試論高速鐵路(通信1503班-章文劍)

試論高速鐵路一、內(nèi)容提要為了滿足日益增長的客運和旅客運輸服務質(zhì)量要求,高速鐵路建設近年來開始打開。鐵路客站是一輛客運火車交通樞紐還原、提供安全、舒適、便捷的服務,其主要目標是旅客,這是最重要的層面之一鐵路運輸。本文從系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能，技術，組成等多方面進行了分析。二、關鍵1>中國高速鐵路概況與未來發(fā)展2>高速鐵路線路3>高速鐵路車站4>高速鐵路公司動車組5>高速鐵路信號技術6>GSM-R無線通信技術7>高速鐵路牽引供電系統(tǒng)8>高速鐵路行車組織一、中國高速鐵路概況與未來發(fā)展中國的高速鐵路的建設始于1999年所興建的秦沈客運專線。經(jīng)過10多年的高速鐵路建設和對既有鐵路的高速化改造，中國目前已經(jīng)擁有全世界最大規(guī)模以及最高運營速度的高速鐵路網(wǎng)。截止2010年10月底，中華人民共和國國內(nèi)運營時速200公里以上的高速鐵路運營里程已經(jīng)達到7431公里。我國高速鐵路發(fā)展規(guī)劃，是2004年經(jīng)國務院批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》確定的。2008年，國家根據(jù)我國綜合交通體系建設的需要，對《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》進行了調(diào)整。目前，中國是世界上高速鐵路發(fā)展最快、系統(tǒng)技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運營速度最高、在建規(guī)模最大的國家。一、中國高速鐵路的創(chuàng)新為實現(xiàn)建設世界一流高速鐵路的宏偉目標，中國鐵路大力推進體制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、技術創(chuàng)新。中國鐵路在體制創(chuàng)新方面，創(chuàng)建了合資建路的嶄新模式。鐵道部與31個省市自治區(qū)簽訂了加快鐵路建設的戰(zhàn)略合作協(xié)議，新線建設項目基本上都是與地方政府或戰(zhàn)略投資者合資，廣泛吸引各方面資金投資鐵路建設，形成了集全社會之力建高鐵、推進鐵路現(xiàn)代化的生動局面。中國鐵路在管理創(chuàng)新方面，充分發(fā)揮我國鐵路路網(wǎng)完整、運輸集中統(tǒng)一指揮的優(yōu)勢，統(tǒng)籌利用鐵路內(nèi)外的各方面科研力量和人力資源，形成強大合力。在鐵路建設中，無論是工程管理部門，還是設計、施工、監(jiān)理單位，都協(xié)調(diào)行動，組織起了強大的工程建設隊伍；在技術裝備制造中，無論是運營單位，還是制造企業(yè)、科研院所，都統(tǒng)一步調(diào)，形成了強大的研發(fā)制造體系。這種科學高效的管理模式，大大提高了我國高速鐵路網(wǎng)建設的效率和效益。中國鐵路在技術創(chuàng)新方面，我們瞄準世界最先進水平，把原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新有機結(jié)合起來，立足于提高自主創(chuàng)新能力，統(tǒng)一組織，形成一個“拳頭”，堅持整個鐵路技術創(chuàng)新體系一盤棋，在引進和掌握先進技術的基礎上，統(tǒng)一搭建了我國高速鐵路的技術平臺，走出了一條鐵路自主創(chuàng)新的成功之路。我國高速鐵路的工程建造技術、高速列車技術、列車控制技術、客站建設技術、系統(tǒng)集成技術、運營維護技術不僅達到了世界先進水平，而且形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速鐵路成套技術體系。二、中國高速鐵路現(xiàn)狀與未來經(jīng)過幾年的不懈努力，目前，中國大陸投入運營的高速鐵路已達到6920營業(yè)公里。其中，新建時速250～350公里的高速鐵路有4044營業(yè)公里；既有線提速達到時速200～250公里的高速鐵路有2876營業(yè)公里。我國高速鐵路運營里程居世界第一位。正在建設中的高速鐵路有1萬多公里。目前，我國高速鐵路運營狀況總體很好。二、高速鐵路線路2004年《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》提出，到2020年，全國鐵路營業(yè)里程達到10萬公里，主要繁忙干線實現(xiàn)客貨分線，建設高速鐵路1.2萬公里以上。2008年修訂的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃（2008年調(diào)整）》確定到2020年，全國鐵路營業(yè)里程達到12萬公里以上，建設高速鐵路1.6萬公里以上。2011年《十二五規(guī)劃》提出，建成“四縱四橫”客運專線，建設城市群城際軌道交通干線，建設蘭新鐵路第二雙線、鄭州至重慶等區(qū)際干線，基本建成快速鐵路網(wǎng)，營業(yè)里程達到4.5萬公里，基本覆蓋50萬以上人口城市?？瓦\專線其他普速鐵路按中長期鐵路規(guī)劃，中國大陸的高速鐵路網(wǎng)至少包括了5種類型的線路：“四縱四橫”客運專線、城際客運系統(tǒng)、經(jīng)提速改造后的既有線、完善路網(wǎng)布局和西部開發(fā)性新線，以及海峽西岸鐵路。四縱四橫中國大陸“四縱四橫”客運專線是指省會城市及大中城市間的長途高速鐵路。中國中長期鐵路規(guī)劃中，到2020年中國的四縱四橫客運專線網(wǎng)絡全長將達到16000公里。“四縱”客運專線即:一是北京～上?？瓦\專線,包括蚌埠～合肥、南京～杭州客運專線,貫通京津至長江三角洲東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū);二是北京～武漢～廣州～深圳客運專線,連接華北和華南地區(qū);三是北京～沈陽～哈爾濱(大連)客運專線,包括錦州～營口客運專線,連接東北和關內(nèi)地區(qū);四是上海～杭州～寧波～福州～深圳客運專線,連接長江、珠江三角洲和東南沿海地區(qū)?！八臋M”客運專線。一是徐州～鄭州～蘭州客運專線,連接西北和華東地區(qū);二是杭州～南昌～長沙～貴陽～昆明客運專線,連接西南、華中和華東地區(qū);三是青島～濟南～石家莊～太原客運專線,連接華北和華東地區(qū);四是南京～武漢～重慶～成都客運專線,連接西南和華東地區(qū)。城際高鐵以前的城際鐵路包括高鐵和快鐵，《城際鐵路設計規(guī)劃2014年》規(guī)定將來的時速不高于200公里，因此將來新建的城際鐵路都不屬于高鐵而屬于快鐵。城際客運系統(tǒng)是指建設于各都市圈內(nèi)部，尤其是人口稠密地區(qū)（如環(huán)渤海地區(qū)、珠江三角洲、長江三角洲等地區(qū)）的短途高速鐵路，線路長度一般在500公里以下。一部分線路的時速可以達到200～250公里，例如青煙威榮城際鐵路，另外一部分線路的時速可以達到350公里以上，例如京津城際鐵路。西部新線總體上，中國西部是建設快速鐵路為主，建設高速鐵路為次。這些線路是以擴大中國西部鐵路網(wǎng)為主，以適應西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，規(guī)劃建設的41000公里的高速鐵路，主要規(guī)劃在四川、重慶、廣西、甘肅、陜西、新疆等西部省市。這些線路主要為客貨混行鐵路，也有部分客運專線。由于中國西部地區(qū)經(jīng)濟相對落后，而且西南地區(qū)四川、重慶、貴州、西藏等?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）地理條件復雜導致修筑難度較大，因此建設進度較慢。三、高速鐵路車站鐵路部門辦理客、貨運輸業(yè)務和列車技術作業(yè)的場所，俗稱火車站。按作業(yè)性質(zhì)，一般可分為客運站、貨運站和客貨運站。按技術作業(yè)分為編組站、區(qū)段站和中間站。一般車站以一項業(yè)務和一項作業(yè)為主，兼辦其他業(yè)務和作業(yè)。有的車站同時辦理幾項主要業(yè)務和作業(yè)。鐵路車站客運站主要辦理售票、行李包裹運送、隨身攜帶品寄存、旅客上下車等客運業(yè)務，以及旅客列車終到、始發(fā)、技術檢查等行車工作和客車整備等作業(yè)。客運站的主要設備有:站房、站臺、到發(fā)線等。辦理大量始發(fā)、終到旅客列車的客運站，還設置供客車檢修、清洗等作業(yè)用的客車整備場?？瓦\站按布置圖型可分為通過式、盡頭式和混合式。通過式客運站的正線和到發(fā)線是貫通的，站房一般設在鐵路的一側(cè)(圖1a);盡頭式客運站的到發(fā)線是盡頭的,站房可設在到發(fā)線終端或一側(cè)(圖1b);混合式客運站是通過式和盡頭式兩種形式的結(jié)合。貨運站主要辦理貨物承運、交付、裝卸以及貨物列車到發(fā)、車輛取送等作業(yè)的車站。主要設備有:貨物列車到發(fā)線、編組線、牽出線和貨場(見鐵路貨場)等。貨運站的布置圖型有通過式和盡頭式。一般中小型貨運站多采用通過式。大型貨運站多采用盡頭式?？拓涍\站同時辦理客、貨運業(yè)務，視其業(yè)務量大小和是否進行列車和車輛的技術作業(yè)，配置相應的設備。編組站專門辦理大量貨物列車編組、解體和列車、車輛技術作業(yè)的車站。主要設備有到發(fā)線(場)、調(diào)車線(場)、駝峰、牽出線以及機務段和車輛段等。區(qū)段站設在鐵路牽引區(qū)段分界處的車站，主要辦理列車機車換掛、技術檢查以及區(qū)段零擔摘掛列車、小運轉(zhuǎn)列車的改編等作業(yè)。主要設備有:到發(fā)線、調(diào)車線、牽出線、機務段、車輛段以及其他有關設備。布置圖型按上、下行到發(fā)場相互位置可分為橫列式和縱列式兩種。車站鐵路中間站主要辦理列車會讓(單線鐵路)和越行(雙線鐵路)作業(yè)的車站。技術作業(yè)有:列車到發(fā)、會讓和零擔摘掛列車調(diào)車等。主要設備有到發(fā)線、貨物線、牽出線和旅客乘降設備等。通常采用的中間站布置圖型如圖4。此外，還有專為工礦企業(yè)服務的工業(yè)站，鐵路與專用鐵道銜接的聯(lián)軌站,為港口水陸聯(lián)運服務的港灣站,本國鐵路與外國鐵路銜接的國境站，在不同軌距鐵路聯(lián)結(jié)處辦理旅客換乘、貨物換裝或客、貨車輛換輪的換裝站等。四、高速鐵路動車組簡單說就是每個車廂都帶動力。傳統(tǒng)的火車是由機車（火車頭）帶動列車前行，機車驅(qū)動輪有限，如果盲目提高功率將造成驅(qū)動輪與鋼軌之間打滑。動車組把驅(qū)動電機分散做到列車的每一個車輪下，加速時各個車輪均勻出力，不但提高了牽引力，而且由于采用多組小型電機分散布置，減小了制造難度。動車組其實早就有，我國70年代投入運用的北京地下地道列車就是動車組。高鐵速度劃分（1）常速100~120km/h（2）中速120~160km/h（3）準高速160~200km/h（4）高速200~400km/h（5）超高速＞400km/h動車組優(yōu)點（1）動車組在兩端都有駕駛室，大為加快運轉(zhuǎn)的速度。（2）動車組可以容易組合成長短不同的列車。其中動力分散的動車組優(yōu)點特別明顯：①動力效率較高，特別是在斜坡上，動車組車卡的重量放置在各個帶動力的車輪上，而不會成為拖在機車后面無用的負重。②因為同樣的原因，動車組上的動力軸對路軌黏著力的要求較低，每軸的載重亦較少。因此選用動車組的高速鐵路路線，對路線的土木工程及路軌的要求都較為低。③電力動車組因為有較多的電動機，所以再生制動能力良好。對于停站較多的近郊通勤鐵路、地下鐵路，該優(yōu)點特別明顯。④因為動車組運轉(zhuǎn)快、占地小，行走市郊的通勤鐵路很多都是動車組。輕便鐵路、地下鐵路使用的亦幾乎全是動車組。五、高速鐵路信號技術無線通信技術在高速鐵路信號系統(tǒng)中的應用1、微機聯(lián)鎖無線通信技術在微機聯(lián)鎖方面運用的可行性還需進一步研究，但ATCS中提出，可以將檢測到的道岔、信號機閉鎖狀態(tài)發(fā)送給主控中心，并利用道旁接口單元來接收主控中心的控制命令，以實現(xiàn)控制一組道岔、信號機動作的目的。另外道旁接口單元可以利用無線信道聯(lián)系控制中心，通過電纜連接現(xiàn)場設備，從而檢測并控制一些輔助的子系統(tǒng)。目前看來，無線通信技術用于微機聯(lián)鎖的現(xiàn)場設備可能會增加一些投資，且大型站場道岔眾多，干擾較大，但還是具有較好的發(fā)展前景。2、集中調(diào)度在調(diào)度集中系統(tǒng)中，調(diào)度中心職要根據(jù)車站到發(fā)線占用情況和區(qū)段內(nèi)閉塞分區(qū)大概了解列車運行的狀況，并根據(jù)得到的信息排列進路。但利用TBS，控制系統(tǒng)就能夠準確的了解列車運行的位置、速度，并根據(jù)沿線的信號系統(tǒng)情況發(fā)送列車控制命令，保證列車在最短的實踐間隔內(nèi)高速、安全、穩(wěn)定的運行。無線通信技術賦予列車與控制中心的雙線數(shù)據(jù)通信，給列車的運行帶來了很大的方便，且實現(xiàn)了行車指揮自動化。3、中繼器在高速鐵路的實際運行中，我不可能在所有的高速鐵路中都設這無線通信基站，這樣不但增加了設備投資，還使無線通信鐵路信號系統(tǒng)失去了存在的真正意義。有了中繼器，基站就可以通過中繼器接受和發(fā)送一些射頻信號，從而使基站不僅可以管理基站區(qū)域范圍內(nèi)的站區(qū)，還能夠?qū)⒐芾碇欣^器管理的一些車輛和線路。4、提高平交道口的通過效率為了提高平交道口的防護能力和和通過效率，防止由于無線設備故障造成不必要的損失，主控中心按照時間間隔不斷的查詢道口的運行狀態(tài)，并將查詢信息及時反饋給接近道口的列車。另外主控中心通過接收的列車位置、速度信息，可以計算列車通過道口的時間，并根據(jù)實際情況設定列車的最大允許速度和列車運行線路參考。這樣，列車通過平交道口就有了安全保障，而且還大大提高了道口的通過效率。5、加強維修處防護在高速鐵路某路段需要進行維修時，維修部門可以通過移動終端將維修點輸入到系統(tǒng)中，通過主控中心的傳送，列車就可以很好的了解路段情況。在實際的運行中，列車可以根據(jù)了解到的維修點信息對列車進行操作，另外在列車接近維修點事，移動終端接受到地面系統(tǒng)的警報信號，以保證列車能夠及時在維修段之前停車。六、GSM-R無線通信技術GSM-R中文名：綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)外文名：GlobalSystemforMobileCommunications-Railway簡稱：GSM-R頻段：上行885-889MHz，下行930-934MHz類型：移動屬于專用移動通信的一種，專用于鐵路的日常運營管理，是非常有效的調(diào)度指揮通信工具。GSM-R(GlobalSystemforMobileCommunications-Railway或GSM-Railway)系統(tǒng)是專門為鐵路通信設計的綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)。它在GSMPhase2+的規(guī)范協(xié)議的高級語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優(yōu)先級搶占和強拆業(yè)務的基礎上，加入了基于位置尋址和功能尋址等功能，適用于鐵路通信特別是鐵路專用調(diào)度通信的需要。主要提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、區(qū)段養(yǎng)護維修作業(yè)通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能，可為列車自動控制與檢測信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務。4MHz。GSM-R系統(tǒng)包括網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運行和業(yè)務支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和終端設備等四個部分。其中，網(wǎng)絡子系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（SSS）、移動智能網(wǎng)（IN）子系統(tǒng)和通用分組無線業(yè)務（GPRS）子系統(tǒng)。GSM-R系統(tǒng)采用主從同步方式，TMSC、MSC、HLR、SCP等設備應就近從BITS設備中獲取定時信號，MSC至BSS間的G數(shù)字鏈路應兼作同步鏈路使用，BSS從MSC獲取同步時鐘信號，也可從就近的BITS設備或SDH設備提取同步時鐘信號。GSM-R傳輸系統(tǒng)指的是為GSM-R系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的連接提供通道的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，包括GSM-R系統(tǒng)為提供基本服務所必需的傳輸配套單元，如傳輸光、電纜和傳輸設備，但不包括直放站遠端機和近端機之間的連接通道，也不包括天饋線等連接。列車無線通信：運行列車上的人員對地面的調(diào)度員或其他人員進行的通信。它包括列車無線調(diào)度電話和列車旅客無線電話。列車無線調(diào)度電話：調(diào)度員對沿線運行的機車進行調(diào)度指揮的無線電話。中國鐵路的列車無線調(diào)度電話，用于調(diào)度員、車站值班員對沿線行駛的列車司機、運轉(zhuǎn)車長進行調(diào)度指揮。鐵路沿線的車站以帶狀分布在全國各地，各車站設置小功率無線電臺和轉(zhuǎn)接裝置，機車上配有無線電臺和控制盒。調(diào)度員通過有線或無線電路與車站電臺（或固定電臺）接續(xù)，然后再由車站電臺（或固定電臺）與其場強覆蓋區(qū)內(nèi)機車電臺用無線信道接通，從而構(gòu)成調(diào)度員與司機之間和車站值班員與司機之間相互通話。列車無線調(diào)度電話使用150MHz和400MHz頻段，頻道間隔為25kHz,在運輸業(yè)務不繁忙的區(qū)段采用單工通信方式，雙方使用同一頻率，交替地進行收發(fā)通話。這種制式具有組網(wǎng)靈活，設備簡單等特點。在鐵路運輸日趨繁忙區(qū)段，無線電話使用量不斷增多的情況下，為了迅速可靠地接續(xù)，現(xiàn)在世界各國陸續(xù)使用不同頻率進行發(fā)射和接收的雙工或半雙工通信方式。采用音頻組合式或數(shù)字編碼式的選擇呼叫，并附有緊急呼叫功能和發(fā)送調(diào)度命令及各種指令信息的功能。列車無線調(diào)度電話覆蓋區(qū)域的劃分有兩種形式：一是用于車流密度小、運輸不繁忙區(qū)段的大區(qū)域方式；一是用于車流密度大、運輸繁忙區(qū)段的小區(qū)域方式。此外，由于超高頻頻段的電波難以在隧道內(nèi)傳播，因此，早期采用平行波導線感應傳播方式,但這種方式傳輸場強不均勻，常因絕緣不良,引起衰耗增加。特別是在電力牽引區(qū)段，會感應出很高的干擾電壓，危及維修人員的安全。后來，許多國家使用漏泄同軸電纜，這種電纜在是同軸管外導體上開設一系列的槽孔或隙縫，使電纜中傳輸?shù)碾姶挪ǖ牟糠帜芰繌牟劭字新┬沟窖鼐€空間，場強衰減較均勻而無起伏，易為接收設備所接收。這種漏泄電纜傳輸頻段較寬，既能通話，又能傳輸各種數(shù)據(jù)信息。在長隧道地區(qū)，由于漏泄電纜衰耗較大，需要在隧道內(nèi)裝設中繼器，用以補償傳輸損耗，中繼器需遠距離供給電源。列車旅客無線電話旅客利用列車上的無線電公用設備，通過沿線設置的地面無線電設備和轉(zhuǎn)接裝置，經(jīng)過交換設備，即可與市話網(wǎng)接通有關用戶，或經(jīng)長途線路傳輸與遠距離用戶通話。站內(nèi)無線通信：供鐵路站場內(nèi)進行作業(yè)指揮以及業(yè)務聯(lián)系用的一種無線通信。主要有客、貨運站無線電話和編組站無線電話?？?、貨運站無線電話主要用于貨運人員間運營作業(yè)和裝卸作業(yè)，以及旅客運輸業(yè)務人員間的通信聯(lián)絡。編組站無線電話：供編組站的到達場、編組場和出發(fā)場等各類作業(yè)人員如調(diào)車員、列車車輛檢修員、鐵鞋制動員、車號員、接發(fā)列車值班員以及在專用線上進行調(diào)車作業(yè)等的流動人員按各自不同的系統(tǒng)進行通信聯(lián)絡。根據(jù)作業(yè)性質(zhì)和不同的需要分為十幾個獨立的無線通信系統(tǒng)，組成小區(qū)域通信網(wǎng)。在車輛間流動作業(yè)的人員使用的無線電話，由于電波傳播受車輛、人體、便攜式電臺的天線高度和屏蔽效應等影響，因此應選用最佳通話頻段。調(diào)車、檢車等作業(yè)人員使用的便攜式電話機具有體積小、耗電少、重量輕、可靠性高等特點，并能滿足防雨、防沖擊和全天候要求。1、車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息的傳送功能車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息對鐵路運輸管理和行車安全具有重要的意義，它可通過基于GSM-R電路交換技術的數(shù)據(jù)采集傳輸應用系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用GPRS方式來實現(xiàn)。2、調(diào)度命令傳送功能鐵路調(diào)度命令是調(diào)度所里的調(diào)度員向司機下達的書面命令，它是列車行車安全的重要保障。采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道傳輸調(diào)度命令無疑將加速調(diào)度命令的傳遞過程，提高工作效率。3、列車尾部裝置信息傳送功能將尾部風壓數(shù)據(jù)反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統(tǒng)，可以方便地解決尾部風壓數(shù)據(jù)傳輸問題。4、調(diào)車機車信號和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能提供調(diào)車機車信號和監(jiān)控信息傳輸通道，實現(xiàn)地面設備和多臺車載設備間的數(shù)據(jù)傳輸，并能夠存儲進入和退出調(diào)車模式的有關信息。5、列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能采用GSM-R通信系統(tǒng)實現(xiàn)車地間雙向無線數(shù)據(jù)傳輸，提供車地之間雙向安全數(shù)據(jù)傳輸通道。6、區(qū)間移動公務通信在區(qū)間作業(yè)的水電、工務、信號、通信、供電、橋梁守護等部門內(nèi)部的通信，均可以使用GSM-R作業(yè)手持臺，作業(yè)人員在需要時可與車站值班員、各部門調(diào)度員或自動電話用戶聯(lián)系。緊急情況下，作業(yè)人員還可以呼叫司機，與司機建立通話聯(lián)絡。7、應急指揮通信話音和數(shù)據(jù)業(yè)務應急通信系統(tǒng)是當發(fā)生自然災害或突發(fā)事件等影響鐵路運輸?shù)木o急情況時，在突發(fā)事件現(xiàn)場與救援中心之間，以及現(xiàn)場內(nèi)部采用GSM-R通信系統(tǒng)，建立語音、圖像、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。七、高速鐵路牽引供電系統(tǒng)電氣化鐵路的組成由于電力機車本身不帶原動機：需要靠外部電力系統(tǒng)經(jīng)過牽引供電裝置供給其電能：故電氣化鐵路是由電力機車和牽引供電系統(tǒng)組成的。牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分組成：所以人們又稱電力機車、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的三大元件。一、電力機車；一，工作原理電力機車靠其頂部升起的受電弓和接觸網(wǎng)接觸獲取電能。電力機車頂部都有受電弓：由司機控制其升降。受電弓升起時：緊貼接觸網(wǎng)線摩擦滑行：將電能引入機車：經(jīng)機車主斷路器到機車主變壓器：主變壓器降壓后：經(jīng)供電裝置供給牽引電動機：牽引電動機通過傳動機構(gòu)使電力機車運行。二，組成部分電力機車由機械部分(包括車體和轉(zhuǎn)向架)、電氣部分和空氣管路系統(tǒng)構(gòu)成。車體是電力機車的骨架：是由鋼板和壓型梁組焊成的復雜的空間結(jié)構(gòu)：電力機車大部分機械及電氣設備都安裝在車體內(nèi)：它也是機車乘務員的工作場所。轉(zhuǎn)向架是由牽引電機把電能轉(zhuǎn)變成機械能：便電力機車沿軌道走行的機械裝置。它的上部支持著車體：它的下部輪對與鐵路軌道接觸。電氣部分包括機車主電路、輔助電路和控制電路形成的全部電氣設備：在機車上占的比重最大：除安裝在轉(zhuǎn)向架中的牽引電機之外：其余均安裝在車頂、車內(nèi)、車下和司機室內(nèi)?？諝夤苈废到y(tǒng)主要執(zhí)行機車空氣制動功能：由空氣壓縮機、氣閥柜、制動機和管路等組成三，分類干線電力牽引中：按照供電電流制分為~直流制電力機車和交流制電力機車和多流制電力機車。交流機車又分為單相低頻電力機車(25Hz或162/3Hz)和單相工頻(50Hz)電力機車。單相工頻電力機車：又可分為交--直傳動電力機車和交—直—交傳動電力機車。二、牽引變電所牽引變電所的主要任務是將電力系統(tǒng)輸送來的110kV三相交流電變換為27.5；或55，kV單相電：然后以單相供電方式經(jīng)饋電線送至接觸網(wǎng)上：電壓變化由牽引變壓器完成。電力系統(tǒng)的三相交流電改變?yōu)閱蜗啵菏峭ㄟ^牽引變壓器的電氣接線來實現(xiàn)的。牽引變電所通常設置兩臺變壓器：采用雙電源供電。以提高供電的可靠性。變壓器的接線方式目前采用的有三相Yd11接線：單相V/V接線：單相接線以及三相-兩相斯科特變壓器。牽引變電所還設置有串聯(lián)和并聯(lián)的電容補償裝置：用以改善供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量：減少牽引負荷對電力系統(tǒng)和通信線路的影響。三、牽引供電回路電力牽引供變電系統(tǒng)是指從電力系統(tǒng)接受電能：通過變壓：變相后：向電力機車供電的系統(tǒng)。牽引供電回路是由牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、電力機車、鋼軌、地或回流線構(gòu)成。另外還有分區(qū)亭、開閉所、自耦變壓器站等。一，開閉所；SSP，電力牽引系統(tǒng)中的開閉所：實際上是起配電作用的開關站開閉所就是高壓開關站：實際上從嚴格意義上講是“高壓配電”站：僅僅起配電作用：實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電、雙路互投等功能。當樞紐地區(qū)的供電：分為“由里向外供”和“由外向里供”兩種方式：前者在樞紐內(nèi)設置牽引變電所。后者在樞紐內(nèi)不設牽引變電所：為了增加樞紐地區(qū)供電的可靠性和縮小事故的影響范圍：一般設開閉所。AT供電方式時：供電臂較長：在供電臂中部也設開閉所。開閉所應有來自不同牽引變電所的；單線區(qū)段，或同一牽引變電所的不同饋線段；復線區(qū)段，的兩回進線。開閉所應盡量設置在樞紐地區(qū)的負荷中心處：以減少饋線的長度和饋線與接觸網(wǎng)的交叉干擾。二，分區(qū)亭；SP，為了增加供電的靈活性：提高運行的可靠性：在兩個牽引變電所的供電區(qū)間常加設分區(qū)亭。分區(qū)亭常用于牽引網(wǎng)為雙邊供電：或復線區(qū)段牽引網(wǎng)為單邊供電：但上下行接觸網(wǎng)在末端并聯(lián)時。這時：分區(qū)亭起到平時將兩個供電臂或上下行接2/11頁觸網(wǎng)聯(lián)絡起來的作用：這樣：當事故發(fā)生時：可縮小停電范圍和實現(xiàn)越區(qū)供電。三，自耦變壓器站電力牽引供電系統(tǒng)如采用自耦變壓器供電方式時：在沿線每隔10-15公里設置一臺自耦變壓器。設置時盡量將自耦變壓器設于沿鐵路的各站場上。同時：盡量與分區(qū)亭、開閉所合并：以便于運行管理。四，牽引網(wǎng)牽引網(wǎng)是由饋線、鋼軌回流線、接觸網(wǎng)組成的雙導線供電系統(tǒng)：完成對電力機車的送電任務。BT供電方式時：還要有回流線。AT供電供電方式時：還有正饋線和保護線。饋線~接在牽引變電所牽引母線和接觸網(wǎng)之間的導線：即將電能由牽引變電所引向電氣化鐵路。接觸網(wǎng)一種特殊的輸電線：架設在鐵路上方：機車受電弓與其磨擦受電?；亓骶€~牽引變電所處的橫向回流線：它將軌或與軌平行的其它導線與牽引變壓器指定端子相聯(lián)。分相絕緣器；電分相，串在接觸網(wǎng)上：目的是把兩相不同的供電區(qū)分開：并使機車光滑過渡：主要用在牽引變電所出口處和分區(qū)處。分段絕緣器；電分段，~分為縱向電分段和橫向電分段：前者用線路接觸網(wǎng)上：后者用于站場各條接觸網(wǎng)之間。通過其上的隔離開關將有關接觸網(wǎng)進行電氣連通或斷開：以保證供電的可靠性、靈活性和縮小停電范圍等。供電分區(qū)~正常供電時：由牽引變電所饋線到接觸網(wǎng)末端的一段供電線路：也稱為供電區(qū)。八、高速鐵路行車組織1、行車閉塞法通過相鄰車站，線路所、閉塞分區(qū)的設備或人為控制，使列車與列車相互間保持一定時空間隔，以保證列車運行安全的行車方法稱為行車閉塞法。2、動車組運行一、動車組制動系統(tǒng)具有操作靈活，作用靈敏可靠，制動減速快，動車組前后車輛制動，緩解一致。動車組在兩端頭車的司機室設有制動控制器，當轉(zhuǎn)動制動手柄時，同軸的凸輪組接通或斷開不同電接點從而形成制動指令，經(jīng)列車信息監(jiān)控系統(tǒng)傳送到每輛車的制動控制裝置，有制動控制裝置的制動控制單元運算，按制動控制規(guī)律控制EP閥電磁部，并經(jīng)中繼閥送出壓縮空氣到增壓氣缸，有基礎制動裝置完成制動作用，CRH2型高速動車組制動系統(tǒng)采用電氣指令是微機控制直通式電控制動，制動指令的接收，處理和電氣制動與空氣制動協(xié)調(diào)配合等，一般都是有微機來完成，動車組各車輛上的制動控制裝置由制動控制單元，EP閥，中繼閥，空重調(diào)整閥，緊急制動電磁閥等組成，載荷調(diào)壓裝置直接來自空氣簧空氣壓力，空氣彈簧壓力通過傳感器轉(zhuǎn)化為與車重相應的電信號，制動控制單元根據(jù)制動指令及車重信號計算出所需的制動力，并向電氣制動控制裝置發(fā)出制動信號，電氣制動控制裝置控制電氣制動產(chǎn)生作用，并將實際制動力的等值信號反饋到制動控制器，制動控制器進行計算，并把與計算結(jié)果相應的電信號送到中繼閥，中繼閥進行流量放大后，使制動缸獲得相應的壓力，拖車常用制動時，制動控制裝置的動作過程與動車的基本相同，但是因為沒有電氣制動，所有不必進行電氣制動與空氣制動的協(xié)調(diào)，所需制動力全部通過EP閥轉(zhuǎn)化為相應的空氣壓力信號，然后由中繼閥使制動缸產(chǎn)生相應的制動力。二、高速動車組具有動車制動能力，在正常制動過程中，應盡量發(fā)揮動力制動能力，以降低運行成本。4M4T的列車編組中T車采用全空氣制動方式，M車，T車基礎制動裝置均采用帶氣壓—油壓變換的增壓氣缸和油壓盤式制動裝置，另外，為減輕閘瓦的磨損，空氣制動采用延遲投入控制方式，制動控制采用1M1T的基礎制動力控制單元，在單元內(nèi)設置延遲充氣控制，系統(tǒng)對再生制動和空氣制動進行協(xié)調(diào)控制，當制動控制器檢測到所生產(chǎn)的制動力不足時，靠電一空聯(lián)合控制以空氣制動力進行補充。三、具有足夠的制動能力，保證高速動車組在規(guī)定的制動距離內(nèi)安全停車。動車組制動控制裝置針對于常用制動，快速制動，緊急制動，耐雪制動的制動指令，進行相應的制動動作的控制，1；常用制動的制動力分為7級控制，實用中使用次數(shù)最多，系統(tǒng)在制動時自動進行延遲充氣控制，M車上產(chǎn)生的電氣再生制動除滿足本車制動力要求外，多余制動力來代替T車的一部分制動力，T車不足時制動力由其空氣制動力補充，從而維持本動拖單元所需要的制動力，并實現(xiàn)和保持規(guī)定減速度。另外具有空重車載荷適應功能，按需變化制動力，維持一定的減速度。2；快速制動具有比常用制動高1.5倍的制動力，司機操作制動手柄時或動車組未能減速到在閉塞區(qū)間規(guī)定的出口速度時，控制裝置接受ATP，LKJ的指令發(fā)出快速制動動作。3；緊急制動時在緊急情況下動車組分離，總風壓力不足，制動手柄在取出位發(fā)出動作制動指令，緊急制動沒有空中車載和調(diào)節(jié)功能。4；輔助制動是制動控制裝置發(fā)生故障或制動指令線以及求援時使用，司機操作控制臺上的控制開關及TC車配電盤輔助開關便能發(fā)出動作，但與常用制動，快速制動不同，制動系統(tǒng)發(fā)出規(guī)定的制動力，于發(fā)出輔助制動時動車組的速度快慢有關。5；耐雪制動是防止下雪時雪塊混進與制動盤和閘片之間而專門設置的，此時活塞推出，輕輕的壓住，從而消除閘片和制動盤面之間的間隙，防止雪塊進入.該制動作用是在速