京沪高速铁路简介

京沪高速铁路简介铁道部高速铁路办公室2002年12月2一.高速铁路概况二.中国发展高速铁路的背景三.拟建的京沪高速铁路简况四.高速铁路的前期技术经济研究内容提要231.概述2.世界发展情况3.高速铁路的特点

一.高速铁路概况3一.高速铁路概况根据欧洲联盟执委会制订的96/48/EC指导性文件中对高速铁路的定义，高速铁路基础设施为： -速度等于或大于250km/h的新建线路， -速度达到200km/h等级的提速改造线路， -进行了提速改造，但由于地形、地貌或正 在规划城市等因素而对部分区段实施限速 的线路。类型：-轮轨接触技术（含摆式列车）

-磁悬浮技术：超导（日本）与 常导（德国）两类1.概述

4一.高速铁路概况非摆式车体技术：通常用于新建高速铁路或线路标准较高的既有铁路，最高运营速度为300km/h,试验速度达到515.3km/h，目前采用此种技术的国家有日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时等国，韩国、我国台湾省、英国、荷兰、澳大利亚、俄罗斯等正在建设和筹备的项目也采用该项技术。以日、法、德为代表既有一致性,又各有不同一致性:轨距、电气化、固定编组的动车组形式不同点:动力集中布置、动力分散布置轮轨接触技术5一.高速铁路概况摆式车体技术：轮轨接触技术

列车经过曲线时，使车体摆动来克服超高不足带来的乘坐舒适性较差的缺点，从而提高列车经过曲线时的速度限制，提高运营速度，减少建设投资。比较适合于既有线提速.目前在欧洲正在不断地扩大使用范围，美国也已采用。目前正在我国广深线上试运营的“新时速”列车即属这一类，运营速度可达到200km/h。6摆式列车的关键技术

刚性轮轴(传统)径向自导轮轴(摆式)径向自导轮轴减小车轮对轨道的作用力，将通过曲线时的运行速度提高30-50%。

车体倾摆以保证旅客的舒适度，最大倾摆角可以达到8度，补偿了70%的离心力。一.高速铁路概况7摆式列车技术

ABB公司研制开发的X2000摆式列车，1990年开始在瑞典铁路投入商业运营，最高速度达到200km/h。1993年7月创造了时速为275.7km/h的最高试验速度。一.高速铁路概况8摆式列车技术

1998年在我国广深铁路公司引进，开始了租赁运营。一.高速铁路概况9意大利Pendolino关键技术及ETR摆式列车市场占有率

一.高速铁路概况7无源辐射式转向架主动控制式转向架 Pendolino技术于20世纪70 年代开发完成投入应用，90年代，系列产品行销意大利、瑞士、…西班牙、捷克等9个国家，占世界主动倾摆列车62%的市场份额，目前投入运营、正在制造和已经签订合同的ETR摆式列车共计327列。11一.高速铁路概况磁悬浮：是正在试验中的一种未来交通工具，日本已经建成超导磁浮的18.4公里运行试验段，正在进行试验，最高速度达到550km/h;德国在试验线上的最高速度曾达到436km/h。磁悬浮技术10轮轨铁路与磁悬浮技术11一.高速铁路概况11轮轨系与磁悬浮在技术上的区别

在磁悬浮系统中,传统的轮轨功能由非接触式的悬浮和导向系统完成。轮轨系统磁悬浮系统导向推进推进支撑

悬浮一.高速铁路概况12轮轨系与磁悬浮系统的区别磁悬浮:动力部分安装于轨道上供电系统接触网轮轨系:动力部分配置在车体上

度坡坡度一.高速铁路概况13德国的常导磁悬浮列车推进导向悬浮一.高速铁路概况14

长定子线性电机的原理：将一个电机的定子部分切开，以平面直线形式伸展，并沿导轨侧面铺设。常导磁悬浮系统的主要部件一.高速铁路概况15导轨定子单元包电机绕组悬浮磁铁导向磁铁

磁悬浮系统的原理：利用车体上的常导电磁和导轨上强磁作用轨之间的吸引力,来保持车体悬浮和方向.常导磁悬浮列车的主要部件一.高速铁路概况16磁悬浮车辆推进的原理推进移动场

(导向槽)悬浮磁场

(车辆)

电缆线圈中的电磁行波推动着车辆沿导轨行进。一.高速铁路概况17磁悬浮系统的配置电源电源

开关(断开)

开关(断开)

开关(闭合)

开关(闭合)

导轨中的长定子线性电机被分成若干段，仅仅在有车的区段中开通线性电机。一.高速铁路概况18日本的超导磁悬浮试验列车一.高速铁路概况19超导式磁悬浮列车的原理

在导轨的两侧墙壁中装有“8”字线圈。当车载超导磁体低于线圈轴线以下几个厘米时，线圈中感应的电流可以使它临时具有电磁体的作用。下部的推斥力和上部的吸引力同时作用，保证了磁浮列车的正常悬浮。

安装于导轨墙壁两侧线圈相互连接，构成一个环。当运行中的磁浮列车出现了位置的偏移，环路中所产生的电流便在靠近车辆的一端产生相斥力，并在远离车辆的一端产生吸引力，以保证车辆始终在中心线位置运行。一.高速铁路概况20

供电系统向安装在导轨两侧的推进线圈提供三相交流电，产生移动磁场。移动磁场对车载超导磁体产生相吸和推斥的力，推动磁悬浮列车向前移动。超导磁浮系统利用磁体间的吸引力和排斥力向前推动车辆一.高速铁路概况21一.高速铁路概况速度能耗噪音投资与成本维护安全网络兼容性运量及运输能力等对轮轨与磁悬浮技术认识上的差别，主要在以下几方面：22一.高速铁路概况2.世界发展情况全世界投入运营的新建高速铁路约5435公里,其中：23日本新干线2175

公里法国TGV1520公里德国ICE796公里意大利ETR246

公里西班牙AVE471公里比利时142

公里24(km/h)2.世界发展情况轮轨接触技术速度的发展一.高速铁路概况24一.高速铁路概况25日本新干线路网规划：1971年日本通过了新干线整备法，规划7000公里的新干线路网日本新干线路网2000一.高速铁路概况欧共体高速铁路规划

欧洲联盟制订了2010年“泛欧高速网络”规划

2001年欧洲高速路网272010一.高速铁路概况欧共体高速铁路规划

欧洲联盟制订了2010年“泛欧高速网络”规划

-新建12500公里高速铁路线

-完成14000公里改建提速线路

-建设总长达2500公里的联络线

-总投资为2400亿欧洲货币单位282020一.高速铁路概况欧共体高速铁路规划

2020年形成联接西欧、提速改造北欧、东欧以及东南欧国家铁路的欧洲高速铁路网络291994年11月，我国开始对北京-上海之间建设1300公里的高速新线进行预可行性研究，我们正在争取尽快开始修建这条高速铁路。对高速铁路进行研究的国家和地区还有：欧共体14个成员国，美国，加拿大，英国，捷克，澳大利亚等。2.世界发展情况

正在研究高速铁路的国家一.高速铁路概况3031一.高速铁路概况3.高速铁路的特点(1).旅行时间短，人们开始改用时间来衡量距离0km300km1300kmA+

B

+

C3132一.高速铁路概况3.高速铁路的特点(2).运量大

目前高速列车最大载客量可达到1300人/列以上，开行密度可达到11列/小时。按照16小时/日运营计算，每天可以运送旅客20余万人。日本东海道新干线达日均37万人，最高日达73万人。

如按一架飞机可乘坐300-400人，两地飞行按20架/日计算，每日可运送旅客7-8千人。3233一.高速铁路概况3.高速铁路的特点(3).土地占用面积小37.5米13.8米铁路占地宽六车道高速公路占地宽

要完成一条高速铁路相同的运量，高速公路需要八车道.3334一.高速铁路概况3.高速铁路的特点(4).能源消耗低一人使用1kwh的能源，乘坐不同交通工具旅行的最长距离（km）3435一.高速铁路概况3.高速铁路的特点(5).对环境污染小各种不同运输方式每人-公里所产生的污染比较（高速铁路为1）3536一.高速铁路概况3.高速铁路的特点(6).外部运输成本低

国际铁路联盟2000年4月发布的报告称,1995年欧洲17国用于为环境保护和交通事故等所花费的外部运输成本为5300亿欧元，相当于这些国家当年GDP的7.8%。3637一.高速铁路概况(7)运行准时:日本新干线平均晚点不超过1分钟,西班牙AVE高速列车承诺，晚点5分钟退赔全部票款。(8)安全可靠:自1964年日本开通新干线，30多年来仅东海道新干线就已安全输送旅客30多亿人次，欧洲高速铁路已安全运送旅客5亿多人次，均未发生旅客死亡事故。(9)不受气候影响：由于装备了现代化的列车运行控制系统，保证列车在各种气候条件下的安全正点运行。(10)社会经济效益:(a)节约时间价值，(b)沿线经济的发展加快，(c)加速沿线城市化的发展速度。3.高速铁路的特点3738一.高速铁路概况德国运输部长M.维斯曼指出：在全欧范围内，“必须将更多的运量从公路转向铁路，这是解决运输困难的唯一途径”。法国国营铁路公司的一位前负责人讲：“Therailwaywillbethetransportmodeofthe21stcentury,ifitonlysurvivesthe20th”。一位德国专家称：“欧洲铁路的复兴，只能依靠高速铁路。在与航空和公路的激烈竞争中，只有高速铁路才能生存”。

由于高速铁路的以上几个方面特点，欧洲国家正在调整其运输政策：38二.中国高速铁路发展的背景39二.中国高速铁路发展的背景(1).全社会客运量成倍增长，铁路客运量长期徘徊，市场占有份额逐年下降.到2001年前保持在7%左右.（亿人)20%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%40二.中国高速铁路发展的背景

（２）客运周转量增长缓慢，与全社会周转量的增长形成明显反差,市场份额逐年下降，近年来铁路保持在36%左右120%100%80%60%40%20%0%41（亿人公里）二.中国高速铁路发展的背景（３）.全社会货运量快速增长，铁路货运量增长缓慢,市场份额逐年下降，近年来有所回升，保持在13%左右.（亿吨）20%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%42二.中国高速铁路发展的背景（４）铁路货运周转量的增长率低于全社会货运周转量的增长,市场份额有所下降，近年来铁路保持在32%左右.50%40%30%20%10%0%(亿吨公里)4344二、中国高速铁路发展的背景各种运输方式客货运的平均行(运)程

(公里）货运平均运程(年）44（年）客运平均行程(公里)二.中国高速铁路发展的背景1985年1990年1995年1997年全社会运距别客运量市场份额45二.中国高速铁路发展的背景各种运输方式的技术经济特性决定各自拥有难以取代的市场优势46二.中国高速铁路发展的背景铁路应继续发挥其中长途客运优势，并在中短途城市间和市郊旅客运输中有所作为；铁路竞争优势的发挥及市场份额的扩大，关键在于其运输能力能否有根本性的改善。近年来铁路运输能力和运输质量均有明显提高.47三.拟建的京沪高速铁路简况4849三.拟建的京沪高速铁路简况

沿线途经北京，天津，上海三个直辖市及河北，山东，安徽，江苏四省，衔接环渤海湾经济带及长江三角洲经济带。是我国东部沿海经济发达地区。1.自然状况4950三.拟建的京沪高速铁路简况2.京沪运输大通道自然状况占全国的比重50512.京沪运输大通道总运量占全国的比重客运量客运周转量货运量货运周转量三.拟建的京沪高速铁路简况5152北京天津济南徐州南京上海（区间）2.京沪运输大通道中，铁路客运所占市场份额三.拟建的京沪高速铁路简况52532.京沪铁路为京沪运输大通道的主要运输方式占全国铁路的份额长度旅客周转量货物周转量三.拟建的京沪高速铁路简况53三.拟建的京沪高速铁路简况1996年京九线开通以后，通过上海铁路局去往闽赣两省的货流已经分出，预计今后大体可达到1000万吨／年左右。4.既有京沪线能力已近饱和,扩能的可能方案有:（1）京九线分流。对京沪线作用有限54三.拟建的京沪高速铁路简况

投资估计149亿；可实现列车牵引定数采用5000t，追踪间隔6分钟，使京沪线的运输能力可满足短期内运输需要；所需3-5年的施工期会带来既有线20%的能力损失；电气化扩能无法创造出宽松的能力，不能满足未来发展的需要。4.京沪线扩能的可能方案（2）电气化。扩能不能满足未来需要55三.拟建的京沪高速铁路简况4.京沪线扩能的可能方案（3）采用摆式列车。方案不可行曲线通过速度可提高20-30%，平均速度提高15%左右；既有京沪线开行摆式列车需进行扩大线间距、加长缓和曲线长度,提高线路平顺性，封闭线路等改造工程；将进一步扩大客货列车速度差，相应增大扣除系数，降低线路通过能力。56三.拟建的京沪高速铁路简况4.京沪线扩能的可能方案（4）新建高速客运专线是最佳选择方案新建一条旅客列车专用的京沪高速铁路，可使新线和既有线的能力均得到充分发挥；高速铁路建成，对扩大运输能力，实现通道运输结构的升级和调整，使铁路运输服务在速度、数量和质量上提高到新的层次；京沪间全程客运时间将由目前的14小时缩短至5-6小时；全年客运能力双向可达到1.2亿人；既有线以货运为主，年货运能力可达到1.2亿吨，运达速度也可加快。57三.拟建的京沪高速铁路简况作为长距离运载工具，磁悬浮系统的实用性、耐久性、可靠性、安全性和经济性都有待于进一步验证，短期内难以投入商业运营；作为运输工具使用，以下问题有待于进一步研究：5.采用磁悬浮体系的分析磁悬浮技术尚未成熟到长大干线工程适用程度如何组织不同速度列车在同一条线路上的运营？如何组织跨线客流？58三.拟建的京沪高速铁路简况磁悬浮与轮轨技术不能兼容.京沪铁路客流构成的特点，使磁悬浮难以发挥作用（德国不久前建成的科隆—法兰克福高速铁路，以其自然特征而言，本应最适合采用磁悬浮技术，但德国仍然选择轮轨高速技术）；我国在高速磁悬浮方面现有技术力量太弱，在该领域，国内目前尚无可供工程实用方面的大量技术力量，需要以国外技术力量为主，方可开展相应的工作；5.采用磁悬浮体系的分析59三.拟建的京沪高速铁路简况有关单位最近对京沪高速铁路采用两种技术进行了比较，初步认为:

运量:磁悬浮仅为轮轨的70%左右运输能力: 磁悬浮为3400万人/年，扩能困难 轮轨为5500万人/年，还有潜力建设投资: 磁悬浮为>4000亿元 轮轨为<1200亿元5.采用磁悬浮体系的分析60三.拟建的京沪高速铁路简况万人公里能耗： 500km/h时，磁悬浮为839-971kwh 300km/h时，轮轨为342kwh， 磁悬浮为430-490kwh噪音: 500km/h时，磁悬浮为98db 300km/h时，轮轨为92db，磁悬浮为80db经济效益计算: 磁悬浮FIRR7.06%,EIRR7.75%

轮轨FIRR10.8%,EIRR14035%5.采用磁悬浮体系的分析61三.拟建的京沪高速铁路简况适应空气动力学的变化；有一个持久稳定、高平顺性的、能供高速列车安全舒适运行的轨下基础功能。6.高速铁路与普通铁路的主要区别主要表现在速度的不同，随着速度的提高，出现了一些新的现象，相应地提出了一些新的要求，主要可以归结为两个方面：62三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别（1）空气动力学的要求，对列车影响大些，与土木工程也有关。在列车方面：阻力增加，要改善头型及外轮廓；噪声增加，要改善头型、减振，改善弓网关系及受电弓的位置，改善空气流向；密封性能要求—空调、噪声、舒适度、排污等牵引功率增加—目前一般采用交流传动、异步电机、IGBT甚至IPM功率控制元件；此外，还要求具有高性能的制动系统和较高的乘座舒适度等。60日本500系韶山8型63三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别64法国国营铁路公司提供的参数120km/h200km/h270km/h300km/h350km/h最小曲线半径（米）：-建议数值384546457143-一般322640006250-特殊312540005556最大超高（mm）：-一般180180180-特殊180180180欠超高（mm）：-一般1008565-特殊13010085欠超高随速度的变化（mm/s）：-一般303030-特殊505050缓和曲线长（m）：R=3125mD=180mmL=270mR=4000mD=180mmL=300mR=5556mD=180mmL=350m超高变化（mm/m）：-一般0.3<=i<=0.670.3<=i<=0.60.3<=i<=0.52-特殊0.67<=i<=0.80.6<=i<=0.720.52<=i<=0.62三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别在土木工程方面：线间距—受列车会车时空气压力波的影响，线间距（包括站台安全距离）要适当加大；列车高速通过隧道时，由于洞口空气阻力、瞬变压力、洞口微气压波等的影响，要适当加大隧道断面积及改善洞口及辅助结构的设置等。65三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别在土木工程方面：66三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别（2）高速运行出现的高频振动，要求桥梁及建筑物除了满足静态荷载的条件，还必须满足高速列车动力学的特性要求。概括地讲，除了保证“强度”这一基本要求（即使用期不致破坏）以外，更要严格控制其“变形”。根据研究：各种微小的不平顺所引起的列车振动，都将导致乘座不舒适，使司机工作能力明显降低。甚至恶化轨道状态，引发轮轨轴的断裂。因此，保持轨道持续稳定的高平顺性，是高速铁路土木工程最基本的要求。但是，轨道的高平顺性又是路基、桥梁、轨道变形的最终表现，要求轨道高平顺性，必须从控制上述工程变形着手。67三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别，具体表现在：（1）路基：

除了线路平面有较大的曲线半径和适当长度的缓和曲线、夹直线以外，控制路基工程变形将是很重要的一个内容。设计、施工都要将重点放在控制路基变形：工后沉降、不均匀沉降及路基顶面的初始不平顺。这次京沪高速铁路设计暂规规定，工后沉降<10cm，台尾过渡段<5cm，（地基固结度达到90~95%）。这是从路基竣工算起至15~20年内的沉降总和，初期沉降值<2~3cm/年。68三.拟建的京沪高速铁路简况（2）桥梁：

要有足够大的刚度。主要控制挠度，梁端转角，扭转变形，结构自振频率，还要限制预应力徐变和不均匀温差引起的结构变形。所有这些变形的控制必须与高速列车的动态作用力相耦合为前提。设计暂规虽作了某些规定，但还在继续深化研究。69三.拟建的京沪高速铁路简况（3）轨道：

要求采用特级道碴，下层必须压实。一次铺成跨区间无缝线路。严格控制铺轨的初始不平顺，保证精度达到高平顺性的要求。钢轨的物理化学性能都有新的要求，冶金部门正在试制。施工组织及方法：传统的边铺边架方式显然也不适用。70三.拟建的京沪高速铁路简况6.高速铁路与普通铁路的主要区别（4）在接触网方面采用大张力体系，要求高度的平顺性

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（5）对列车及牵引动力的要求

采用大功率交流传动，牵引功率较大列车采用动车组方式

（6）对车辆的要求

车体轻量化并限制轴重，合理的转向架结构参数，良好的空气动力学性能和气密性，特殊的制动要求，降燥，车载微机故障系统，集便装置等。

6.高速铁路与普通铁路的主要区别（7）通信信号系统采用机车信号，区间没有地面信号；司机制动转变为车载计算机判别、自动控制，并通过超速防护系统自动施行制动；采用综合调度系统，全自动指挥控制，极大地提高效率；围绕运营指挥所采用的计算机网络及通信系统，需要很高的可靠性和安全保障；高速运动的列车给车地之间的信息传递带来更大的难度，高速铁路要求信息传输误码率低，且更加准确；高速列车装备有大量的计算机检测设备，形成一个车载计算机网络，使得列车控制、维修的效率得到很大的提高。三.拟建的京沪高速铁路简况726.高速铁路与普通铁路的主要区别（8）其他主要区别由于高速行车的特殊情况，高速铁路配置了风、雨、雪、地震等自然灾害告警系统，监测信息经过通信网与调度中心直接相连，以保证高速行车的安全。由于高速行驶中列车与空气摩擦产生了大量噪音，因此，高速铁路途经人口密集的地区时，需采取降低噪音的措施，必要时安装隔音墙。高速全线必须封闭，不设平交道口。在高速铁路上建设的上跨跨线桥需安装坠落物告警装置．三.拟建的京沪高速铁路简况7374三.拟建的京沪高速铁路简况运输模式:高速列车和跨线列车在高速铁路上共线运行。运行速度:高速列车300km/h

7.京沪高速铁路拟采用的主要技术参数

跨跨线列车160-200km/h基础设施按350km/h速度进行设计正线数目：复线7475三.拟建的京沪高速铁路简况最小曲线半径(特殊情况下)7000米(5500

米)最大坡度12‰

双线隧道断面积100米2线间距

5米钢轨60Kg全长无缝线路牵引方式电气化(25KV/50Hz)信号控制方式ATC,CTC线路全封闭、全立交并设自然灾害预报系统7.京沪高速铁路拟采用的主要技术参数75三.拟建的京沪高速铁路简况7.京沪高速铁路拟采用的主要技术参数7677三.拟建的京沪高速铁路简况8.京沪高速铁路沿线自然特征及工程概况(1).自然特征

线路位于东部沿海平原地区,局部地区通过低山丘陵,大部分地形平坦。平原地区地质条件普遍较差,基底松软,部分线路通过软土区。7778三.拟建的京沪高速铁路简况线路全长

1300公里桥梁432公里隧道17公里征地9万亩土石方1.1亿立方米8.京沪高速铁路沿线自然特征及工程概况

(2)原初步设计的全线工程概况路基65.7%隧道1.3%桥梁33%结构物比例7879三.拟建的京沪高速铁路简况全长5765米，沉管段长1930米设置四座竖井最大坡度15‰沉管段基底标高-38.24米预计总工期为56个月8.京沪高速铁路沿线自然特征及工程概况