铁路运输高科技.ppt

第八节 铁路高科技,高速铁路 重载运输 铁路运输组织现代化 中国铁路信息化建设 铁路运营管理信息系统 铁路科技创新发展蓝图,（一）高速铁路,一般认为列车运行的最高速度在每小时200公里以上的铁路，就可以叫做高速铁路。,高速铁路有几个基本要求：首先，线路多为复线。其次，站间距离不能短。第三，线路曲线半径和坡度的大小，决定了这条线路的最高速度。因此，高速铁路的线路尽可能平直。,第四，高速铁路不仅行车速度高，而且行车密度也大。为了避免干扰，保证安全，高速铁路的道口都是采用立交，而且铁路两侧用栅栏防护，以防人、畜上路。第五，高速旅客列车一般采用电动车组。第六，高速列车应设计为流线型，而且整个列车构成一个流线型整体。,第七，高速列车要有强大的制动能力，确保在一定的制动距离内能够停下来。目前世界各国的高速列车，一般是采用新型制动装置以提高制动能力，同时又适当延长制动距离。,第八，列车是根据信号的显示来运行的，脱离了信号，安全毫无保证。一般的色灯信号显示距离在1000米左右，如遇大雾等不良天气，则能见度更差，而且行车速度高时，确认地面信号很困难，因而不能适应高速行车的要求。为了保证行车的安全，高速列车均需安装列车自动控制装置，以电脑来代替人脑，自动控制列车的运行速度和停车、起动。,以下是几个主要国家的高速铁路发展情况法国TGV,运行于巴黎-里昂高速铁路,德国ICE,日本高速新干线铁路网,比利时高速铁路示意图,高速铁路与公路、航空相比，其主要技术优势表现在：1）速度快、旅行时间短。2）行车密度高、运量大。3）高速列车乘座舒适性好。4）土地占用面积小。5）能耗低。,6）环境污染小。7)外部运输成本低。8)列车运行准点。9)安全可靠。10)不受气候影响，全天候运行。11)社会经济效益好。,截至2010年底我国开通运营的高速铁路：时速350公里的5条：京津高速铁路 2008年8月1日 120公里（北京至天津，全程运行时间30分）武广高速铁路 2009年12月26日 1069公里（武汉至广州，全程运行时间3小时16分）郑西高速铁路 2010年2月6日 505公里（郑州至西安，全程运行时间1小时58分）,沪宁高速铁路 2010年7月1日301公里（上海至南京，全程运行时间1小时13分）沪杭高速铁路 2010年10月1日202公里（上海至杭州，全程运行时间45分）,时速200公里以上的12条（其中时速250公里的10条，时速220公里的1条，时速200公里的1条）：合宁高速铁路 2008年4月18日156公里（合肥至南京，全程运行时间54分）胶济高速铁路 2008年12月20日 393公里（青岛至济南，全程运行时间2小时15分）,石太高速铁路 2009年4月1日231公里（石家庄至太原，全程运行时间1小时06分）合武高速铁路 2009年4月1日364公里（合肥至武汉，全程运行时间2小时）甬台温高速铁路 2009年9月28日 275公里（宁波至台州至温州，全程运行时间1小时13分）,温福高速铁路 2009年9月28日294公里（温州至福州，全程运行时间1小时26分）福厦高速铁路 2010年4月26日226公里（福州至厦门，全程运行时间1小时11分）成灌高速铁路 2010年5月12日65公里（成都至都江堰，时速220公里）,昌九高速铁路 2010年9月20日135公里（南昌至九江，全程运行时间45分）长吉城际铁路 2010年12月30日 111公里（长春到吉林，全程运行29分）海南东环铁路 2010年12月30日 308公里（海口至三亚，全程运行1小时30分）广珠城际铁路 2011年1月7日 144公里（广州至珠海，全程运行41分，时速200公里）,目前我国已开通运营的高速铁路共8358公里（不含台湾地区），其中新建5149公里标志着我国铁路建设已进入高科技时代高速铁路技术是当代世界铁路的一项重大技术成就，它集中地反映了一个国家铁路牵引动力、线路结构、运行控制、运输组织和经营管理等方面的技术进步，也体现了一个国家的科技和工业水平。高速铁路在经济发达、人口密集的地区经济效益和社会效益突出。,磁悬浮列车磁浮列车从严格意义上说，是介乎于火车和飞机之间的一种特别的运输工具。目前世界上的磁浮列车大致为两种：一种以德国为代表，利用磁体吸引力的电磁悬浮；一种以日本为代表，利用磁体排斥力的电动悬浮。,德国磁浮列车技术1922年，德国人赫尔曼肯佩尔提出了电磁悬浮原理，1934年公布了磁浮列车专利，从20世纪60年代开始，德国进行实际研究工作并确定不采用超导磁体而应用常规电磁技术，也就是电磁悬浮。电磁悬浮的特点是采用常规磁铁、工程易于实现、所耗能量较低、可以设计为高速也可以设计为低速、始终悬浮无需辅助轮、车辆及设备构造相对简单。但电磁悬浮的不足之处是只悬浮1015毫米高度，所以对线路精度的要求相当高。,日本磁浮列车技术日本磁浮铁路的研制工作虽然比德国稍迟,但它另辟蹊径，采用超导磁浮，也就是电动悬浮。电动悬浮的特点是车辆重量轻、功率大、速度高，由于悬浮高度达100150毫米，对线路的精度要求不高。电动悬浮最关键的问题是超导材料价格昂贵，投资规模较大。,中国磁浮列车技术2001年3月1日，中国第一条磁浮列车示范运营线工程在上海浦东新区动工兴建。总投资为89亿元人民币的上海磁浮快速列车干线，西起上海地铁2号线的龙阳站，东至浦东国际机场，正线长约30公里，上下行折返运行，全线设两个车站。设计最大时速达430公里，单向行驶时间为8分钟。按设计水平，9节车厢可坐乘客959人，每小时发车12列，按每天运行18小时计，年客运量可达1.5亿人次。2002年12月31日上海磁浮列车示范运营线建成通车。,2001年1月3日，世界第一辆载人高温超导磁悬浮实验车在成都西南交通大学研制成功。该车采用国产高温超导块材，底部3毫米厚的车载薄底液氮低温容器连续工作时间大于小时，悬浮净高23毫米，加速度米/秒，悬浮总重量530公斤，可载5人。,（二）重载运输,重载运输是除高速铁路以外，铁路现代化的又一个标志。重载运输是指在先进的铁路技术装备条件下，扩大列车编组，提高列车重量的运输方式。,国际重载协会认为，重载铁路必须满足以下三条标准中的至少两条：经常、定期开行或准备开行总重至少为5000吨的单元列车或组合列车；在长度至少为150公里的线路区段上，年计费货运量至少达2000万吨；经常、正常开行或准备开行轴重25吨以上(含25吨)的列车。,铁路重载运输模式 按重裁列车的作业组织方法区分，铁路重载运输有以下三种模式：单元式重载列车是把大功率机车双机或多机与一定编成辆数的同类专用货车固定组成一个运输“单元”，并以此作为运营计费的单位。,组合式重载列车是由两列及其以上同方向运行的普通货物列车首尾相接、合并组成的列车。整列式重载列车是由大功率单机或多机重联牵引，列车由不同型式和载重的货物车辆混合编组，达到规定重载标准（牵引重量达到5000吨及其以上）的列车。目前，中国繁忙干线上开行的重载列车主要为这种模式。,（三）铁路运输组织现代化,铁路运输组织现代化是一项巨大的系统工程，主要由客运组织现代化、货运组织现代化和行车组织现代化三大部分组成。客运组织现代化主要包括：客流预测、客流组织、客运计划的自动编制、客票预售系统、客运站管理信息系统和客运服务现代化等。,货运组织现代化主要包括：货运计划的自动编制、货票信息管理系统、货运站管理信息系统和集装箱管理信息系统等。行车组织现代化主要包括：编组计划和技术计划及运行图的自动编制与铺画等计算机辅助调度指挥系统、货车实时追踪和机车实时追踪管理信息系统、确报管理信息系统、现在车及车流推算信息系统、编组站及区段站管理信息系统等。,（四）中国铁路信息化建设,自1975年铁道部电子中心开始筹备以来，经过20多年的历程，铁路信息化事业从无到有，逐步发展，特别是TMIS等系统建设以来，铁路信息化建设已经初具规模。主要体现在以下几个方面。建立了一支全路统一管理的信息化队伍。建立了覆盖部、局、分局和主要站段的计算机网络。,铁路计算机应用达到一定水平。,（五）铁路运营管理信息系统,铁路运营管理信息系统，简称ROIS，是铁路运营部门大型、综合的计算机应用系统，是铁路信息现代化的最主要组成部分。铁路运输管理信息系统（TMIS）主要包括确报、货票、运输计划、车辆、编组站、货运站、区段站、分局调度、货车实时追踪、机车实时追踪、集装箱实时追踪、日常运输统计、现在车及车流推算、军交运输等子系统。,TMIS系统掌握全面运输信息，详实、准确、全面，故可在统计、分析、结算等方面，为决策支持系统提供方案。调度指挥管理信息系统DMIS铁道部调度指挥管理信息系统（DMIS）设计为四层网络体系结构。,最上层是部调度中心运输调度管理系统，是DMIS的核心。铁路局调度中心处于第二层，在各铁路局所在地，建有路局调度指挥中心局域网，通过专线与铁道部及其所属各分局调度中心远程连接，进行信息交换。铁路局调度中心具有铁道部调度中心的所有功能。,第三层为各铁路分局调度中心，在各铁路分局所在地，建有分局调度中心局域网。最下层是基层网，主要包括车站联锁系统、区间闭塞系统、调度监督系统、无线车次号自动校核系统、车站值班员终端设备等等。DMIS工程建设的总体目标是：建成覆盖14个路局、33个分局、27条主要干线和51个局间分界口的全路DMIS网，为行车调度指挥现代化奠定坚实的基础。,铁路智能运输系统,所谓铁路智能运输系统（RITS）就是集成了电子技术、计算机技术、现代通信技术、现代信息处理技术、控制与系统技术、管理与决策支持技术和智能自动化技术等，以实现信息采集、传输、处理和共享为基础，通过高效利用与铁路运输相关的所有移动、固定、空间、时间和人力资源，以较低的成本达到保障安全、提高运输效率、改善经营管理和提高服务质量目的新一代铁路运输系统。,铁路智能运输系统的特点智能性在铁路智能运输系统中，通过采用先进的智能技术、通信技术、信息处理技术等列车、线路、控制中心都具有一定的智能，即具有判断、推理及学习能力。高效率、高安全、高品质服务特性在铁路智能运输系统中，通过实施智能化营运管理、智能化行车控制与调度、智能化铁路资源管理等实现铁路运输的高效性。,综合性在传统的铁路运输系统中，各个业务系统之间彼此孤立，缺乏横向联系，而铁路智能运输系统更强调系统的综合化、集成化，基于先进的无线通信等技术列车、线路、控制中心、用户之间都可以随时交换信息，从而使各业务系统之间的横向联系得到加强。,协调性在铁路智能运输系统中人、车辆、线路之间的信息交互是充分的，人可以随时得到车辆的基本信息、运营情况、线路的基本情况，车辆可以得到客流的信息、固定设施及移动设施的状况，线路同样可以得到来自人和车辆的信息，即客流、车辆的实施运营信息等。,铁路智能运输系统的三个层次 初级铁路智能运输系统应用计算机技术、信息处理技术、地理信息技术、数据通信技术等采集、传输、共享来自铁路运输环境中的各类信息，并根据上述信息进行初级的决策和控制。如现有的TMIS、DMIS、ATIS、PMIS等，以及正在积极研究的铁路地理信息系统等。,中级铁路智能运输系统应用系统辨识、模式识别技术等对确定环境建立数学模型，从而对未来做出规划和推理。如：基于运筹学模型编制列车时刻表、编组站调车自动化系统、列车速度智能控制等。,高级铁路智能运输系统在应用数学模型对确定环境进行建模的同时，引用知识模型对非确定对象建模，从而模拟人类的理解能力，完成复杂环境下的决策。如综合调度系统、综合营运管理系统、列车自动驾驶系统等。,中国的铁路智能运输系统 规划目标近期目标是完成初级及中级铁路智能运输系统阶段的关键任务，力争尽快缩短与发达国家的差距。远期目标是完成高级铁路智能运输系统阶段的关键任务，达到或超过发达国家的同期水平。,（六）铁路科技创新发展蓝图,中国在铁路科技发展“十五”计划和2015年长期规划纲要中提出了铁路科技发展目标：“十五”期间，推广最高时速160公里相关技术，形成覆盖我国主要城市的快速客运网；高速铁路配套技术取得突破，掌握高速铁路建设相关技术；完善货运重载体系，初步形成快捷货运网；全力推进铁路信息化，基本建成铁路运营管理信息系统；,行车安全技术装备取得重大进展，建立集监测、控制和管理为一体的高度信息化的安全监控网络；大力发展电力牵引和交流传动技术，实现牵引方式的更新换代；提高铁路建设技术水平，实现勘测设计一体化、智能化，积极采用先进的施工技术和装备，掌握青藏铁路建设技术。,到“十五”末期，铁路主要技术装备要接近20世纪末国际水平。到2015年，采用高新技术改造铁路产业获得重大进展。通过实施科技创新，到2010年，铁路技术装备水平将明显提高，采用高新技术改造铁路产业将获得重大进展。铁路将基本实现以客货服务信息化、网络化，调度指挥自动化、智能化为主的铁路信息化；开发和掌握高速相关技术，建设高速铁路。,