铁路新技术ppt课件.ppt
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1、铁路 技术创新发展,Railway New Technology,主讲:刘奇,铁路技术发展综述,19世纪末,人们在预测20世纪科技发展的时候,就准确地提出了电视机和高速铁路。令人惊奇的是这高速铁路的提出者不是铁路技术人员而是路外人,这说明高速铁路不是从技术角度想出来的,而是根据需要想出来的,人类的需求就是科技发展的动力。1964年10月,日本开通了最高时速210公里的世界第一条高速铁路东海道新干线。目前,高速铁路里程达到2300公里。在铁路运输已经是夕阳产业的悲观论调中,新干线在技术和经营上的成功给予了最明确的回答!拉开了世界建设高速铁路的高潮。,铁路科技发展动力,西安铁路职业技术学院,当今世
2、界经济全球化的趋势已不可避免,以铁路为主体的某些国际大通道正在形成,这既给铁路提供了新的机遇,也给铁路新技术提出了新的课题。运输产业的革命都伴随着科学技术的创新和社会生产力的提高,促进了社会、经济、政治和文化的发展与进步。随着经济全球化步伐的加快,世界各国和地区间经济、贸易以及人员往来的增多和彼此依赖的加深,交通运输业必须通过更多、更快的技术创新以适应不断增长的需求和不断变化的形势。,“供需适应”型,西方发达国家在实现工业化的过程中,逐步建立起比较完善的运输网络,满足了社会经济发展对交通运输规模和数量上不断增长的需求。,“速度效率”型,20世纪80 年代后工业化阶段,社会经济对交通运输业的需求
3、从“量”上更多地转移到“质”的方面,提出了更为严格的质量与速度方面的需求。,科技拉动,铁路发展战略过渡:,铁路技术发展综述,铁路新技术与全球化,西安铁路职业技术学院,一、世界各国的交通运输业发展不平衡限制经济全球化。二、国家利益因素对交通布局影响不断加强。,铁路发展与经济全球化相互影响:,中国和泰国、老挝已签订合作协议,建一条连接3国的高速铁路,预计明年开工,2015年建成。此外,中国已拟定了穿越中亚、俄罗斯及东南亚等方向的3条高铁建设计划,并已和俄罗斯等一些国家达成协议,希望能在2025年内完工。,铁路新技术与全球化,铁路技术发展综述,西安铁路职业技术学院,铁路技术发展综述,信息技术革命的效
4、果主要表现在信息的管理、传输和储存上,铁路利用信息技术发展新技术的重点应是:1、铁路管理的系统化和网络化。2、信息技术的普及化。3、信息数据化,对安全、环境等外界情况及时定量掌握分析。,铁路新技术与信息化革命,西安铁路职业技术学院,铁路技术发展综述,在保护环境方面,铁路已具有高度节能、排放量少等优点,但在今后发展中,还需要下列新技术。1、改善机车车辆的外形并降低其重量,降低运行摩擦的阻力和风的阻力以提高运行速度。2、改善发动机,使其节能并减少瓦斯排放量,研究代用能源。3、研究评价噪声的方法,降低运行噪声。4、研究利用再生资源生产材料和部件的设计生产系统。5、使用完产品的再利用和废弃物的处理方法
5、。6、对铁路主要设备,从开发、设计、生产、使用到废弃,研究在其各个阶段投入的资源、能源,并对排出物进行分析,确定其对环境的量化的影响。7、研究其他化学物质的排放量,研究其对人体、生态的不良影响。,铁路新技术与环境保护,西安铁路职业技术学院,铁路技术发展综述,随着经济和社会活动的发展,铁路越发显示出其安全方面的优势。在铁路新技术的发展中,必须把安全放在新技术开发研究的首位。按照目前的情况,无论每运输百万人或百万人公里,铁路的伤亡率都是最低的。安全技术开发的具体方向是提高运输的安全性。1、防止人的过失造成的损失,要作到夜间或天气变坏时能及时准确地获得所需的情报,并在偶遇操作不当时,机器有自动修正的
6、功能。2、列车、车站和调度所间用卫星联系的系统。3、撞车时,采取能吸收能量的措施以减少损失。4、采用列车运行自动记录装置黑匣子,以便事后调查分析事故发生的原因。5、建立机车、车辆、线路、桥隧等的数据化履历,设数据库保存,以明确其使用年限。6、安装监测、观测机器,能事先获得地震、暴雨、狂风等信息,事先做好防灾工作。,铁路新技术与安全,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,1967年,法国高速机车牵引的列车在80公里的既有线实现了200km/h商业运行。1976年,英国高速列车HST开始200km/h商业运行。1981年,法国巴黎里昂高速铁路开通,TGV时速260公里,与新干线形神迥异,大量创
7、新,一跃成为世界高速铁路霸主。目前,高速铁路里程约1800公里。1991年,德国高速铁路开通,ICE最高运行速度280公里,目前,高速铁路里程约1000公里。目前,日欧高速铁路最高运营速度均达到300公里。,商业高速铁路的发展,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,20世纪初: 德国、试验速度209.3km/h英国、旅行速度101km/h1955年: 法国、试验速度331km/h1988年5月: 德国、试验速度406.9km/h1988年11月:法国、试验速度482.4km/h1990年5月: 法国、试验速度515.3km/h2007年4月: 法国、试验速度574.8k
8、m/h100年来,世界创造了17项最高试验速度。,法国 TGV,德国 ICE,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,日本高速铁路网络图,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,法国高速铁路网络图,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,德国高速铁路网络图,红色线为新建线,速度250-300km/h。绿色线为既有线提速改造线路,速度160-200km/h。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,2010年规划,高速铁路v 250 km/h既有铁路v 220 km/h2020年规划的高速铁路路网,欧洲高速铁
9、路网,整个路网将达到3万多公里。其中包括9000km新线、改造10000km既有线路,以及11000km的联络线和支线。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,韩国高速铁路,首尔 釜山 (412km),第一步2004年1月:,第二步2010年10月:,2h 40min,1h 50min,既有线 : 4h 10min KTX 最高V = 300km/h,总体基础设施投资 = 170亿美元,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,我国台湾地区高速铁路,台北,高雄,里程: 345km (新修高速铁路),最高速度: 300km/h,运行时间:约90分,车站
10、: 8 ( 12),投资135亿美元,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,美国高速铁路网络图,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,印度高速铁路网络图,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,商业高速铁路的发展,我国高速铁路发展规划,1小时:天津、唐山、秦皇岛;石家庄;张家口;承德等;2小时:济南;郑州;太原;沈阳等;3小时:青岛;南京、合肥;呼和浩特、包头;长春、大连等;4小时:上海、杭州;武汉;西安;哈尔滨等;7小时以内:宁波、长沙、南昌、重庆、成都、贵阳、广州、深圳、福州、厦门、兰州、银川、西宁等。,以北京为中心的快速铁路交通网,西安铁
11、路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,我国高速铁路发展规划,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术简况,2003年以来,中国铁路在高速铁路领域取得了一系列世人瞩目的重大成就。2007年4月18日,铁路第六次大提速,国产时速250公里动车组投入运营。2008年8月1日,我国第一条时速350公里的高速铁路京津城际高速铁路投入运营,创造了时速350里的世界最高商业运营速度。2009年12月26日,世界上一次建成里程最长、运营工况最复杂的高速铁路武广高速铁路开通运营,创造了350公里隧道会车、双弓受流等纪录。2010年7月1日,沪宁城际高速铁路投入运营,上海到南京直达时间73分钟,开
12、创了城际快速交通的新典范。目前,中国已有7257公里高速铁路投入运营,在建里程达1万多公里。到2012年底,中国“四纵四横”快速客运网络将基本形成,环渤海、长三角、珠三角、东北、中原、川渝地区、海峡西岸等经济发达和人口稠密地区的部分城际铁路也将建成通车。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系,运行控制与通信,高速列车,牵引供电,调度指挥,工务工程,客运服务,综合维修,安全防灾与应急处理,高速铁路,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系工务工程,包括轨道、路基、桥梁、隧道、房建工程等子系统。我国高速铁路一般采用全线高架、无砟轨道、高速道岔、超长无
13、缝钢轨、先进测量等技术。,一、工务工程,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系工务工程,京津城际采用CRTS-型板式无砟轨道结构。6.5米轨道板纵向连接,专业化制造,加工及施工安装精度高。运营表明,无砟轨道精度高、稳定性好、刚度均匀、维修工作量小。,无砟轨道,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系工务工程,高速道岔包括岔区设备、转辙机、扣件、监测设备和融雪装置等。,中国高速铁路普遍采用大号码(1/38、1/51等)高速道岔,直向通过速度350km/h,侧向通过速度120250km/h;现代高速道岔已成为精密的轨道、机电一体化设备,由计算机控制,5
14、台转辙机协同动作。,高速道岔,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系工务工程,无缝线路,60公斤/米、100米定尺、U71MnK高性能钢轨; 现场焊接、弹性扣件、轨温锁定技术; 跨区间超长无缝线路。,工厂化基地500米长钢轨焊接,钢轨打磨,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系工务工程,桥梁技术,中国地域辽阔,江河、峡谷众多,大跨特殊结构桥梁规模位于世界前列。目前斜拉桥、钢桁拱桥,部分斜拉桥、刚构-拱组合结构等大跨度、特殊结构桥梁技术在高速铁路中得到广泛运用。,京广客专郑州黄河公铁两用桥,广珠城际小榄水道特大桥,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高
15、速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,二、高速列车,动力配置方式,中国高速列车采用动力分散方式;动力分散在速度提升、节能环保、综合经济性及适用运输需求等方面,具有明显的比较优势;日本一直采用动力分散方式;德国于2002年开始由动力集中转为动力分散方式;法国也正在研制动力分散方式的新一代高速列车AGV。,动力分散是当今世界高速列车技术发展的方向。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,高速列车总成,网络控制,车体,转向架,制动系统,牵引控制,变压器,变流器,电机,牵引系统,九大关键技术,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,转向
16、架是高速列车的走行装置,是高速列车的核心部件。在高速条件下寻求最优化的转向架设计,已成为世界公认的重大技术难题。,承载 牵引 缓冲 转向 制动,(1)高速转向架,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,设计结构特点薄壁筒形铝合金焊接结构;鼓型宽车体(3.3m),大断面(11.2m2);型材长25m,最薄1.5mm;整体承载,底架吊挂设备。,技术难点,宽车体、轻量化、复杂交变载荷工况下,解决的技术难题: 结构强度 模态匹配 减振降噪 减小阻力,(2)高速车体,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,掌握了噪声源分布和传播规律;解析了
17、车内噪声频谱;时速350公里时,65-68dB(A)。,减振降噪,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,(3)牵引传动系统,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系高速列车,采用电空复合制动,电制动优先:电制动再生制动空气制动摩擦制动,关键技术电空匹配控制防滑控制大容量摩擦副粘着与减速度匹配350km/h时制动距离,(4)制动系统,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系列车运行控制,CTCS-1级:人控优先,超速防护,普速铁路; CTCS-2级:机控优先,基于轨道电路+应答器的地对车单 向信息传递,250km/h客
18、专,5分钟追踪; CTCS-3级:机控,基于无线数据传输平台(GSM-R)车地双 向列控信息传递,350km/h客专,3分钟追踪; CTCS-4级:移动闭塞或虚拟闭塞。,三、列车运行控制系统(CTCS),西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系牵引供电系统,四、牵引供电系统,由电力、接触网、变电、供电、远动等构成。 外电110kv/220kv接入变电所,通过接触网为高速列车供电; 2X27.5kV的AT供电方式,供电距离60km,比直供延长1倍; 通过SCADA系统实现远程监测、控制与调节,实现保护、控制 一体化和越区供电; 综合接地、防雷、融冰雪。,西安铁路职业技术学院
19、,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系牵引供电系统,京津城际铁路采用全补偿简单链型悬挂方式,接触线截面为120mm2的镁铜合金导线,时速350公里单弓受流。 武广客运专线接触网采用弹性链型悬挂方式,接触线截面为150mm2的镁铜合金导线,时速350公里双弓受流。京沪采用弹性链型悬挂方式, 150mm2高强高导接触网导线(抗拉强度540MPa、导电率80% ),西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系牵引供电系统,五、客运服务系统,客运服务包括票务系统、旅客服务系统、市场营销策划系统、客运组织管理等。,票务子系统:采用超大型交易和数据处理平台、集中式结构,与既有票务系统
20、兼容,对席位精确管理;支持网络、电话等多种购票方式及支付手段;自动售、检票。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系牵引供电系统,六、运营调度系统,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系牵引供电系统,七、综合检测维修,现代化的检测与维修设备;每日0点以后设置4小时左右综合维修“天窗” ;每日运营前开行空载动车组检查确认线路状况;综合检测列车每10天对基础设施、通信信号、牵引供电设备进行综合检测诊断。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路技术体系牵引供电系统,八、安全防灾检测系统,大风、雨雪、地震异物侵限线路沉降监测接触网、通信、
21、信号检测高速列车运行品质、轴温、防火智能检测诊断全线视频监控,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路几个关注的问题,一、中国高速铁路技术是否领先?,二、自主知识产权问题能否响应“走出去”的战略?,三、目前我国高铁运营情况如何?,四、我们的高铁技术有什么技术创新?,中国高速铁路取得的一系列巨大成就,时间之短、成效之大,令国人备受鼓舞,也引起了极大的反响,有自豪的,有赞扬的,也有不少疑问的声音。,西安铁路职业技术学院,铁路新技术高速铁路,中国高速铁路是否领先,衡量一个国家高速铁路技术是否领先,有几个刚性指标。1. 速度体系(1)最高运营速度 武广高速铁路全长1068公里,最高运营时
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