高速鐵路關鍵技術課件

1、高速鐵路關鍵技術概論 錢 清 泉 院 士 主要內(nèi)容我國交通運輸發(fā)展的重要性軌道交通發(fā)展概述高速鐵路發(fā)展概述高速鐵路關鍵技術 橋隧 力學和鋼軌 道岔 信號 接觸網(wǎng) 路基 無渣軌道 高速列車 供電系統(tǒng) 牽引供電自動化系統(tǒng) 2022/7/20 *2我國交通運輸發(fā)展的重要性（一）交通運輸在國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和人民生活中起著重要作用，當今中國迫切需要現(xiàn)代化交通：1）社會穩(wěn)定的需要 2）國家經(jīng)濟發(fā)展的重大需要 緩解運輸能力不足的需要 運輸成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸 全面建設小康社會的需要 日常出行的要求提高，城市化進程加快2022/7/20 *3我國交通運輸發(fā)展的重要性（二） 能源安全和環(huán)境保護的需要 據(jù)

2、統(tǒng)計，我國交通運輸裝備消耗的石油資源占整 個石油資源的70，而汽車又占其消耗的70。 3）加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展和提高國際競爭力的需要 帶動信息、材料、能源、制造等高新技術的進步和產(chǎn)業(yè)化進程 4）建立國家重新體系的需要 交通中真正的核心技術是買不來的2022/7/20 *4不同的交通工具 軌道交通的作用在過去、現(xiàn)在和將來都是至關重要的。傳統(tǒng)火車汽車輪船軌道交通飛機旅行者受限太昂貴危險太慢，服務差安全、快捷我國交通運輸發(fā)展的重要性（三）2022/7/20 *5我國交通運輸發(fā)展的重要性（四）幾種交通運輸模式的速度域2022/7/20 *6我國交通運輸發(fā)展的重要性（四）不同交通方式的能耗與污染對比綜合比較，軌

3、道交通具有綠色、環(huán)保、安全、便捷、大容量、長距離等優(yōu)點，國家已做出大力發(fā)展軌道交通的戰(zhàn)略決策，在已批準的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中，確定到2020年將建設300km/h及以上的高速客運專線1.2萬公里。 鐵路的能耗和污染不足汽車和飛機的1/42022/7/20 *7軌道交通發(fā)展概述（一）干線軌道交通城市軌道交通新型軌道交通高速客運重載貨運地 鐵輕 軌單軌電車郊區(qū)鐵路磁懸浮軌道交通不斷涌現(xiàn)出各種新的原理真空高速管道列車軌道交通的分類：三大類2022/7/20 *8軌道交通系統(tǒng)線路與軌道：引導列車前進方向，同時承受列車荷載并將其傳至地基。 車輛：由懸掛、轉向架、車廂等部分組成，是軌道交通系統(tǒng)中的重要組成部

4、分。 供電系統(tǒng)：包括變電站、沿線供電線路、開關站及供電設備等 。控制系統(tǒng)：整個軌道交通系統(tǒng)的核心，它包括計劃調(diào)度、設備監(jiān)控、安全保護、維護管理以及基礎信息系統(tǒng)等 。構成：可劃分為四大要素每一構成要素中均不斷應用系列信息技術我國軌道交通的發(fā)展概況（二）2022/7/20 *9干線軌道交通高速客運因此高速鐵路得到快速的發(fā)展。高速鐵路的優(yōu)點：2022/7/20 *10國內(nèi)外軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 鐵路客運高速化 1964年世界上第一條高速鐵路正式運行 目前運行速度達到300km/h以上 我國5次提速后，運行速度接近200km/h，與世界先進水平相比，我國高速鐵路技術還存在較大差距。 貨運重載化和快捷

5、化 澳大利亞、巴西、美國等，重載列車牽引質量超過 3萬噸，甚至高達5萬噸。 我國大秦線，開通5000-10000噸級的重載列車，2004年底實現(xiàn)2萬噸重載列車的開行。2022/7/20 *11國內(nèi)外軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 城際軌道交通公交化 鐵路發(fā)達國家，軌道交通公交化日益成為城際間、中心城市與衛(wèi)星城市之間旅客運輸?shù)陌l(fā)展趨勢 高速磁懸浮交通的崛起 磁懸浮列車的研究始于1932年，目前已發(fā)展了常導磁懸浮、低溫超導磁懸浮和高溫超導磁懸浮技術。 日本低溫超導磁懸浮列車創(chuàng)造581km/h，未商業(yè)運行 上海浦東引進德國技術磁懸浮列車以430km/h運行 城市軌道交通蓬勃發(fā)展 城軌交通成為現(xiàn)代化城市最基本

6、特征，紐約、巴黎、倫敦、慕尼黑、東京、莫斯科城軌里程數(shù)達到2500多公里我國: 北京、上海、廣州、天津、深圳、重慶、武漢、成都2022/7/20 *12高速鐵路發(fā)展概述高速鐵路是指由新一代列車提供的時速在200350km甚至更高的鐵路快速運營服務。世界上最早開始高速鐵路建設和運營的是日本，法國和德國等歐洲國家在高速鐵路建設和運營方面取得商業(yè)上的成功。 日本 1964年開始，新干線總長度達1835公里，高速列車客運量為世界之最，2000年客運周轉量為712億人公里 法國 1983年開通第一條現(xiàn)代化高速鐵路，現(xiàn)已建成1281公里，高速列車TGV運行速度為300350km/h，最高試驗速 度為515

7、.3km/h 德國 1985年開始研究ICE高速列車，1991年投入運營， 有高速鐵路700多公里，高速列車最高運行速度達330km/h2022/7/2013我國和世界鐵路最高運營速度和試驗速度的增加對比2022/7/2014我國對高速鐵路的規(guī)劃在“十五”期間，國家加大了對鐵路的投資力度，國家修建新線6000公里，復線3000公里，地方鐵路1000公里；總投資3500億。將籌建京滬高速鐵路；將在全國建立“八縱八橫”鐵路網(wǎng)主骨架，形成以北京、上海、廣州為中心的提速客運網(wǎng)，做到： 300500 公里范圍內(nèi)實現(xiàn)“朝發(fā)夕至” 12001500 公里范圍內(nèi)實現(xiàn)“夕發(fā)朝至” 20002500 公里內(nèi)實現(xiàn)“

8、一日到達”高速列車的運行速度達到200300 km/h，試驗速度將達到350 km/h以上?！笆晃濉逼陂g，國家將建9800公里高速客運專線鐵路。2022/7/20 *15我國客運專線及城際鐵路的發(fā)展規(guī)劃簡介“四縱”客運專線 北京- 上?？瓦\專線；北京- 武漢- 廣州- 深圳客運專線；北京- 沈陽- 哈爾濱(大連) 客運專線；杭州- 寧波- 福州- 深圳客運專線“四橫”客運專線徐州- 鄭州- 蘭州客運專線；杭州- 南昌- 長沙客運專線；青島- 石家莊- 太原客運專線；南京- 武漢- 重慶- 成都客運專線三個城際客運系統(tǒng) 環(huán)渤海地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)2022/7/20 *16高速鐵

9、路隧道的關鍵技術 隧道的空氣動力學效應與隧道設計 隧道仰拱及鋪底的設計 隧道工挖技術 大跨鐵路隧道塌方預防 隧道防排水 特長隧道的地質工作 隧道的空氣動力學效應與隧道設計空氣動力學效應：隧道內(nèi)壓力波動、出口微氣壓波、隧道內(nèi)行車阻力等隨列車速度和阻塞比增大而增大。隧道空氣動力學的研究成果為高速鐵路隧道設計參數(shù)的選擇和列車外形、結構強度的設計提供了重要的依據(jù)。2022/7/20 *18緩解和消減空氣動力學效應負面影響的措施合理加大隧道凈空斷面改善列車形狀、加大車輛密封性選擇合理的道床類型修建豎井和橫洞等研究微壓波和洞口緩沖結構列車速度低于300km/h：不需設置洞口緩沖結構需預留洞口緩沖結構中國在

10、高速鐵路隧道空氣動力學方向進行的研究2022/7/20 *19隧道仰拱及鋪底設計總體目標 保證隧道基底質量，避免基底“翻漿冒泥” 現(xiàn)象。關鍵技術實施仰拱鋪底的限裂設計設計隧道基底特殊部位改進傳統(tǒng)仰拱鋪底工藝 2022/7/20 *20隧道工挖技術 注重施工方法選擇的多樣性 特長隧道：TBM法中長或短隧道：礦山法特長大斷面隧道：宜采用小直徑TBM(直徑34 m)加鉆爆法擴大利用輔助坑道實現(xiàn)長隧短打高速鐵路特長、長隧道較多，為了工期和消防救援以及維護管理的需要,需要通過輔助坑道來實現(xiàn)長隧短打合理確定開挖進度指標2022/7/20 *21大跨鐵路隧道塌方預防 選擇合理的大跨鐵路隧道支護手段 及時封閉

11、斷面選擇合理的大跨隧道襯砌時機建立量測體系實現(xiàn)信息反饋推廣無尺量測技術2022/7/20 *22隧道的防排水 防排水設計是高速鐵路隧道的設計的基礎防水方法為“以堵為主,限量排放”防水技術選擇合理的防水材料 充分考慮輔助導坑防排水 合理設置中心水溝引進分區(qū)防水技術 對軟弱圍巖地段,預制排水溝納入設計重視支護背后注漿技術 2022/7/20 *23特長隧道的地質工作 重視和加強勘察設計階段的地質工作重視地質鉆孔，特別是特殊地質地層分界的定位做好設計階段的地質勘察工作掌握地層構造的三維技術和掌握高精度的地層物性技術建立分層次的施工階段地質預報工作根據(jù)隧道長度、工程地質的特性和地質災害情況來確定所應采

12、取的地質預報方法對長隧道、地質災害地段隧道、大地電磁異常區(qū)要重點開展地質預報根據(jù)目標要求,采取多種預報手段相結合的綜合超前預報方法2022/7/20 *24高速鐵路橋的關鍵技術橋梁結構高性能混凝土 橋梁架設設備橋梁結構橋梁結構不同于普通I級鐵路的特殊要求由于一次性鋪設跨區(qū)間無縫線路,考慮橋上線路的安全,為了使鋼軌受力不超過規(guī)定值,橋梁下部結構的縱向水平剛度必須要滿足一定的限值。為了滿足列車運行平穩(wěn)和旅客乘坐舒適度的要求,橋跨結構的縱橫向剛度要求較一般鐵路有較大的提高。為了保證線路的平順性和高速行駛列車的安全與舒適,對橋梁的結構形式、橋與路之間的剛度平穩(wěn)過渡、橋梁結構的工后沉降等,需要更加嚴格的

13、要求。以上因素引起橋梁結構形式的變化,對于橋梁工程的施工組織和施工工藝都需要新的要求,這些施工要求反過來影響了橋梁的結構形式。2022/7/20 *26橋梁新的結構形式 張法預應力混凝土箱形簡支梁 配式雙向預應力混凝土T 形簡支梁 鋼筋混凝土剛構連續(xù)梁 鋼與混凝土結合連續(xù)梁 鋼筋混凝土矩形雙柱式橋墩 鋼筋混凝土圓形雙柱式橋墩 鋼筋混凝土圓端形板式橋墩雙線錯置鋼筋混凝土圓形橋墩 鋼筋混凝土耳墻式橋臺 2022/7/20 *27新的橋梁結構形式研究進一步豐富橋梁結構形式 開發(fā)一些適合于特殊工點（如斜交道路、溝渠較多和道路群較多的工點）的橋涵結構研究一些更適宜于斜交河流的橋墩形式，減少阻水面積研究簡

14、支箱梁設計和檢測 適當提高箱梁設計預應力度進一步研究箱梁的抗裂性計算辦法研究更加科學經(jīng)濟的檢測辦法優(yōu)化設計剛構連續(xù)梁及鋼混結合連續(xù)梁2022/7/20 *28高性能混凝土 高性能混凝土是在傳統(tǒng)混凝土中加入適量的超細礦物摻合料，如硅灰、超細粉煤灰和磨細礦渣等,并摻入適宜的高效復合減水劑,采用低水膠比配制而成。高性能混凝土應用于高速鐵路橋梁工程是技術發(fā)展的必然趨勢 具有優(yōu)良的抗壓、抗折和抗拉等力學性能 具有很好的抗?jié)B、抗凍、抗碳化和抗化學侵蝕等耐久性能2022/7/20 *29橋梁架設設備 橋梁架設設備是架設的關鍵,架設設備的架設能力制約著橋梁結構型式的發(fā)展。國外高速鐵路發(fā)展較早, 架橋設備的發(fā)展

15、較快, 種類亦多。設計過的架橋機架設能力在20850噸, 走行方式有邁步式、懸臂式、桁架鉸接式、導梁式以及運架一體式。運梁方式有輪軌式及輪胎式。架設設備需要自主創(chuàng)新，以減少對國外設備的依賴性,降低工程造價。 架設設備應朝著大跨度、大噸位和機械化的方向發(fā)展,以滿足架設大噸位橋梁類型(至少32m 雙線箱梁)的需要。架設設備需要研制開發(fā)先簡支后連續(xù)的工藝,提出工藝原則和驗收標準。2022/7/20 *30JQ 600型架橋機JQ 600型架橋機全貌 研制單位：武漢機械研究所使用范圍：20、24m雙線箱梁 走行方式：邁步式 架設噸位/t ：600 外型尺寸/m ：57.4512.3014.42 支腿橫

16、向間距/m ：5.95 運梁車類型 ：TE/600 輪胎式運梁車 輪胎總數(shù) ：40 運梁車軸數(shù) ：20 運梁車軸重/t ：34 運梁車縱向最小軸距/m：1.8 運梁車橫向兩組軸距/m ：5.3 2022/7/20 *31JQ600下導梁式架橋機JQ600下導梁式架橋機全貌 研制單位：鐵道部大橋工程局研制使用范圍 ：20、24m雙線箱梁走行方式 ：下導梁式 架設噸位/t ：600外型尺寸/m ：60153 支腿橫向間距/m ：6.4運梁車類型：論軌式運梁車 輪胎總數(shù)：64 運梁車軸數(shù)：32 運梁車軸重/t ：22 運梁車縱向最小軸距/m ：1.0 運梁車橫向兩組軸距/m ：4.02022/7/2

17、0 *32DF450型雙懸臂桁架式架橋機DF450型雙懸臂桁架式架橋機全貌 研制單位：大方實業(yè)公司研制使用范圍 ：20、24或32m 單線箱梁 走行方式 ：邁步式 架設噸位/t ：450 外型尺寸/m ：68.68.99.8 支腿橫向間距/m ：腹板中心線上 運梁車類型 ：輪胎式運梁車 輪胎總數(shù) ：112 運梁車軸數(shù) ：28 運梁車軸重/t ：19.3 運梁車縱向最小軸距/m ：1.55運梁車橫向兩組軸距/m ：4.45 2022/7/20 *33SPJ450/32 拼裝式架橋機SPJ450/32 拼裝式架橋機全貌 研制單位：石家莊鐵道學院研制使用范圍 ：24、32m單線箱梁 走行方式 ：懸臂

18、走行式 架設噸位/t ：450 外型尺寸/m ：8015.210.8 支腿橫向間距/m ：腹板中心上 運梁車類型 ：輪胎式運梁車 輪胎總數(shù) ：144 運梁車軸數(shù) ：18 運梁車軸重/t ：37.4 運梁車縱向最小軸距/m ：1.55 運梁車橫向兩組軸距/m ：4.59 2022/7/20 *34高速鐵路路基路基是軌道結構的基礎，高平順性、高穩(wěn)定性和剛度連續(xù)均勻變化的路基是確保軌道高平順性的前提條件。最早修建的日本東海道新干線, 由于路基的嚴重下沉, 19651975 年間中斷行車200 多次, 列車平均運行速度降到100110 km/h 大大低于設計時速 220 km/h。為使列車安全、高速、

19、舒適運行，并盡可能地減少養(yǎng)護維修工作量，嚴格控制路基變形和工后沉降十分重要。 2022/7/20 *35路基設計的關鍵技術嚴格控制路基的工后沉降 嚴格控制路基的不均勻沉降嚴格控制路基剛度及其縱向變化的連續(xù)均勻性 2022/7/20 *36路基的工后沉降（一）工后沉降是指路堤建成后鋪軌時的路基剩余沉降，主要包括路基本體沉降和地基沉降。當路基沉降量偏大或沉降速率過大時，勢必要造成軌道養(yǎng)護維修工作量的增大，一條經(jīng)常維修的線路是很難保證其安全性。因此，路基的工后沉降量應越小越好，經(jīng)綜合技術經(jīng)濟比選確定,京滬客運通道路基工后沉降限值為5 cm 國外高速鐵路的建設經(jīng)驗證明，路基本體沉降約為路基填土高度的0

20、.11%0.12%，且能在建成1 年內(nèi)完成。秦沈客運專線的建設也證明了以上結論。因此，在目前路基本體填筑標準的條件下，控制高速鐵路路基工后沉降的關鍵是控制地基沉降。2022/7/20 *37路基的工后沉降（二） 確定合理的地基加固處理措施并切實達到質量標準是保證基礎工程設計和施工質量的關鍵。 這項工作要從勘測抓起，要把對地基條件的認識，尤其是對土的壓縮與變形特征的認識提高到重要位置上，要把土的物理力學指標、沉降計算公式、施工工藝等落到實處，要在處理上把可靠性與經(jīng)濟性結合起來，要把傳統(tǒng)措施與新結構、新材料、新工藝結合起來，達到降低工程造價又實現(xiàn)穩(wěn)固可靠的雙重目的。2022/7/20 *38路基的

21、不均勻沉降 在100 m范圍內(nèi)的路基不均勻沉降，將直接造成幅值較大的軌道長波高低不平順。更短范圍內(nèi)的路基不均勻沉降，將直接造成路基的穩(wěn)固和安全。必須嚴格控制路基的不均勻沉降。 2022/7/20 *39路基剛度及其縱向變化的連續(xù)均勻性 路基剛度與列車的安全、平穩(wěn)、舒適運行及軌道的維修工作量密切相關。相對低剛度的路基，列車運行振動頻率較低，行車相對平穩(wěn)；而相對高剛度的路基，列車振動頻率較高，舒適度稍差，但易于保持軌道的穩(wěn)定性，減小軌道維修工作量，也有利于通過過渡段，實現(xiàn)路基、橋梁(或涵洞) 等軌道下部結構剛度的縱向均勻性變化。縱向剛度均勻性變化是高速鐵路路基設計和施工的關鍵，更是高速列車舒適運營

22、的關鍵，直接危及行車安全和乘車舒適性。對軌道基礎豎向剛度出現(xiàn)突變的分界處，由于各結構物剛度的不同，列車會產(chǎn)生劇烈的跳動，必須設置過渡段，以提高路基剛度的連續(xù)性。2022/7/20 *40國外路基沉降的相關規(guī)定法國提出工后沉降應小于2cm，并且在最后一次搗固和運行第一列高速列車之前，沉降應完全穩(wěn)定。德國認為在列車開始運行后，路基工后總沉降不應大于1cm，每年沉降總量不應超過2mm ，并應避免在短距離內(nèi)發(fā)生不均勻沉降，在橋臺附近不應有任何不均勻沉降。日本在第一條高速鐵路以后，工后總沉降已按3cm 控制，對使用連續(xù)梁和無碴軌道的地段，工后沉降的控制更為嚴格 。2022/7/20 *41我國路基沉降的

23、相關規(guī)定我國“高速鐵路設計暫行規(guī)定”規(guī)定路基工后總沉降量為10 cm，沉降速率小于3 cm/ 年，橋臺臺尾過渡段路基工后沉降不大于5 cm，基本沿用日本建設第一條高速鐵路時的標準。通過各方面專家的努力，在“暫規(guī)”修改時才將以上相應標準修改為5 cm、2 cm/ 年、3 cm，對“暫規(guī)”而言，這是個進步，但對高速鐵路而言，這個標準還需驗證。2022/7/20 *42鋼軌關鍵技術鋼軌的重要性高速鐵路對鋼軌的要求鋼軌技術發(fā)展鋼軌的技術標準選軌標準鋼軌的力學問題輪軌滾動接觸疲勞輪軌噪聲軌道力學鋼軌的重要性鋼軌是輪軌式高速鐵路的重要組成部分，在極其復雜的受力條件下工作鋼軌狀態(tài)的好壞直接影響行車安全，因此

24、對鋼軌質量有極其苛刻的要求鋼軌有些性能之間是矛盾的，要綜合比較才能達到合理選擇鋼軌的目的 2022/7/20 *44高速鐵路對鋼軌的要求高的純凈度 材質高潔凈有利于提高其抗疲勞性能，保證運行安全性嚴格的外形尺寸 可以減少表面接觸疲勞傷損，延長鋼軌的使用壽命高度的平順性 保證高速列車運行的平穩(wěn)性和旅客的舒適性的重要保證2022/7/20 *45鋼軌技術發(fā)展加強關鍵性能 鋼軌技術發(fā)展的重點是提高鋼軌的強度，耐磨性和抗沖擊性能。開發(fā)新型優(yōu)質鋼材 為了提高鋼軌的耐磨性和抗疲勞性，各國都在開發(fā)新型優(yōu)質鋼材。目前世界上高強度鋼軌研究的重點是“貝氏體”鋼軌，其耐磨性比普通鋼軌高25%。同時還能提高在提速、高

25、速線路上抵抗接觸疲勞損傷的能力，以減少鋼軌打磨費用，同時貝氏體鋼軌可用于制作道岔中的尖軌和轍叉以大幅度延長道岔的使用壽命超長無縫鋼軌 減少焊接接頭的數(shù)量，有效的減少噪聲、提高鋼軌的使用壽命2022/7/20 *46我國鋼軌目前執(zhí)行的標準比較復雜國標20世紀60年代和80年代兩次發(fā)布鐵標鐵道部在20世紀90年代發(fā)布新鐵標 鐵道路在2003年發(fā)布鐵標國標共存近期將維持國標和鐵路行業(yè)標準并存的局面新國標整合現(xiàn)有鋼軌標準，形成一部完整的國家強制性標準鋼軌的技術標準2022/7/20 *47選軌標準鐵道部重新劃分對鋼軌的技術要求時速在200km/h以下的客貨混運鐵路鋼軌 使用4375kg/m熱軋鋼軌時速

26、在200-300km/h的客運專線 使用250km/h60kg/m鋼軌時速在300km/h以上的客運專線頂級鋼軌 使用350km/h60kg/m鋼軌2022/7/20 *48鋼軌的力學問題 我國從現(xiàn)在到2020年，將是高速重載鐵路和城市軌道交通發(fā)展的高峰時期。雖然它們的優(yōu)越性不可否認，但有許多關鍵技術問題有待進一步解決，其中與輪軌相關的力學問題主要有：輪軌滾動接觸疲勞高速列車速度高、動車組軸重輕，鋼軌垂直和水平磨耗都比較小，鋼軌表面的接觸疲勞為主要傷損脫軌機理的研究限制速度提高的因素之一是脫軌安全的保證軌道力學問題軌道工程結構動態(tài)特性，決定著車輛安全、舒適性和車輛/軌道結構使用壽命2022/7

27、/20 *49輪軌滾動接觸疲勞輪軌磨損破壞現(xiàn)象主要為輪軌接觸表面剝離、壓潰、龜裂、波浪形磨損、輪緣磨損和鋼軌側磨及斷裂等，這些破壞現(xiàn)象和很多因素有關，有些破壞現(xiàn)象的機理至今尚未搞清楚，對有些問題的破壞機理認識不統(tǒng)一車輪剝離鋼軌擦傷鋼軌壓潰車輪龜裂鋼軌波磨鋼軌斷裂鋼軌側磨2022/7/20 *50輪軌滾動接觸疲勞輪軌滾動接觸疲勞是鐵路運輸?shù)睦蠁栴}，主要發(fā)生在曲線段、接頭處、道岔處。人們采取各種方法和措施來阻止和減少它，如發(fā)展新材料、優(yōu)化軌型面匹配來減少輪軌之間的疲勞鐵路客貨量的增大和速度的提高，輪軌磨擦變得越來越嚴重。我國現(xiàn)在每年因更換和維修破壞輪軌，大約花費80多億人民幣。它不僅大大增加了鐵路

28、的運營成本，而且直接危害行車的安全。 2022/7/20 *51 高速鐵路在列車行駛速度低于300km/h時，輪軌噪音占主要部分。輪軌噪音輻射出的輪軌噪聲可以歸納為如下三類：高頻尖叫聲輪軌之間蠕滑引起沖擊噪聲輪軌表面波浪型磨耗、擦傷、軌道彈性不均勻和輪對過軌縫和道岔處，引起輪軌沖擊振動而產(chǎn)生的噪聲滾動噪聲主要是輪軌接觸表面粗糙度、輪軸偏心和擦傷等引起輪軌噪聲2022/7/20 *52軌道力學軌道支撐并約束車輛的運行，決定著車輛安全、舒適性。列車過道岔時，輪對和軌道之間發(fā)生強烈的沖擊，導致車輪和道岔段上鋼軌磨損高速鐵路道岔部位嚴重地限制了列車的行車速度在橋梁和隧道端點剛度不均勻，會導致強烈振動，

29、甚至脫軌。2022/7/20 *53無碴軌道關鍵技術 概況 結構及特點 關鍵技術 需要解決的問題無碴軌道是以混凝土或瀝青混合料等取代散粒道碴道床而組成的軌道結構型式 無碴軌道成為世界各國高速鐵路軌道結構的首選良好的軌道穩(wěn)定性、平順性和耐久性減小橋梁二期恒載和降低隧道凈空道床整潔美觀，消除列車運行時道碴飛濺和粉化 初期相對較大的建設投資也能在運營中得到回報 無碴軌道2022/7/20 *55國外無碴軌道概況 從60年代開始，高速鐵路無碴軌道結構在日本、德國、英國、意大利等國家得到了廣泛應用：日本板式軌道 德國Rheda型無碴軌道彈性支承塊式無碴軌道其它結構型式的無碴軌道：英國PACT型、法國 V

30、SB型、意大利IPA型 2022/7/20 *56我國無碴軌道現(xiàn)狀國內(nèi)無碴軌道的研究始于20世紀60年代,與國外研究幾乎同步至90年代中期,京滬高速鐵路可行性研究的推進使無碴軌道在我國重新得以關注 “九五”國家科技攻關專題“高速鐵路無碴軌道設計參數(shù)的研究”，提出了適用于高速鐵路橋梁、隧道中的三種無碴軌道型式（長枕埋入式、彈性支撐塊式和大板式）2022/7/20 *57 三種無碴軌道結構及特點長枕埋入式 由橫向穿孔軌枕、道床板、底座等構件組成，結構耐久可靠，初期投資相對較小，可修復。彈性支撐塊式 由彈性支撐塊、道床板、底座等構件組成，該結構減震、降噪性能好，結構簡單，初期投資較大，可修復。板式軌

31、道 由預制軌道板、凸形擋臺、底座等構件組成，軌道高度低、自重輕，現(xiàn)場組裝量少，需專門制造施工設備。初期投資大，可修復。2022/7/20 *58無碴軌道結構設計為滿足高速列車在無碴軌道線路上運行的安全性、舒適性要求, 最大限度地實現(xiàn)線路少維修, 無碴軌道的設計除在結構強度、橫向穩(wěn)定性方面應考慮足夠的安全儲備外, 應高度重視無碴軌道各組成部分的耐久性、減振性以及實現(xiàn)線路高平順性和時變均勻性等。結構強度橫向穩(wěn)定性線路的平順性和剛度均勻性減振性耐久性 2022/7/20 *59無碴軌道的下部基礎橋梁主要問題：橋梁徐變上拱控制措施：設計方面適當增加梁高，以提高梁的剛度;施工方面盡量采用較低的水泥用量和

32、水灰比，盡量延長梁體張拉完畢至無碴軌道鋪設的時間間隔隧道主要問題：基底、水害處理控制措施：根據(jù)隧道圍巖級別、地下水狀況, 選擇合理的隧道襯砌結構，特別注意隧道的地質水文情況2022/7/20 *60為保證高速列車運行的安全性和平穩(wěn)性、提高乘坐舒適性, 橋臺、隧道基礎與路基銜接處應設置一定長度的過渡段。設置原則：控制橋臺、隧道基礎與過渡段路基的工后沉降, 減小過渡銜接處的軌面彎折角。過渡段2022/7/20 *61制定與國際接軌的技術標準 無碴軌道技術要求很高，必須借鑒EN（歐洲工業(yè)標準）等國際標準擬定我國鐵路無碴軌道的技術標準采用先進工裝和工藝 我國混凝土軌枕生產(chǎn)廠家與無碴軌道的要求相差甚遠要

33、通過無碴軌道的推廣，組織對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，實現(xiàn)企業(yè)升級我國無碴軌道建設需要進一步做好的工作 2022/7/20 *62道岔關鍵技術高速道岔主要性能指標道岔的關鍵技術國外高速鐵路道岔概況我國秦沈鐵路道岔 道岔是鐵路軌道連接的重要設備，直接關系到鐵路運輸?shù)男屎托熊嚢踩?道岔的性能直接影響鐵路運輸能力及旅客列車在該路段的行車速度及旅客乘坐舒適度。 道岔2022/7/20 *64直向、側向速度 道岔是軌道中結構最為復雜、養(yǎng)護維修工作量最大的部件，是列車提速的關鍵因素之一。旅客的舒適性 道岔的設計,必須把旅客的舒適性放在首位,以舒適性指標作為設計的控制因素。安全性 道岔的安全性包括滿足結構強度、穩(wěn)定

34、性、振動特性、輪軌相互作用力、脫軌系數(shù)等。 高速道岔主要性能指標 2022/7/2065數(shù)量多 我國目前道岔總數(shù)已超過10萬組，其中單開道岔約占95。壽命短 道岔主要部件使用壽命短，如整鑄轍叉的使用壽命約為6080MT通過總重。限速 道岔限制列車的過軌速度。結構復雜 單開道岔主要由轉轍器、轍叉及護軌、連接部分和岔枕組成，每部分結構都比較復雜安全性低 列車通過道岔時，行車安全性較低我國道岔的特點 2022/7/2066高速鐵路道岔關鍵技術 幾何設計 道岔和交叉渡線的幾何設計要考慮降低磨耗，經(jīng)濟實用。動力學性能 對基本軌與尖軌的接觸面要進行動力學性能優(yōu)化，以減少磨耗，對鋼軌的軌底坡給予相應的考慮

35、。轉換設備的適應性和可靠性 采用減免維修工作量的轉轍機，其轉轍系統(tǒng)有優(yōu)良的完好率和可靠性。可動部件 減少移動部件必要的涂油潤滑。 2022/7/20 *67國外高速鐵路道岔概況 日本 不設區(qū)間渡線（車站的渡線無高速列車側向通過的要求）法國 車站少、區(qū)間渡線多，高速線間或高速與既有線的連接采用tg0.0154道岔。德國 鐵路客貨混運。 2022/7/20 *682022/7/20 *692022/7/20 *70我國秦沈鐵路道岔 我國秦沈客運專線設計速度為200km/h，部分基礎設施預留提速至250 km/h。根據(jù)速度和運輸組織要求,決定采用18號和38號可動心軌轍叉單開道岔。 經(jīng)過研究、設計、

36、試制、試鋪、試驗五個階段的工作,特別是直向以250km/h三次綜合試驗,證明其能夠滿足旅客列車,側向38號道岔(渡線) 以140km/h通過時,滿足安全性和舒適性的要求。 2022/7/20 *71秦沈鐵路18號和38號道岔主要技術性能指標 動能損失0.5km2/h2 未被平衡離心加速度a 0.5m/s2 未被平衡離心加速度時變率 0.4m/s3夾直線長度L 0.4v ,困難條件下不小于20m 18號道岔側股平面線型采用單圓曲線,38號道岔側股平面線型采用圓曲線+三次拋物線速度直向250km/h ,側向18號道岔80km/h、38號道岔140km/h 2022/7/20 *7218號和38號道

37、岔主要參數(shù) 2022/7/20 *7318號和38號道岔主要結構特征 鋼軌件全部采用60 kg/m PD3 鋼軌制造 采用型彈條扣件尖軌為藏尖式結構 心軌為組合式 為提高翼軌強度,滿足電務轉換空間要求,研制了特種斷面翼軌 道岔側股設H 型護軌,采用50 kg/m 標準軌制造 18 號道岔尖軌設置三個牽引點,心軌設置兩個牽引點 道岔絕緣接頭為膠結結構 2022/7/20 *74秦沈客運專線道岔技術上的突破 道岔平面線型設計 采用拋物線線型，可直接連接而不用設夾直線。 可動心軌轍叉翼軌結構 采用鍛壓成型的特種斷面翼軌,實現(xiàn)了翼軌控制截面與區(qū)間線路鋼軌等強的目標。 轉換設備 用可動心軌鉤型外鎖機構替

38、代提速道岔拉板轉換與燕尾外鎖閉機構。 2022/7/20 *75高速列車關鍵技術 高速列車所處的動態(tài)環(huán)境 高速列車的關鍵技術高速列車所處的動態(tài)環(huán)境高速列車區(qū)別于普通列車根本點，在于其所處的特殊動態(tài)環(huán)境。隨著列車速度的提高，動態(tài)環(huán)境急劇惡化牽引動力的要求猛增制作功率要求更大橫向動力作用加劇垂向輪軌動力作用加劇高速受流問題復雜化空氣動力作用加劇2022/7/20 *77牽引動力的要求猛增列車空氣阻力隨速度平方而上升。高速行車是否可能首先決定于有沒有足夠大的牽引動力來克服巨大的行車阻力。按每噸列車質量所分攤的牽引功率計算，其增長情況見下表:2022/7/20 *78制動功率要求更大 高速行車的第二個

39、必要條件是能準確停車,尤其在緊急情況下,應能在一定距離內(nèi)停車。 眾所周知,列車動能同速度平方成正比,而且高速運行時,黏著系數(shù)和閘瓦摩擦系數(shù)急劇下降。 所以,常規(guī)制動已遠遠不能滿足要求。為此要采用多種制動方式,如電阻制動、再生制動、磁軌制動、渦流制動等。閘瓦制動也要使用制動盤。2022/7/20 *79橫向動力作用加劇 橫向蛇行失穩(wěn)臨界速度要求提高。這常成為高速列車研制中的一大障礙。 通過曲線時的離心加速度隨速度平方而上 升。因此，隨著速度的提高，最小線路曲線半徑必須加大。通過曲線所允許的最高速度可按簡化公式V max = (4 5) 計算，其值列于下表:2022/7/20 *80允許通過曲線2

40、022/7/20 *81垂向輪軌動力作用加劇機車車輛對軌道的垂向動力作用用高頻輪軌力(P 1) 和低頻輪軌力(P 2) 來衡量。一定軸重下P 1和P 2隨速度的變化見下表:2022/7/20 *82高速受流問題復雜化高速電動車組需要強大的電流，經(jīng)過受電弓從接觸網(wǎng)受流。速度提高以后，弓網(wǎng)兩個系統(tǒng)之間必須有良好的跟隨性才能保證接觸，否則就會因離線而發(fā)生電火花，燒損導線。磨損問題對于高速受流也更顯重要。高速下的空氣動力作用，也使弓網(wǎng)間的相互作用復雜化。2022/7/20 *83空氣動力作用加劇列車運行的空氣阻力隨速度的平方而上升。高速車輛外形應有特殊結構。高速度帶來的其它問題，如噪聲、安全、控制等，

41、都使高速機車車輛必須具有區(qū)別于普通機車車輛的結構。兩列車相向行駛時，相對速度提高一倍。列車外形的流線型設計牽涉到計算空氣動力學的許多領域。兩列車相向行駛時,相對速度提高一倍,達到500 700 km / h。這將引起很強的氣壓沖擊波。2022/7/20 *84高速列車的關鍵技術 研制能在上述如此嚴峻動態(tài)環(huán)境下運行的列車，需要運用多種高新技術，解決一系列高速列車特有的問題。 高速大功率動力車的研制高性能低自重高速客車的研制高速列車空氣動力學工程2022/7/20 *85高速大功率動力車的研制為減少維修和改善乘坐環(huán)境，應盡可能使用較少動軸。采用交-直-交傳動，動力集中制式單軸功率可達1250kW

42、，動力分散制式一般用到600kW。驅動系統(tǒng)必須精心設計，減少簧下質量和克服驅動系統(tǒng)的再生振動是關鍵。電阻制動和再生制動應有足夠的功率。全列車的制動控制是一個新課題。列車信息及控制系統(tǒng)必須徹底更新。動力車或控制頭車的流線型外形設計。2022/7/20 *86高性能低自重高速客車的研制車輛是一個高維強非線性系統(tǒng)，應采取措施保證其運動穩(wěn)定性?？諝鈴椈伞⒈P形制動等則是最低要求。為了解決運動穩(wěn)定性和運行平穩(wěn)性之間的矛盾，要應用多體系統(tǒng)動力學及控制這一新興學科的最新成就，并采用整車模擬試驗等高新技術，進行設計優(yōu)化。為了最大限度降低自重并提高服務水平，客車車體及設備的輕量化非常重要。2022/7/20 *8

43、7高速列車空氣動力學工程列車貼地運行引起強烈的地面效應。以大細長比和復雜地面效應為特征的高速列車空氣動力學，是一個相對獨立的學科分支。列車頭型的選擇,車體密封的要求，氣動壓力的作用和空氣阻力、氣動噪聲的降低等，都是與高速列車空氣動力學密切相關的，可以統(tǒng)稱為高速列車空氣動力學工程。高速列車在隧道中運行時，其氣動效應較明線強烈得多，它是典型的非恒定、非等熵、可壓縮和有限域的流動問題.2022/7/20 *88高速列車信號關鍵技術 信號基礎設備 調(diào)度指揮系統(tǒng) 車站聯(lián)鎖系統(tǒng) 自動閉塞 列車運行控制信號基礎設備信號基礎器件由電磁式向電子、微處理器元器件發(fā)展，廣泛采用檢測及故障診斷技術，提高信號裝置的運行

44、可靠性。道岔控制方式由直流向交流控制轉變，發(fā)展外鎖閉道岔，減少道岔維護的工作量。我國研制的ZD9（J）、ZYJ7 型等轉轍機與 交流轉轍機S700K、EBISWITCH 等國外道岔轉換設備仍有一定的差距。 2022/7/20 *90調(diào)度指揮系統(tǒng)以鐵路調(diào)度管理信息系統(tǒng)(DMIS) 為平臺以調(diào)度集中(CTC) 為核心以行車指揮自動化為目標 構建我國鐵路現(xiàn)代化的運輸調(diào)度指揮管理系統(tǒng)。 2022/7/20 *91CTC系統(tǒng)總體構成圖 站間廣域網(wǎng)中心通信前置服務器中心局域網(wǎng)表示墻控制器車務終端聯(lián)鎖EtherNET車站自律機聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖EtherNET車站自律機聯(lián)鎖系統(tǒng)車務終端路由器路由器路由器路由器路由

45、器路由器V.35/G.703V.35/G.703V.35/G.703值班主任工作站數(shù)據(jù)服務器調(diào)度員工作站綜合維修工作站防火墻通信前置服務器磁盤陣列應用服務器打印機繪圖儀控制工作站鼠標助理調(diào)度員工作站鼠標鼠標計劃員工作站系統(tǒng)維護工作站網(wǎng)管工作站電務維護終端綜合維修終端（無人站）綜合維修終端（無人站）電務維護終端2022/7/20 *92CTC規(guī)劃原則 在已建DMIS的區(qū)段，以DMIS為基礎建設CTC；在未建DMIS的區(qū)段，新建CTC同時具備DMIS的全部功能考慮裝備CTC的新建、改建鐵路，車站聯(lián)鎖設備應全部采用計算機聯(lián)鎖；并具有區(qū)間信息采集功能對于半自動閉塞區(qū)段，應同步裝備區(qū)間檢查設備，實現(xiàn)自動

46、站間閉塞。 調(diào)度員與司機的語音、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是實現(xiàn)CTC的重要基礎。在主要干線建設CTC的區(qū)段，應同步規(guī)劃建設GSM-R鐵路移動通信系統(tǒng)；在其它條件艱苦、運量較小的區(qū)段，可采用目前無線列調(diào)系統(tǒng)補強方案2022/7/20 *93CTC規(guī)劃目標全路20042020年總體規(guī)劃建設CTC共51,495公里規(guī)劃范圍包括：近期規(guī)劃共計13,163公里，1385個車站中長期規(guī)劃中客運專線約12,000公里完善路網(wǎng)布局及西部開發(fā)性新線約16,000公里其它主要干線及條件艱苦、運輸需要的線路約10,332公里2022/7/20 *94自動閉塞分區(qū)劃分 實現(xiàn)有形化到無形化的轉變，確保列車運行安全和列車追蹤間隔時間

47、的計算，列車運行安全的驗證和列車追蹤間隔時間的計算工作量將更加繁重，就目前的設計工具而言，尚無法滿足計算要求。2022/7/20 *95新一代自動閉塞技術特征無絕緣：取消鋼軌絕緣多信息：信息量必須足夠，包括進站、出站道岔號碼的信息，區(qū)分不同的道岔號碼，賦予明確的速度含義四顯示：預告運行前方3 個閉塞分區(qū)的狀況，以兩個閉塞分區(qū)的長度滿足一個列車全制動距離雙方向：在一線故障或封鎖的情況下提供雙方向運行的條件數(shù)字化：不僅對移頻信號的處理要數(shù)字化，而且軌道電路中傳送的是數(shù)字編碼信息帶超防2022/7/20 *96列車運行控制系統(tǒng)由ATS（自動停車裝置）向ATP（自動列車防護）轉變，發(fā)展適合我國高速鐵路

48、的ATC（列車速度自動控制）系統(tǒng)由分級速度控制實現(xiàn)一次制動模式 制動模式曲線示意圖2022/7/20 *97日本高速鐵路綜合調(diào)度COSMOS系統(tǒng)COSMOS(計算機綜合管理系統(tǒng)) 將CTC（集中控制）、COMTRAC（計算機輔助運行管理系統(tǒng)）、SMIS（新干線信息管理系統(tǒng)）統(tǒng)一起來，加入運輸計劃、維修作業(yè)管理、車輛基地作業(yè)管理等內(nèi)容，形成的綜合管理系統(tǒng)。2022/7/20 *98COSMOS系統(tǒng)的整體概要設備運輸計劃車輛管理維護業(yè)務管理電力系統(tǒng)控制站內(nèi)運行管理集中信息運輸計劃設備管理計算機車輛管理計算機維護業(yè)務服務器電力系統(tǒng)控制計算機運行管理計算機 集中信息管理高速數(shù)字線路高速數(shù)字線路運轉區(qū)所

49、服務器運轉報告終端分公司終端車輛管理服務器維護區(qū)終端原有遠程控制裝置分局站內(nèi)作業(yè)終端基地車站PRC裝置 旅客指南裝置 運行信息終端原有地區(qū)調(diào)度計算機設備管理終端運輸計劃終端車輛管理終端維護業(yè)務電力系統(tǒng)運行管理終端集中信息COSMOS 系統(tǒng)構成圖管理終端管理終端中央網(wǎng)絡2022/7/20 *99COSMOS的系統(tǒng)結構2022/7/20 *100提供最適于高速高密度運行具有實踐經(jīng)驗的運行管理技術實現(xiàn)了運行計劃,維護計劃,在線信息等統(tǒng)一管理的綜合系統(tǒng)系統(tǒng)化范圍向車站車輛基地維護區(qū)的大幅度擴大信息服務的提高 以區(qū)域廣范圍大的自律分散思想為基礎的車站 分散控制系統(tǒng)（高應答性自動控制系統(tǒng)) 采用實時列車行

50、走模擬的預測控制型運轉整理 支援機能 確實傳遞時刻表的變更（指令傳遞機能) 維護管理系統(tǒng) 運輸計劃系統(tǒng) 沿線監(jiān)視系統(tǒng) 運行管理系統(tǒng) 電力管理系統(tǒng) 設備管理系統(tǒng) 維護計劃支援系統(tǒng) 維護作業(yè)系統(tǒng) 站內(nèi)進路控制系統(tǒng) 車載傳遞系統(tǒng) 提供事故信息 向顧客提供細致入微的指南服務COSMOS運行管理系統(tǒng)的特征2022/7/20 *101接觸網(wǎng)關鍵技術 高速鐵路對接觸網(wǎng)的要求 接觸網(wǎng)關鍵技術 接觸線 無交叉線岔受電弓配套技術 電分相 運行管理高速鐵路的特點及要求高速鐵路的特點列車速度非?？?，密度與負荷特別大 受電弓的上下振動與左右晃動劇烈接觸線抬升量比常速鐵路高 高速鐵路對接觸網(wǎng)的要求機械結構具有穩(wěn)定性和足夠

51、的彈性 在高速運行時保證電力機車正常取流設備及零件應具有很強的耐磨性和抗腐蝕能力 盡量延長設備的使用年限設備結構盡量簡單 便于施工，有利于運營和維修對地絕緣好，安全可靠2022/7/20 *103接觸線接觸線的相關情況在高速運行時，如果離線，則會產(chǎn)生電火花、拉弧、事故大電流，從而使接觸導線的溫度急劇升高，磨耗工作面處于局部過熱狀態(tài)而發(fā)生軟化，造成強度和表面硬度下降，使磨耗加快、使用壽命縮短；高溫強度低而發(fā)生斷線弓網(wǎng)事故對接觸線的要求高導電率 良好的受流性耐熱性好 抗軟化溫度高耐磨性好抗拉強度高抗大氣腐蝕性能好線膨脹系數(shù)小2022/7/20 *104接觸線材料 純銅接觸線(硬銅接觸線) 鋁合金接

52、觸線 銅合金接觸線銅合金接觸導線綜合性能優(yōu)異，在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中占主導地位，但是存在著高強度與高導電率之間的矛盾。 復合接觸線以銅為基體的復合接觸線是目前的熱點和發(fā)展方向2022/7/20 *105一些高速電氣化鐵路接觸線的性能接觸線材料速度km/h國別抗拉強度MPa導電率%IACS銅240日本34097.0銅300法國35897.0銅銀250德國39596.5銅銀140中國36596.6銅銀錫180中國367.596.0銅錫350法國537.577.6銅鎂330德國50368.1銅鋼300日本65560.2銅鋼300日本49381.1鋁鋼370日本35046.52022/7/20 *106

53、無交叉線岔受電弓配套技術采用側線接觸線與正線接觸線無交叉式的平面布置結構，即在鐵路線路道岔上方的側線接觸線，始終保持與在正線線路上運行的機車受電弓不接觸對于反位運行有嚴格限制，在反位方向只能以不高于45km/h的速度通過；反位運行時可能發(fā)生弓網(wǎng)故障，需要對受電弓進行適當改造2022/7/20 *107電分相器件式電分相對電力機車受電弓產(chǎn)生很大沖擊目前大多采用錨段關節(jié)式電分相來消除此問題，這種關節(jié)式電分相一般由兩個絕緣錨段關節(jié)和一段接觸網(wǎng)中性區(qū)組成但要求多個受電弓之間滿足嚴格的限制條件否則很有可能產(chǎn)生相間短路。目前只有要求機車乘務員頻繁進行一系列操作來避免事故發(fā)生；這樣大大增加乘務員的工作強度，

54、實際運行中該故障已多次發(fā)生2022/7/20 *108雙中性段關節(jié)式電分相技術兩臺機車重聯(lián)運行，不論其受電弓間距多少，不會造成兩相短路。大大減少電動車組受電弓同時升弓運行時的短路可能。雙中性段關節(jié)式電分相，其無電區(qū)長度未增加，但是比目前的電分相多了一處空氣絕緣間隙，對機車多弓運行限制條件大大減少。適合于我國高速電氣化鐵路借鑒。2022/7/20 *109同相供電與自動過分相技術研究對于客運專線，列車速度較高，分相環(huán)節(jié)成為制約列車運行速度的主要障礙。因此自動過分相技術成為解決這一問題的重要途徑。應該對研究和運行了幾十年的自動過分相技術進行總結和提高，使之在高速鐵路得到應用。一相供電無需電分相環(huán)節(jié)

55、，不會影響列車速度，因此借助電力電子技術的同相供電研究十分必要。2022/7/20 *110運行管理西歐典型的供電段全員勞動生產(chǎn)率約8.5條km/人每接觸網(wǎng)工負責約15條km的檢修任務我國某供電段全員勞動生產(chǎn)率僅為0.97條km/人每接觸網(wǎng)工負責檢修約2.0條km某鐵路局全局供電部門全員勞動生產(chǎn)率約為0.98條km/人每接觸網(wǎng)工平均負責檢修1.9條km2022/7/20 *111高速鐵路牽引供電系統(tǒng)關鍵技術 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點 國外的高速鐵路牽引供電系統(tǒng) 國內(nèi)的高速鐵路牽引供電系統(tǒng) 電能質量問題 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點機車牽引電流大，牽引供電系統(tǒng)供電功率大供電臂中負荷電流波動大列車

56、速度高，列車通過供電臂時間短牽引供電系統(tǒng)應適應高速列車采用再生制動工況 為了滿足高速鐵路的運行要求，牽引供電系統(tǒng)應具備高度的可靠性、周密的安全性、完善的自檢性和靈活的自適應性2022/7/20 *113 高速鐵路要求接觸網(wǎng)受流質量高，分段和分相點數(shù)量少。目前各國大多采用自耦變壓器（AT）供電方式和帶回線的直接（RT）供電方式。 AT供電方式： 日本，法國RT供電方式： 德國，意大利，西班牙國外高速鐵路牽引供電方式2022/7/20 *114 牽引變壓器接線型式對牽引供電系統(tǒng)和工程投資起決定性的影響，不同類型的牽引變壓器對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的不平衡影響。日本采用斯科特接線和變形伍德橋接線三相變壓器

57、法國、德國、意大利和西班牙采用單相變壓器國外高速鐵路牽引變壓器接線型式2022/7/20 *115比利時高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)2022/7/20 *116哈大線高速鐵路牽引供電系統(tǒng) 哈大線是我國首次系統(tǒng)引進德國先進技術、設備和運營管理模式的工程建設項目。哈大線全線采用全并聯(lián)帶回流線的直接供電方式。接觸網(wǎng)供電方式采用的是全并聯(lián)供電，這種方式可以有效延長在直供方式下的供電臂長度，減少變電所數(shù)量。 2022/7/20 *117秦沈客運專線牽引供電系統(tǒng)秦沈客運專線是我國目前高速電氣化鐵路技術層次最高，創(chuàng)新內(nèi)容最多的標志性工程。在秦沈客運專線的建設中采用了不少新技術:采用單工頻交流制，直供帶回流線供電方

58、式采用我國自行研制的牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了牽引變電所的無人值守、遠動控制和自檢自診斷功能，提高了牽引供電的安全性、抗干擾性和可靠性。2022/7/20 *118電能質量問題 在保證系統(tǒng)安全可靠的前提下，有針對性地采用無功補償和諧波抑制措施，降低網(wǎng)損和電壓損耗，提高電壓水平，改善電能質量，是牽引供電系統(tǒng)運行和發(fā)展過程中所必須遵循的原則。 2022/7/20 *119無功補償電氣化鐵道普遍在牽引變電所27.5kv側安裝并聯(lián)電容器補償裝置，但存在電容器僅能補償固定無功功率，不能連續(xù)平滑自動調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性較差等缺點。靜止型動態(tài)無功補償裝置（SVC） 能快速、平滑地調(diào)節(jié)容性和感性無功功率，以實現(xiàn)動態(tài)補償和提供快速電壓調(diào)整。實際應用中，SVC離不開具有時滯特性的大容量儲能元件，不能做到瞬時無功控制。靜止無功功率發(fā)生器（SVG） SVG比SVC的調(diào)節(jié)速度更快、運行范圍更寬、所用電抗器和電容器的容量也大為降低，是動態(tài)無功補償裝置發(fā)展的重要方向。2022/7/20 *120電力濾波無源濾波 吸收諧波源產(chǎn)生的諧波電流，抑制了諧波污染。運行過程中，它和諧波源并聯(lián)，除了濾波作用外還可兼顧無功補償?shù)男枰Ｑb置結構簡單，維護方便，得到了廣泛的應用。有源濾波同時補償諧波和無功功率，補償無功時連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)動態(tài)補