高速铁路概论.docx

1、高速铁路概论高速铁路概论 一、绪论+高速铁路线路高速铁路的定义：最高行驶速度在200km/h以上、旅行速度超过150km/h的铁路系统。高速列车：以最高速度200kmh以上运行的列车。它不但包括轮轨式列车，还应包括磁悬浮列车等。高速铁路运营特征：概括为高速度、高舒适性、高安全性、节能环保和高密度。要求高速线路具有高平顺性、高稳定性、高可靠性及一定的耐久性。高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路的平顺性为主。高速铁路线路平面标准：包括超高（欠超高,过超高）、最小曲线半径、缓和曲线长度等。线路纵断面标准：包括最大坡度值和竖曲线等。外轨超高：为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅

2、客不因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度。（1）高稳定的轨道结构；（2）平顺的运行表面；（3）良好的轨道弹性；（4）可靠的轨道部件；（5）便利的养护与维修。道床：是轨道结构的重要组成部分。散粒体道床（碎石道床）不仅要承受轨枕传递的各种力的作用，保持轨道结构的稳定性，而且要便于进行养护。道岔：是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路设备，是铁路轨道的重要组成部分。路基：是轨道的基础，也叫线路下部结构，承受轨道和机辆荷载。高速铁路路基的特点:1、高速铁路路基的多层结构系统；2、严格控制路基变形；3、保证路基刚度的均匀性；4、在列车运行及自然条件下的稳定性。高速铁路路基的结构：1、路基本

3、体-直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分，有路堤、路堑等形式。由路基顶面、路肩、基床、边坡、基底几部分构成。由基床表层、基床底层、路堤下部和地基组成。2、路基防护和加固建筑-坡面防护、冲刷防护；挡土墙、抗滑桩等。3、路基排水设施路基面形状及宽度：由路基面中心向两侧设置不小于4的横向排水坡，有砟轨道路基两侧的路肩宽度，双线不应小于1.4m，单线不应小于1.5m。路基面在无砟轨道正线曲线地段一般不加宽。桥隧建筑物：是铁路跨越河流、山谷或穿过山岭及其他障碍的建筑物，是铁路线路的组成部分。高速铁路桥梁的类型：高架桥、跨谷桥；跨河桥高速铁路桥梁的特点：1、桥梁所占比例大、高架长桥多2、以中小跨度为主3、

4、刚度大、整体性好4、具有良好的动力特性；5、重视改善结构耐久性，便于检查维修6、强调结构与环境的协调高速铁路隧道空气动力学问题，影响因素：1)机车车辆方面：行车速度，车头和车尾形状，列车横断面，列车长度，列车外表面形状和粗糙度，车辆的密封性等。 (2)隧道方面:隧道净空断面面积，双线单洞还是单线双洞，隧道壁面的粗糙度，洞口及辅助结构物形式，竖井、斜井和横洞，道床类型等。 (3)其他方面，列车在隧道中的交会等。习题1、简要概述高速铁路线路应具有那些特点？答：高平顺性，高稳定性，高可靠性，及一定的耐久性。2、高速铁路线路平/纵断面有那些重要的技术参数？答：线路平面主要技术参数：最大超高；欠（过）超

5、高；最小曲线半径；缓和曲线线型和长度；缓和曲线间的夹直线与圆曲线最小长度；线间距；线路纵断面：最大坡度；竖曲线半径；最小坡段长度3、如何确定曲线地段的欠超高、过超高的允许值？答：最大超高h=11.8V2平/R主要取决于列车在曲线上停车时的高平顺性，安全/稳定和旅客乘坐的舒适度。h与V平关系密切，超高度的设置是否合适，很大的取决于平均速度选择是否恰当，以及高平顺性和旅客舒适度。4、确定路基顶面宽度时需要考虑那些因素？答：路基的宽度主要取决于线路间距，轨枕的长度，轨枕端部至道床肩部的距离，以及道床边坡坡度和路肩宽度。 路基中心向两侧设置不小于4%0的横向排水坡，有砟道路两侧的路肩宽度双线不小于1.

6、4m，单线不小于1.5m。5、高速铁路曲线半径应考虑哪些要素？答：行车速度，地形条件，机车牵引种类，钢轨磨耗 。最重要的是速度。6、设置高速铁路缓和曲线长度时，应考虑哪些因素？ 答：课本：1.外轨超高递增坡度不致使内轮轮缘脱轨；2.外轮升高速度不致影响旅客的舒适；3.未被平衡离心加速度的增长率不致影响旅客的舒适 PPt：缓和曲线长度由车辆脱轨加速度，未被平衡横向离心加速度时变率和车体的倾斜角速度确定，即主要是由超高时变率和欠超高时变率两项因素确定缓和曲线长度。7、与有砟轨道相比，无砟轨道有何特点？答：无砟轨道具有结构连续，平顺性和稳定性较好，后期维护工作小，维护费用低。舒适性较好；使用寿命长；

7、节约用地，保护环境；列车高速运行没有道渣飞溅。整体综合效益好等优点，但是弹性较有砟轨道差，初期投资建设费用高。8、简述高速铁路桥梁的特点答：（1）桥梁所占比例大，高驾长桥多；（2）以中小跨度为主； （3）刚度大，整体性好； （4）具有良好的动力特性，限制纵向力作用下结构产生的位移，避免桥上无缝线路钢轨的受力出现过大的附加应力； （5）桥梁上部结构全采用混凝土材料强调结构与环境协调； （6）重视改善结构耐久性，便于检查维修。9、建设高速铁路隧道主要考虑什么问题？1.净空有效面积；2.安全空间；3，,救援通道；4.工程技术作业空间；5.运营通讯；6.照明设备；7.防灾救援; 主要是列车的空气动力学

8、性能二、高速铁路车站高速铁路车站的特点1.高速铁路车站的业务（功能）特点(1)车站作业单一，只办客运业务，不办货运业务 。(2)在运行途中高速车站不办理行包、邮政托运业务，列车停站时间短。2. 高速铁路车站的设计特点(1)突出“以人为本，安全第一”的设计思想；(2)充分体现“以人为本、方便旅客”的宗旨，提倡旅客流程立体化、进出站自由化和多样化的设计。(2)做好与其他交通方式的协调。3. 高速铁路车站的作业组织特点(1)客运组织特点(2)行车组织特点。高速铁路车站的类型按技术作业性质分，高速铁路车站可分为越行站、中间站、始发终到站及通过站（枢纽站）。1越行站越行站是为办理高等级本线高速旅客列车越

9、行跨线的低等级高速旅客列车而设置的车站。2中间站是位于高速铁路线上主要办理客运业务的车站。3. 始发终到站始发(终到)站主要位于高速铁路线的起点和终点及有大量客流出发和到达的大城市。4. 通过站（枢纽站）新建的通过兼始发、终到站办理以下作业。高速铁路车站的分布1. 分布的依据高速铁路车站的分布主要取决于城市的分布、高速铁路沿线人口密度、客运市场需求、站间距、运输组织模式等因素。2. 我国客专车站分布的基本原则应最大限度满足沿线各城市的旅客出行需求和促进沿线地区经济发展的需要;应满足高速客运专线的运输需要;不仅要便于高速客运专线与其他运输方式的衔接，而且要增强客运专线在各种交通运输方式中的竞争力

10、;在满足运输需求的基础上应考虑远期发展的需要，高速客运专线车站设置应充分合理利用既有车站，尽可能做到投入最少、效益最高并避免以后的废弃工程;应充分考虑便于客运专线与既有路网的连接，同时在与既有枢纽衔接的高速车站与既有车站有明确的作业分工;应考虑国家的政治需要和国防需求。高速铁路车站的设计原则1. 功能性(1)注重流线组织，缩小换乘距离；(2)为旅客提供舒适的站内空间；(3)为旅客提供良好的站内服务。2、系统性（1）与城市规划相协调（2）客站各组成部分形成统一整体（3）铁路客运站专业系统应事先整体最优3、先进性（1）前瞻性的规模、布局与标准（2）完善的公共安全技术（3）先进的节能环保技术4、文化

11、性（1）体现地域特征及人文特征（2）体现时代特征（3）体现交通建筑特征5、经济型（1）合理把握客站规模及标准（2）充分考虑近远期结合（3）兼顾建设投入与维护成本高速铁路车站技术设备各站的技术设备主要包括：线路设备、客运服务设备、信号设备等。1、线路设备站内正线；到发线；辅助线路（安全线，渡线，联络线，走行线，其他线路）2、客运服务设备1）旅客站房（售票、候车设施）2）旅客站台3）雨棚4）进出站通道5）车站安全监控设备高速铁路枢纽以高速铁路车站为中心，在场站外部有动车检修基地、动车检修所、动车运用所、综合维修段(工区)及连接这些段所区的联络线、迂回线等相衔接，在车站内部实现了高速铁路、普通铁路、

12、城际铁路，地铁、公交、出租等多种交通方式间的立体换乘，这类综合体称之为高速铁路枢纽。高速铁路枢纽内的设备1、高速铁路车站2、动车检修设备(1)动车检修基地 （动车段） (2)动车检修所 (3)动车运用所 高速列车检修基地承担高速动车组除厂修以外的全部修程，规模大、占地多，又称高速动车段。 动车检修所设在有较多始发(终到)高速列车的枢纽站。 动车运用所，设在有少量始发(终到)高速列车的重要车站，如京沪高速线的蚌埠站，只作高速动车组存车之用。 3、综合检修设备 综合检测中心；综合维修段；维修工区；大型养路机械段4、其他设备 联络线；迂回线高速线引入既有客站的方式按其引入线的平、纵断面不同，有平面引

13、入、高架引入、地下引入三种方式；按其引入客运站类别不同，有引入既有站（合设方案）和引入新建站（分设方案）的两种方式；现按其引入枢纽内的走向和既有线的关系不同分为以下三种方式进行叙述。1并行引入方式 2并线引入方式 3分线引入方式习题：1、高速铁路车站在业务上又什么特点？为什么？ 答：特点：不办理货运业务，只办理客运业务，且不办理行包、邮政托运业务。原因：设备不匹配；线路对轴重的要求；信号制式等，缩短列车停站时间，提高运营效率，合理有效使用高速铁路。2、高速铁路车站按其技术作业性质可以分为哪几类？分别是什么作业？ 答：分为：越行站、中间站、始发终到站、通过站（1）越行站，主要办理越行作业，即列车

14、的通过作业、停站待避（接车作业、发出作业）;（2）中间站，主要办理列车到达、出发、通过作业及客运业务;（3）始发终到站，主要办理列车的到发作业，客运业务，始发终到列车的车底相关作业(动车组的取送、整备、检修等);（4）通过站（枢纽站），主要办理列车通过作业，部分始发终到列车的接车、发车作业，动车组的取送、检修、整备作业及客运业务。3、我国高速铁路车站基本站型有几种？分别适用于什条件？（1）两线式，适用于越行站；（2）两线两台式（岛式和对应式），适用于中间站；（3）两台四线以上的布置图，适用于始发终到站；（4）带综合维修设施的布置图，适用于始发终到站和部分需要综合维修设施的中间站4、何谓高速铁路

15、枢纽？枢纽内的主要设备有那些？ 答：高速铁路枢纽指以高速铁路车站为中心，所有高速铁路相关设施的综合体。 主要设备：高速铁路车站；动车检修设施（动车段、动车检修所、动车运用所）；综合检修设施（ 综合检测中心；综合维修段；维修工区；大型养路机械段）;其他设施（联络线、迂回线及既有铁路设施）。5.高速线引入既有铁路枢纽的原则是什么?常用的引入方式有哪几种?高速线引入既有铁路枢纽的原则： (1)高速线的引入要与枢纽的总图规划相适应； (2)高速线的引入要与城市发展规划密切配合； (3)高速线引入后要与城市的其他交通方式协调配合。高速线接入既有铁路枢纽的方式：并行引入；并线引入；分线引入。三、高速铁路供

16、电习题：1、牵引供电系统的概念牵引供电系统指从电力系统（一次供电系统）接受电能，通过变压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向列车的电力装置提供所需电流制式（交流或直流）的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功能的完整系统。将电能从电力系统传送到电力机车(动车）的电力设备。 （由牵引网和牵引供电所组成）2、牵引变电所的功能 承担着从公用电力系统接受电能，通过变压器将电能从三相110kV或220kV变换成单相27.5kV，并向铁路上、下行两个方向的牵引网供电。3、供电臂的概念两相邻牵引变电所之间设有分区所，变电所与分区所之间的牵引网区段。4、接触网的组成1、接触悬挂2、支持与定

17、位装置3、补偿下锚装置4、支柱设施及辅助供电设施5、牵引网供电方式及现行采用的方式。1、直接供电方式（T-R方式, Trolley-Rail）2、带负馈线的直接供电方式（N-T-R方式）3、自耦变压器供电方式（ AT方式）4、吸流变压器供电方式（BT方式）现主要采用自耦变压器供电方式（ AT方式）。原因：接触悬挂的三种：复链形、弹性链形、简单链形（看图）四、高速铁路车辆高速动车组的基本构成：1车体 2车辆内部设备 3转向架 4车辆连接装置 5制动装置 6牵引传动装置 7辅助设施高速动车组的动力分布方式按动力分布形式分为动力集中式和动力分散式两大类。1、动力集中式（欧洲）将列车动力集中在列车两端

18、的动力车上，动力车之间为数量不等的拖车（无动力的客车），推挽牵引。特点：（优）牵引动力集中在两台动车上，牵引电机和电器数量少，列车制造和维护费用低；受电弓数量少，高压电缆贯穿列车顶部将两动力车相联，有利于列车高速行驶，并减轻接触网导线的磨损。（缺）列车编组调整较困难，不易适应运量变化，运用灵活性较差；粘着利用等指标不如动力分散式。2、动力分散式（日本）一种是完全分散模式，即高速列车编组中的车辆全部为动力车。另一种是相对分散模式，即高速列车编组中大部分是动力车，小部分为无动力的拖车。动力分散动车组优点:牵引功率大；轴重小；启动加速性能好；可靠性高；编组灵活。高速动车组的主要技术特点1优良的空气动

19、力学外形（头、身），头型流线化2轻量化技术轻量化部件：车体结构、车内设备、转向架、悬挂设施及其他设备3高性能转向架技术4复合制动技术5密接式车钩缓冲技术6交流传动技术7高速受流技术8列车自动控制及故障诊断技术动车组的型号和编号构成看笔记 动车组中车辆的车种和编号和构成高速客车设计制造中需要解决的技术问题一、结构流线化优良的空气动力学性能二、车体结构轻量化三、控制噪声良好的隔声性能四、提高气密性车体密封技术五、强化防火措施较好的防火性能六、强化空气调节装置良好的车内环境车体轻量化1、轻量化意义：降低轴重（减少线路损害）节约能源（减少动力能耗）缩短制动距离（减轻制动系统的负担2、轻量化部件：车体结

20、构、车内设备、转向架、悬挂设施及其他设备3、途径：轻型材料。合理设计4、车体轻量化材料、耐候钢车体、不锈钢车体、铝合金车体5、车内设备的轻量化技术 车内设备材料，首先应满足功能要求和防火阻燃要求，装饰板应反映时代感，车内设备约占客车总重量的20，轻量化具有重要意义。车内设备如门、窗、行李架、座椅、供水设备、卫生设备等等，均可选用轻合金或高分子工程材料和复合材料，使设备重量大大减轻。车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板，工程塑料顶板等。动车组对车钩的性能要求1、纵向间隙要求2、具有足够的强度和刚度。3、具有车钩自动连挂和分解功能。高速列车转向架应具备的性能高稳定性，高平稳性，良好的曲线通过能力，安

21、全，舒适，高临界速度，低能耗，低噪声高速列车转向架的类型通常情况下，每节车厢下有两个转向架。动车下是动力转向架，拖车下是拖车转向架。1、动车组转向架的组成特点（1）均为无摇枕转向架；（2）轮对为空心车轴，整体轧制车轮、磨耗型车轮踏面；（3）一系悬挂采用钢弹簧液压式减振器轴箱定位装置；（4）二系悬挂主要采用空气弹簧；（5）牵引装置主要采用拉杆方式。 动力转向架还有：（拖车没有的） （1）牵引电机，安装方式采用架悬或体悬或半架半体。（2）驱动装置（齿轮减速装置和联轴节），齿轮减速装置通过轴承安装在车轴上，牵引电机与齿轮减速装置通过联轴节传递驱动力。 3）制动盘安装方式不同，动车为轮盘式，拖车为轴盘

22、式。转向架的组成动车转向架、构架、轮对、轴箱、一系悬挂装置、二系悬挂装置、基础制动装置、牵引驱动装置。高速牵引传动与制动装置供电受流 传动 牵引一、受电弓列车顶部用于向接触网取电的装置。二、交流传动技术1、交直交传动由受电弓从接触网上将单相交流电引入列车，经过主变压器进行变压后向主变流器输入，变成需要的直流电，再经过逆变器变成牵引电机所需的三相交流电。2、优点：交流牵引电动机较传统的直流牵引电动机具有额定输出功率大、结构简单、体积小、重量轻、易维修、速度控制方便、效率高等3、牵引力的产生： 接触网电能受电弓变压器变流装置 牵引电动机牵引齿轮使动能转换为扭矩。三、牵引传动系统（高速受流+交流传动

23、+牵引电机驱动）系统的组成：主电路、高压设备（受电弓、主断路器、其它）、主变压器、牵引变流器、牵引电机、电传动系统的保护装置。四、制动系统的性能要求及特点尽可能缩短制动距离以保障列车安全；保证高速制动时车轮不滑行（防滑装置）；司机操纵制动系统灵活可靠，能适应列车自动控制的要求。高速列车复合制动系统的组成及工作原理制动控制系统；动力制动（再生制动）系统；摩擦制动（盘形制动）系统；微机控制的防滑器；非粘着制动装置等组成。工作原理空气摩擦制动（空气盘形制动）+ 动力制动（再生制动）+ 辅助制动（涡流制动和磁轨制动）；按速度控制制动力的大小以充分利用粘着；采用高性能的防滑装置以及采用微机控制等。 高速

24、动车组维修一级：例行检查.一级修作业主要是对动车组进行检查、测试以及故障件的更换。二级：重点检测.二级修作业包括关键部件状态检测、关键部件外观检查、内部检查、功能检查、解体检查及修理、列控装置状态检查。三级：重要部件分解检查.三级修作业在二级修基础上，车组分解成单元，每单元同时架车，更换转向架，对牵引电机、动力驱动装置、制动装置等主要部件解体后检查，转向架检查完毕后，在基地的试验线路上进行运行试验四级：系统全面分解检测.四级修作业在三级修基础上，增加对车体内部及连接部的检查及修理工作。车组分解成每一单节，车上、车内、车下所有设备下车检修，主要部件互换修。高压布线在车上做耐压试验，车体气密检查等

25、。进行整列车的性能试验，基地内运行试验，最后上线试验。五级：整车全面分解维修.五级修作业对车体进行全部解体检修，更换重要部件，车体气密检查；整车性能试验和运行试验等。 动车组的检修设备检修单位分为动车组检修基地（段）和动车组检修所（运用所）两大类。动车组检修基地重点承担动车组的集中检修和运用整备工作，工作包括15级修程，根据基地覆盖范围及动车组配属情况，检修能力满足集中检修的需要，存车能力规模适度，合理控制基地规模。动车检修所承担运用整备工作和存放工作，包括1、2级修程。习题：1、动车组的分类（不同角度）答：按牵引动力的分布形式分为动力分散式和动力集中式按转向架连接方式分为独立式和铰接式两大类

26、。按动力来源分为电动车组和内燃动车组两大类。2、高速动车组的关键技术有哪些？ 答：优良的空气动力学外形（头、身）轻量化技术；高性能转向架技术；复合制动技术密接式车钩缓冲技术；交流传动技术；高速受流技术列车自动控制及故障诊断技术3、高速动车组风挡应具有哪些性能？答：风挡的空气阻力尽量小隔声性能好密封性能好足够的强度较好的抗弯曲性能满足火灾、分解等其他要求良好的阻力特性4、高速动车组转向架有何特点？答：均为无摇枕转向架；轮对为空心车轴，整体轧制车轮、磨耗型车轮踏面；一系悬挂采用钢弹簧液压式减振器轴箱定位装置；二系悬挂主要采用空气弹簧；牵引装置主要采用拉杆方式。动力转向架带动力装置（牵引电机和驱动装

27、置）；对于制动装置（制动盘），动力转向架采用轮盘式，而拖车转向架采用轴盘式。5、建设高速动车组的车体时主要考虑哪些问题？答：车体结构流线化优良的空气动力学性能车体结构轻量化控制噪声良好的隔声性能提高气密性车体密封技术强化防火措施较好的防火性能强化空气调节装置良好的车内环境6、动车组检修基地和动车组运用有何异同？答：动车检修基地，配有一定量的动车组，重点承担动车组的集中检修和运用整备工作，工作包括1-5级修程，根据基地覆盖范围及动车组配属情况，检修能力满足集中检修的需求，存车能力规模适度。 动车检修所承担运用整备工作和存放工作，包括1、2级修程。动车组检修基地有哪些设备及完成那些作业？ （添加）（1）检修设备主要包括：整备检修库、电气测量装置、轮对踏面诊断装置、不落轮旋转装置、轮对及转向架更换中心、车轴探伤装置、动轮组内部清理及整理设备等。（2）主要作业：负责所配属动车组的运用管理、整备、日常维护，高级检修、保养和存放。7、高速动车组的组成？车体；车辆内部设备；转向架；车辆连接装置；制动装置；牵引传动系统；辅助供电系统。8、高速动车组的轻量化如何让体现的？（1）车体采用新材料、新结构（2）车内采用复合材料（3）转向架采用焊接构架、空心车轴、小直径的车轮（4）采用铝合金轴箱和齿轮箱等。