直传动机车的同时研制成功交流传动机车（大熊猫、蓝剑、澳星、中原之星、中华之星等多种型号的交流传动机车、并国际中标出口乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦等）,4.8.3与国外合作生产的动车组简介,中国铁路高速1型动车组CRH1,中国铁路高速2型动车组CRH2,中国铁路高速2型动车组CRH2,中国铁路高速3型动车组CRH3,中国铁路高速3型动车组CRH3,中国铁路高速5型动车组CRH5,5 高速铁路牵引供电系统关键技术,5.1 主要技术概述 5.2 牵引供电关键技术 5.3 接触网关键技术,5.1主要技术问题,5.2 牵引供电关键技术,5.2.1 高速铁路牵引供电系统的特点 5.2.2 国外高速铁路牵引供电方式 5.2.3 国外高速铁路牵引变压器接线形式5.2.4 电能质量问题5.2.5 牵引供电自动化系统关键技术,5.2.1高速铁路牵引供电系统的特点,5.2.2国外高速铁路牵引供电方式,5.2.3国外高速铁路牵引变压器接线形式,5.2.4电能质量问题,5.2.5 牵引供电自动化系统关键技术,远动系统概述,远动系统关键技术,变电所自动化系统概述,安全监控及综合自动化系统组成结构,5.3 接触网关键技术,5.3.1高速铁路的特点及对接触网的要求,5.3.2 接触线,接触线材料,一些高速电气化铁路接触线的性能,5.3.3无交叉线叉与受电弓配套技术,5.3.4 电分相,5.3.5 同相供电与自动过分相技术研究,自动过分相技术研究,自动过分相技术研究,自动过分相技术研究,自动过分相技术研究,自动过分相技术研究,自动过分相技术研究,5.3.6 运行管理,6 第六次大提速的基本框架,6.1 第六次大提速概述6.2 新运行图主要变化,6.1 第六次大提速概述,提速时间：2007年4月18号提速线路总量及质量：速度120公里/小时及以上线路延展里程达到2.2万公里，新增6000公里。其中：速度160公里/小时及以上提速线路延展里程达到1.4万公里。速度200公里/小时及以上提速线路延展里程达到6003公里，主要分布在京哈、京广、京沪、陇海、浙赣、胶济线，部分区段速度提高到250公里/小时。,6.2 新运行图主要变化,6.2.1 客运列车结构调整6.2.2 货运列车结构调整6.2.3 机车车辆运用调整6.2.4 运行组织及效益预测,6.2.1客运列车结构调整,安排城际快速列车416列：以北京、天津为中心的渤海湾62列；以上海为中心的长三角108列；以广州、深圳为中心的珠三角224列；以郑州、武汉为中心的中原城市群8列；以沈阳、长春、哈尔滨为中心的东北城 市群6列。,客运列车结构调整,主要中心城市间开行动车组快速列车86列。增开夕发朝至、一站直达特快列车7对，总数达26列。适当增加夕发朝至、青藏铁路旅客列车。,6.2.2货运列车结构调整,安排直达列车运行线400条，增幅20%。新开集装箱快运班列16对，总数达70条运行线，增幅60%以上。安排“五定”班列运行线100条以上，增幅60%以上。继续开好行邮、行包、冷藏专列。提高5000吨、5500吨重载列车比重，大秦 线开好万吨、2万吨煤炭重载列车。合理分流，减轻繁忙干线压力。,6.2.3 机车车辆运用调整,推行长交路、车循环、人继乘的机车运用方式。对59个机车交路进行优化调整，由目前的平均360公里左右，延长到530公里以上。延长车辆列检保证距离。,6.2.4运行组织及效益预测,缩短列车追踪间隔 提速干线：动车组5分钟、货车6分钟。其他干线：客车 6分钟、货车7分钟。调图后经济效益预测 客运能力增长18%以上；货运能力增长12%以上。,结束语,祝大家精神愉快全家幸福 谢谢大家！,
