高速铁路车辆技术第学期课件

高速铁路车辆技术2022-2023

第2学期讲课人：王睿YOURSITEHERE课程名称：《高速铁路车辆技术》教

材：傅凌芳

王辉

《高速铁路概论》教学目标：通过展示高速铁路的技术现状及应用，使学生了解国内外高速动车组发展历程、掌握高速铁路主要技术特点。课程性质：专业拓展、考查课总课时：30教学周数：15课程类型：课堂理论考核办法：平时成绩40%，期末考试60%注：平时成绩由平时考勤、上课表现、课后作业构成。第一部分高速铁路的诞生YOURSITEHERE本课程学习的背景及意义：从1964年世界第一条高速铁路诞生到现在，经过半个多世纪的发展，不仅对世界现代交通运输系统带来了巨大的推动作用，同时由于其高速度、大能力和高安全性等特点，大幅度缩短了人们的出行时间，极大地改变了人们的生活方式，推动着世界经济一体化的快速发展。中国高速铁路经过十几年的飞速发展，从无到有，从有到强；已经成为世界上路网规模最大、高速列车运行距离最长，列车运行速度最快，日均运输旅客最多的国家。到2022年年底，中国高速铁路营业里程达到4.2万公里以上，居世界第一！中国高速铁路创造了世界高铁的中国神话。高速铁路已经成为1张展示中国创新能力，科学技术发展和综合国力的名片。第一部分高速铁路的诞生YOURSITEHERE本课程学习的背景及意义：什么是高速铁路？它与一般铁路的区别是什么呢？它是如何诞生的？它在中国为什么能得到如此快的发展？它的系统构成及特点是什么？我们都将通过这门课去认识、去了解、去学习高速铁路。第一部分：世界高速铁路的起源与发展

1:高速铁路的诞生

2:世界高速铁路的发展

第二部分：高速铁路的发展现状ONTENTSC目录第三部分：

我国高速铁路发展规划第四部分：高速铁路系统集成及技术经济特征第一章绪论YOURSITEHERE什么是高速铁路？它与普通铁路的区别是什么？国际铁路联盟（UIC）规定：速度达到250km/h及以上的新建线路，或者速度达到200km/h及以上的既有改造线路。这里的既有改建线路是指一般铁路经过技术改造后其技术设备标准达到了能够运行高速动车组。

根据《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）：中国高速铁路是设计速度每小时250千米以上、列车初期运营速度每小时200千米以上的客运专线铁路。根据《中长期铁路网规划（2016年）》：中国高速铁路网由所有设计速度每小时250千米以上新线和部分经改造后设计速度达标每小时200千米以上的既有线铁路共同组成。YOURSITEHERE铁路列车的运行速度等级：普通：100~160km/h准高速或快速：160~200km/h高速：200~400km/h超高速：＞400km/h并不是一成不变的，随着技术进步而改变。第一部分高速铁路的诞生世界高速铁路的发展历程从1825年世界第一条铁路建成，经过一个多世纪的发展，到二十世纪中期，科学技术、经济水平都有了长足的进步。随着经济的迅速发展，人们生活节奏的加快和时间观念的增强使得缩短在途旅行时间成为旅客的普遍愿望。计算机技术、能源技术、自动控制、新合金材料等高新技术的发展成了经济和社会发展的催化剂；高速铁路应运而生。第一部分高速铁路的诞生世界高速铁路的发展历程1964年10月1日，日本建成了世界上第一条高速铁路，即连接东京-大阪的东海道新干线。该线全长515.4km，运行速度达到210km/h。采用标准轨（1435mm），纯为客运服务。日本东海道新干线第一部分高速铁路的诞生世界高速铁路的发展历程东海道新干线建成意义：新干线的开通扩大了人们的活动半径，“时间距离”和“经济距离”大大缩小。对当时日本的经济乃至整个世界的经济、人类的生活、人们的出行方式都产生了巨大的影响。标志着世界高速铁路新纪元的到来！日本东海道新干线第一部分高速铁路的诞生世界高速铁路的发展历程相继，法国在上世纪70年代开始研究、设计、建设高速铁路。1981年法国的第一条高速铁路诞生。从巴黎到里昂，允许最高速度为270km/h。成为继日本后世界上第二个拥有高速铁路的国家。1991年5月29日，德国高速铁路ICE汉诺威至维尔茨堡正式开通运营，全长327km，最高速度达到了280km/h法国TGV德国ICE第一部分高速铁路的诞生世界高速铁路的发展历程2003年10月11日，中国第一条高速铁路秦沈客运专线开通，运行速度210km/h。2008年8月1日，北京-天津城际高速铁路建成通车，运行速度350km/h。2011年6月30日，京沪高铁通车。全长1318km，最高运营速度达到350km/h。这是世界上一次建成投入使用最长的高速铁路。到2020年底，我国建成投入运营的高速铁路已达3.8万公里，居世界第一位。京沪高铁第一部分高速铁路的诞生世界高速铁路的发展历程世界高速铁路发展到今天，作为一种现代的交通运输方式，在国家经济发展中发挥着非常重要的作用，对整个经济的发展具有很大的推动作用。深刻影响着人们的出行方式；低能耗、低污染的高速铁路得到世界各国的认可。高速铁路的建设正由单一线路向线网方向发展，各国在修建高速铁路的同时，实施既有线的提速改造，形成适合各自国家需要的多种运输模式。因此高速铁路的出现是世界运输史上的一次革命。第二部分世界高速铁路的发展现状世界高速铁路发展阶段从1964年世界第一条高速铁路诞生以来至今已有半个多世纪。世界高速铁路的发展经历了以下三次浪潮：第一次浪潮从20世纪60年代至80年代末，为高速铁路发展初期。以日本为首，相继研究修建高速铁路的国家有法国、意大利、德国等；建成高速铁路近3000km。意大利高铁第二部分世界高速铁路的发展现状世界高速铁路发展阶段第二次浪潮从20世纪90初至90年代中期，欧洲形成修建高速铁路的热潮。修建高速铁路的国家扩展到西班牙、比利时、荷兰、英国等。世界上高速铁路发展较早的国家进入高速铁路网规划建设阶段。西班牙高铁第二部分世界高速铁路的发展现状世界高速铁路发展阶段第三次浪潮从20世纪90年代中期至今，多数国家在高速铁路新线建设初期制定了修建高速铁路的全国规划。法国高铁第二部分世界高速铁路的发展现状世界高速铁路发展阶段2008年-至今，高铁进入了中国时代。中国陆续建成主要京广、郑西、京沪、兰新等通道型高速铁路和京津、沪杭、沪宁等城际型高速铁路。中国已成为世界上高速铁路运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。中国“复兴号”高铁第二部分世界高速铁路的发展现状世界高速铁路发展阶段国际铁路联盟（UIC）在2014年9月1日统计的数据如下表：国家日本法国德国西班牙意大利土耳其韩国中国里程/km266420361352251592368841216000第二部分世界高速铁路的发展现状日本高铁目前日本高速铁路的营业里程已达到2664km，并计划再修建大量的高速铁路，构成日本陆地交通运输网的支柱。高速线路主要由JR东日本、JR东海、JR西日本、JR九州、JR北海道公司提供高铁服务。日本新干线第二部分世界高速铁路的发展现状日本高铁目前日本高速铁路的营业里程已达到2664km，并计划再修建大量的高速铁路，构成日本陆地交通运输网的支柱。高速线路主要由JR东日本、JR东海、JR西日本、JR九州、JR北海道公司提供高铁服务。日本新干线第二部分世界高速铁路的发展现状日本高铁日本高速列车共有11种，是高速列车种类最多的国家。日本高速列车的特点是全部为动力分散性。0系：1964年登场，是新干线诸多车型的开朝元老，在服务30多年后，于1999年全数退出东海道新干线的载客服务。之后以回声号的身份行驶于山阳新干线上，进行各站停车服务。2008年11月全面退出运营服务。新干线E2系电力动车组：从1997年3月22日开始在东北新干线运行，列车命名为“山彦号”；同年10月1日随着长野新干线正式通车，改线使用的E2系电力动车组以“浅间号”的名字行驶于改线。新干线E5系电力动车组：于2011年3月5日起开始行驶东京站-新青森站。列车命名为“隼”；采用长鼻型的利落个性化造型。第二部分世界高速铁路的发展现状日本高铁日本E2系新干线日本E5系新干线日本0系新干线日本新干线线路图第二部分世界高速铁路的发展现状日本高铁安全、准时到目前为止，日本新干线运营超过了50年，载客近100亿人次。至今只发生了两宗运营中的新干线列车脱轨事件，但没有乘客死亡。由此可以看出高速铁路是一种非常安全的交通运输工具。高铁出行，安全相伴第二部分世界高速铁路的发展现状法国高铁法国高速铁路新线里程达到2036km，以巴黎为中心，辐射到四周既有线，形成5900km的服务网高速新线主要有：东南线（419km）、地中海线（259km）大西洋线（291km）、北线（346km）、东线（332km），目前法国规划建设的高速铁路达到了5200km。法国高速铁路线路图第二部分世界高速铁路的发展现状法国高铁法国高速铁路在历史上一直对速度追求情有独钟。并且还占据明显的优势。1955年，法国利用普通的电力机车牵引一节客车和一节试验车所创造的331km/h当时的世界记录。直到20世纪70年代才由他自己的TGV-01实验型电动车组以380km/h的速度打破。法国铁路于1990年5月用TGV大西洋电动车组所创造的515.3km/h的世界记录。2007年4月又创造了574.8km/h的新的世界记录。TGV已经成为法国铁路运输业的主要经济支柱。法国TGV第二部分世界高速铁路的发展现状德国高铁德国高速铁路技术储备不亚于法国；德国高速铁路网由改造的旧线（最高速度200km/h）和新建高速线（最高速度200~300km/h）混合组成。由ICE系列高速动车组担当客运任务。德国ICE第二部分世界高速铁路的发展现状德国高铁ICE1型高速列车于1991年正式投入运营。ICE1和ICE2都采用动力集中方式；他们的最高设计速度都是280km/h。第三代ICE3型则改为动力分散式，最高运营速度提高到330km/h。德国ICE第二部分世界高速铁路的发展现状其他国家国际铁路联盟（UIC）在2014年9月1日统计的数据如下表所示。世界上很多国家的高速铁路都在修建中；因此这些数据也是动态变化的。国家日本法国德国西班牙意大利土耳其韩国中国里程/km266420361352251592368841216000第三部分我国高速铁路发展规划快速发展中的我国高速铁路从京津城际高速列车通车十几年以来，中国高速铁路高速发展，日新月异。年输送量达到8亿多人次，占铁路客运总量的35%左右。中国已经成为世界上高速铁路运营里程最长，运营速度最高、在建规模最大的国家。到2020年我国铁路快速客运网将连接所有省会城市和50万人口以上城市，覆盖90%以上人口。中长期铁路网规划图第三部分我国高速铁路发展规划中国高铁的发展蓝图建成“四纵四横”高速铁路骨架。建成环渤海、长三角洲、珠江三角洲、长株潭及中原城市群等城际客运系统。通过建设高速铁路推进既有线路提速，建成5万公里以上的铁路快速客运网，实现2000公里左右朝发夕至；4000公里左右一日到达。中长期铁路网规划图第三部分我国高速铁路发展规划中国高铁的发展蓝图建成环渤海、长三角洲、珠江三角洲、长株潭及中原城市群等城际客运系统。主要覆盖经济发达及人口稠密地区。第三部分我国高速铁路发展规划中国高铁的发展蓝图“四纵”高速铁路。京沪高速铁路：全线长1318km，贯穿京津至长江三角洲东部沿海发达地区。北京-武汉-广州-深圳客运专线：连接华北和华南地区。北京-沈阳-哈尔滨（大连）：是北京连接东北三省的重要客运通道，全长约1800km。上海-杭州-宁波-福州-深圳客运专线：以客为主兼顾货运的客运专线，全长约1660km。“四纵”骨架将我国南北地区链接为一个整体“四纵四横”第三部分我国高速铁路发展规划中国高铁的发展蓝图“四横”高速铁路。青岛-石家庄-太原客运专线：除开客运列车外，还要担负一定量的货运功能，连接华北和华东地区。徐州-郑州-兰州客运专线：连接西北和华东地区。南京-武汉-重庆-成都客运专线：横贯中国西中东部的客运专线，连接西南和华东地区杭州-南昌-长沙-贵阳-昆明客运专线：横贯中国西中东部，连接西南、华中、华东地区。“四横”骨架将我国东西地区链接为一个整体“四纵四横”第三部分我国高速铁路发展规划中国高铁的发展蓝图“八纵八横”高速铁路网。八纵：沿海通道、京沪通道、京港（台）通道、京哈-京港澳通道、呼南通道、京昆通道、包（银）海通道、兰（西）广通道。八横：绥满通道、京兰通道、青银通道、路桥通道、沿江通道、沪昆通道、夏渝通道、广昆通道。在八纵八横主通道的基础上，规划建设高速铁路区域连接线，进一步完善路网、扩大覆盖“八纵八横”第三部分我国高速铁路发展规划中国高铁的发展蓝图中国高速铁路经过近10年的快速发展，在制造技术、运输组织技术等方面均已达到了世界高速铁路先进水平，创造了中华民族引以为豪的中国高速铁路先进技术体系，为社会经济发展和人们生活水平的提高提供了强有力的支撑。高速铁路已成为一张展示中国创新能力、科学技术发展和综合国力的名片。习主席在向外国领导人展示“中国名片”第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征速度快/运输能力大速度是高速铁路技术水平的最主要标志，各国都在不断提高列车的运营速度。运营速度250km/h~300km/h的高速铁路，在中长途运输距离内具有明显优势。北京上海4h第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征速度快/运输能力大运输能力大是高速铁路的主要技术优势之一。以京沪高铁为例。京沪高铁开通运营三年旅客发送人次已经突破2.2亿人次。第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征舒适性高速铁路舒适性好，能够带来非常好的旅行环境。运行平稳，舒适性好。能够提供飞机和汽车无法比拟的个人活动空间。甚至可以提供会议、娱乐、观光等条件。第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征占地少高速铁路能节省建设用地，而且在与机场和公里建设的比较中，优势明显。法国在制定TGV大西洋高速线方案时，曾证明修建这条全长280km线路的用地，比在巴黎附近修建以戴高乐命名的航空港用地面积小。研究表明：完成等量的换算周转量，公路占地是铁路的3.7~13倍左右。例如：美国一条复线铁路的运输能力与一条16车道的公路相当，铁路所需土地仅为15m宽，而公路则需要122m宽的土地。第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征能耗低高速铁路的能耗比较低，特别是在石油资源紧缺的情况下，能源消耗的大小也成了运输方式是否得以迅速发展的非常重要的一个指标。据统计显示，各种交通工具平均每人公里的能耗如下表所示：交通工具公共汽车小轿车飞机普通铁路高速铁路能耗583.8J3309.6J2998.8J403.2J571.2J换算比较1.458.27.4411.42第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征环境污染小高速电气化铁路基本上消除了粉尘、油烟和其他废气污染；噪声比高速公路低5~10分贝。据研究德国从法兰克福到汉堡两地出行中，飞机、小汽车和高速铁路的空气污染排放物质数据如下表所示：/飞机小汽车高速铁路二氧化硫（g）43.43219.5氮氧化物（g）268.322317.2颗粒物（g）2.121.21二氧化碳（g）77.18619.2第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征经济效益好日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金，自1985年以后，每年纯利润达2000亿日元。德国ICE城市间高速列车每年纯利润达10.7亿马克。法国TGV年纯利润达19.44亿法郎：我国部分地区高铁，包括京沪、沪宁、沪杭、杭深、广深等全面实现盈利。第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征安全性好/正点率高高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。据统计，全世界由于公路交通伤亡事故每年约死亡25万~30万人。2014年全球飞机事故共造成641人死亡，其中经还不包括马航MH370客机死亡人数。第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征安全性好/正点率高日本新干线多年来安全运送旅客达30多亿人次，从未发生旅客死亡事故（仅有两次脱轨事故，还是地震造成的）。世界高速铁路发生比较严重的几次事故为：德国ICE高速列车出轨事故中国甬温线列车追尾事故西班牙高速列车出轨事故总的来看，相比较其他交通运输方式，高速铁路包括普通铁路是一种非常安全的运输方式。7.23甬温线追尾事故第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征安全性好/正点率高高速铁路的运行控制系统、调度指挥系统采用了先进的设备，在整个运输组织过程中，能够保证铁路有序地、正常地运行，因此它能够保证列车的正点率。日本新干线平均晚点不超过1min。西班牙铁路公司承诺：马德里到塞维利亚的高速列车只要晚点5分钟，可以全部退款。相比其他交通运输方式比如航空运输，我国的高速铁路正点率是非常高的。高铁正点率高第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路技术经济特征通过以上高速铁路技术经济特征的介绍，我们就很容易理解，为什么高速铁路在短短几十年内能在世界上得到飞速发展；而我国高速铁路更是在短短十年内，从无到有，由小变大，由弱变强，一跃而成为世界高速铁路第一大国！第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速列车牵引供电运营调度客运服务基础设施通信信号高速铁路系统高速铁路系统集成高速铁路是庞大的系统工程；集成信息技术、自动控制技术和新材料，新工艺等多种技术门类、多专业综合的高新技术集成。代表了当今世界铁路技术的最高成就。第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路系统集成高速铁路建设是一个庞大的系统工程，是信息技术、自动控制技术和新材料，新工艺等多种技术门类、多专业综合的高新技术集成。高速铁路系统票务系统旅客服务系统市场营销策划客运组织管理路基工程轨道工程桥梁工程站场工程隧道工程运行管理车辆管理供电管理综合维修客运调度运输计划牵引系统制动系统列车网络系统总成车体转向架供电系统变电系统接触网系统远程监控系统电力系统地面子系统联锁子系统车载子系统调度集中CTC通信系统牵引供电通信信号动车组运营调度客运服务工务工程第四部分高速铁路系统集成及技术经济特征高速铁路系统集成工务工程系统-列车运行的基础为高速度运行的机车车辆提供高平顺