高速铁路与重载运输

高速铁路与重载运输世界高速铁路的开展动态速度是具有时间性的相对概念，不同历史时期由于具有不同的科技程度和技术配备，构成不同的速度规范。速度是现代交通运输的命脉，铁路开展不断探求提速的能够性。时间国家机车类型速度(km/h)时间国家机车类型速度(km/h)19世纪末英、法蒸汽1451893美国内燃1811903德国电力2101930德国内燃2301955法国电力3311988德国ICE406.91990法国TGV-A515.31993日本STAR21425一、开展概略分类：世界高速铁路：Vmax>200km/h游览速度>150km/h快速铁路：Vmax=140~160km/h长速铁路：Vmax=120km/h我国准高速铁路：Vmax=160km/h快速铁路：Vmax=140km/h1、第一次世界大战前2、两次大战中间3、二次大战后二、开展前景〔一〕经济速度〔二〕粘着铁路的极限速度〔三〕气垫车〔四〕磁浮车常导体吸引式磁浮车超导体相斥式磁浮车〔五〕管道磁浮三、高速铁路的技术经济特征〔一〕优越性速度快、游览时间短行车密度高、运能大温馨性好占地少能耗低环境污染小社会效益高效率和效益好列车运转准点平安可靠〔二〕高速铁路的技术条件最大坡度最小曲线半径线间间隔各类工程的长度比重〔三〕超高速铁路技术空气阻力值的计算公式线路车辆行车配套设备及维护工程造价分析1.空气阻力值的计算公式D＝0.5pcdv2A(cdp+λl/d)p——空气密度(公斤／立方米)cd——空气阻力系数V——列车速度(米／秒)A——列车断面(平方米)cdp——列车压力阻力系数λ——列车侧面气动摩擦指数l——列车长度(米)d——列车气动直径(米)2.线上建筑物超高速铁路的线路，在平原和丘陵地域，主要由高架桥组成。高架桥普通为箱形断面，跨度为30—50米简支钢筋混凝土梁，列车行驶在“箱内〞——箱内的隔版有洞口，相互连通。梁与梁之间采用可伸缩的公用衔接件使其密封。为使梁体有足够的气密性，箱型梁内部贴一层薄钢版。箱形梁宜采用城市地铁限界，如有能够，也可采用东京地铁12号线上的小断面构造，以节省投资。当线路需求跨越大江大河时，可采用钢桁梁，在桁架内拼装箱型管道。在一些地方，可采用明挖法建筑浅埋隧道；在山区，也可建筑山岭隧道。3.车辆由于超高速铁路的列车是在低真空管道内行驶，其气密性要求很高。但是，由于列车无转向架，车体轻；更由于列车运转阻力极小，车体的分量已不是设计中主要思索的问题。可用轻钢构造而不是铝合金构造制造车体。实现车体本身的气密性。车箱无窗户；两车箱之间衔接处的气密性也不难到达。保证气密性独一困难的地方是车门。根据车体内外压力差(车内为常压)，车门应设计成向内开启——然占用了一定空间，由于内外压差的作用，车门周边可以相互贴紧，构成根本不漏气。车箱内设置能循环的空气调理安装。新颖空气和废气都经过紧缩储存钢瓶内。就是说，最好不让废气排入隧道内。4.行车超高速铁路以行驶客车为主，也可行驶专为这种超高速铁路设计的、牵引分量与客车一样的快运货物列车。旅客列车可分为由起点站直达终点站的直达快车及普通列车。由于列车的制动与现行高速铁路不同，其制动间隔和所需时间，是由旅客的温馨度控制。普通来说，列车以3.5米／秒2做匀加(减)速运转，都能习惯。超高速列车可以利用其控制系统实现启动和停车的准确控制。5.配套设备及维护超高速铁路是一个自成体系的客货运输综合体系。除线路、车辆(动车组)、牵引供电、通讯信号等设备外，还必需设置一定数量的无人值守中间泵站、全线可视监控系统、全线构造物形状监测系统等，以确保超高速列车平安可靠地运转。超高速铁路的日常维护是在低真空形状下进展，当某一地段的线路，甚至构筑物能够出现大的问题需求“大修〞或改换时，可把两节公用车驶入管道内，从内部把某一段隔开，放入空气，在正常形状下进展作业。6.工程造价分折高速铁路造价高主要不在土建方面，而在各种引进设备和车辆购置。超高速铁路的造价又要比现代高速铁路高一些，主要由于线路全部高架或部分高架、部分在地下，假设说，日本的新干线70%高架和位于隧道内，那么，超高速铁路权添加30%高架桥或隧道。而且，由于列车荷载轻，并且适当地减少限界(日本东京地铁12号线采用小断面隧道——内径43米)，桥梁单位长度的圬工量与现行高速铁路的桥梁单位长度圬工量添加不会很大。总结从以上六个方面可知，超高速铁路并不涉及现代科学技术(工程技术)不能处理的难题，经过广泛的研讨实验、精心设计、精心施工，是可以实现的。就是说，超高速铁路无论在实际上还是在实际上都是可行的。超高速铁路—磁悬浮铁路列车最高运转速度超越350km/h的铁路称为超高速铁路。目前普通以为轮轨接触型铁路的适用最高速度为350km/h左右，故欲使列车到达更高的运转速度，不能依托传统的轮轨接触方式，而要依托其他的牵引方式来降低列车运转阻力。为此国际上曾研制过气垫列车等新型的铁路运输工具，但目前比较成熟的超高速铁路技术依然为磁悬浮铁路技术。磁悬浮铁路目前分为中低速磁悬浮和高速磁悬浮两种类型，列车最高运转速度超越350km/h的磁悬浮铁路应该成为超高速磁悬浮。目前中美两国正在研制磁悬浮飞机，其最高运转速度为500km/h。这种磁悬浮飞机也应该称作超高速磁悬浮铁路。超高速铁路—磁悬浮铁路各种铁路的优势范围旅客总出行时间优势间隔优势运转速度在中国全国范围内实现一日往返〔一〕旅客总出行时间旅客出行的总出行时间等于游览时间与附加时间之和。旅客的游览时间是指旅客在所讨论的主要运输工具上的纯游览时间。旅客出行的附加时间为旅客总出行时间与游览时间的差值，主要包括在一次出行中破费在其它运输工具上的时间。粗略计算，旅客出行的附加时间高速公路为零，高速铁路为1.0h，航空为2.5小时〔上飞机前1.5h，下飞机后1.0h〕。〔二〕优势间隔优势间隔小汽车的优势间隔飞机的优势间隔磁悬浮铁路的优势间隔高速铁路的优势间隔快速铁路的优势间隔〔二〕优势间隔定义：优势间隔是指某种交通运输方式在某一种运转速度条件下，与其他交通运输方式或其他运转速度相比，使乘客的总游览时间最短的运送间隔。普通情况下是指一定的间隔范围。当小汽车、飞机的运转速度固定而列车的运转速度变化时，根据旅客总的游览时间，可得出3种交通运输工具优势间隔范围。优势间隔图优势间隔表(km)列车速度(km/h)小汽车(V=200km/h)铁路飞机(V=700km/h)179.536236220030042025023058330020078835018310504001711400450164189050015826255501543850阐明上述的优势间隔只是根据旅客出行时间最短确定的，没有思索工程造价、票价等经济要素，也没有思索旅客温馨程度、效力质量等方面的要素。乘客在选择交通工具时还要思索其他要素：配有卧铺车厢的夕发朝至列车很受欢迎，即使列车运转时间比飞机多几个小时，由于防止了乘飞机需求提早一天到达、另外花钱租住旅馆等弊端，乘客普通会选择火车而不选择飞机。思索这些要素之后，铁路的优势间隔还会提高。〔三〕优势运转速度优势运转速度铁路优势运转速度的下限值磁悬浮铁路最高运转速度的下限值磁悬浮铁路填补了高速铁路与航空之间的速度断档1.优势运转速度优势运转速度是指某一种交通运输工具在一定的运输间隔内使得总出行时间最小的运转速度。例如，乘坐磁悬浮铁路游览1400km所对应的优势运转速度为400～550km/h，游览420km时为200~550km/h。2.铁路优势运转速度的下限值在快速铁路〔120km/h至200km/h〕的速度范围内，小汽车与飞机的速度线有一个交点，所对应的游览间隔为362km、游览时间为3.02h，此时所对应的列车的运转速度约为180km/h。该点是一个临界点，在所讨论的情况下，当列车的运转速度小于180km/h时，乘坐火车的旅客总出行时间都比小汽车长，铁路不具有优势；只需列车的运转速度高于180km/h并且游览间隔大于362km时铁路才具有优势。因此，在所讨论的条件下，铁路优势运营速度的下限值应该是180km/h。3.磁悬浮铁路最高运转速度的下限值磁悬浮铁路的优势速度范围，在所讨论的条件下可以扩展为180～550km/h。由于目前时速300km的高速铁路技术曾经成熟，并且磁悬浮铁路在工程经济、乘客换乘方便等方面不如高速铁路，故对于长间隔的旅客运输而言，磁悬浮铁路的最高运转速度的下限值定为350km/h比较适宜。4.磁悬浮铁路填补了高速铁路与航空之间的速度断档在350km/h的运转速度之下，公路和铁路的运转速度是衔接的，从公路、高速公路、常速铁路、快速铁路到高速铁路，之间没有速度断档。飞机的地面速度取700km/h，这在国内航空运输中是比较适宜的。这样在高速铁路与航空运输之间目前就明显地存在一个速度断档，这从综合交通运输体系的角度来看是有缺陷的。目前磁悬浮铁路的最高实验速度为552km/h，设计的最高运转速度为500km/h。因此目前的磁悬浮铁路起码可以补充350~500km/h范围之内的速度空档。未来运转速度可以填补余下的500~700km/h的速度断档，而且有能够超越飞机的飞行速度。〔四〕在中国全国范围内实现一日往返目前中国铁路一日到达的间隔范围为2000km左右。假设磁悬浮列车运转速度的按500km/h思索，磁悬浮直达列车半日到达的间隔为5750km，将覆盖中国全国的范围。按现有铁道路里程计算，中国省会城市之间的最大间隔为5062km〔哈尔滨至乌鲁木齐〕。时速500km的磁悬浮铁路，直达列车在这两个城市间运转只需求11小时。而目前两个城市之间特快列车的运转时间为37个小时。〔四〕在中国全国范围内实现一日往返思索未来在一些中途大站停车等要素，磁悬浮列车的运转时间会添加一些，但同时由于磁悬浮铁路的实践运转线要比既有铁道路会缩短，故实践运转时间会在12小时以内。因此未来依托磁悬浮铁路，可以在中国全国的范围内实现当天往返的目的。这将使铁路的竞争力大幅度提高。未来在磁悬浮铁路成网以后，人们的长间隔出行有能够将主要依托磁悬浮铁路。三高速铁路的开展传统铁路面临严峻的考验高速铁路开展阶段高速铁路开展过程各国高速铁路里程高速铁路方式〔一〕传统铁路面临严峻考验1825年之前为水运时期1825年至上世纪三十年代为铁路时期列车的速度提高缓慢，V旅＝60-70km/h铁路N少,I长,T站长,T旅长,失去竞争力不同方式旅客周转量在市场中的份额〔二〕高速铁路开展阶段第一代:V=200-250km/h,轮轨粘着制日本东海道新干线,1964年,V=210km/h第二代:V=250-400(350)km/h,轮轨粘着制 上越新干线(260),北陆新干线(270),京沪第三代:V=400(350)-550km/h,磁悬浮 实验速度:德国440km/h,日本550km/hMLX-01磁悬浮高速列车第四代:V=2000-3000km/h,磁悬浮高架低真空管道,空气10-20%,未来10年第五代:V=22,500km/h,真空磁悬浮 纽约至洛杉矶只需半小时,为想象对“未来地铁〞的原理进展的简化

-第四代管道内真空度由完全真空变为低度真空，保管10—20%的空气，即将常温时的空气密度1.2kg/m3降为0.12-0.24kg/m3。列车时速由22500公里降低为2000-3000公里；把“地下铁道〞改成主要以高架桥为主要方式，以降低工程造价。经过了这些简化之后，在充分利用当代科技成果的根底上大力开展实验研讨，未来10年以后，这种超高速铁路很能够成为现实。低真空管道式超高速铁路

-第五代70年代末，美国一家咨询公司设计了一种称为“行星号〞的未来地下铁道，实际时速可达22500公里，这种超高速列车不但可以获得极高的速度，而且其运营费比普通铁路廉价90%，比飞机廉价95%。这是一种理想型的超高速铁路，限于现代科技程度，“未来地铁〞还难以实现。而且在当今世界上，把列车提高到那样高的速度也没有这种必要性〔三〕高速铁路开展过程1903年10月德国电动车实验速度210km/h1955年3月法国实验速度331km/h1964年10日本东海道新干线,V=210km/h1981年法国建成TGV东南线,V=270km/h1990年5月法国发明了513.5km/h的最高时速1991年德国高速铁路,V=280km/h意大利(1988),英国(1989),西班牙(1988年,摆式列车)等国家先后建成高速铁路〔四〕各国高速铁路里程〔五〕高速铁路方式日本新干线:全部修新线,旅客列车公用, 动力分散型,独立转向架日本400系列高速列车法国TGV:部分新线,部分旧线,客车公用, 动力集中型,铰接式转向架德国ICE:新线,旅客列车与货物列车混用, 动力集中型,独立转向架英国APT:既有线,摆式动车组,客货混用 同时也采用动车组四、高速铁路规划日本新干线法国TGV网德国ICE网欧洲高速铁路网各国在建及规划的高速铁路里程〔一〕日本新干线总规模7000km,一日到达

目前5条1952km,方案5条1440km,规划12条3500km目前1282km规划新建2300km既有线改建 为高速铁路4700km〔二〕法国TGV网目前427kmV=200的既有线1230kmV>250的新线270km路网总计1900km〔三〕德国ICE网〔四〕欧洲高速铁路网欧共体2021年规划,本世纪初,路网到达3万km,V>=250km/h新建0.9万km新线改建1.0万km既有线1.1万km联络线和支线由15条干线衔接欧洲16个国家的主要城市五、高速铁道路路高规范的平纵断面条件合理的轨道构造高质量的铁路路基京沪