高铁发展前景与工程质量控制.ppt
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1、高铁发展前景与工程质量控制,成都铁路局重庆铁路指挥部 二O一O年三月,沪汉蓉快速客运通道,高速铁路运行前的测试车,武汉火车站密集试车,内容提要,高速铁路的概念 高速铁路与普通铁路的主要区别 高速铁路的主要技术特征 高速铁路工程特点及质量控制的难点,高速铁路的概念,列车速度的分档 : 时速100120km 称为常速 ; 时速120160km 称为中速或准高速 ; 时速160200km 称为快速 ; 时速200400km 称为高速 ; 时速400km 以上称为特高速。,高速铁路的概念,客运专线 定义:客运专线是以客运为主的快速铁路。目前在我国,铁路等级除、级外又增加了“客运专线”等级,时速2003
2、50km/h的铁路统称为客运专线,曲线半径一般在2200m以上。,高速铁路的概念,我国客运专线发展规划: “四纵”线路 北京上海高速铁路 杭州宁波福州深圳客运专线 北京武汉广州客运专线 北京沈阳哈尔滨客运专线 “四横”线路 徐州郑州兰州客运专线 杭州南昌长沙客运专线 青岛石家庄太原客运专线 南京武汉重庆成都客运专线,高速铁路的概念,城际铁路 高速铁路的一种,是指在人口稠密的都市圈或城市带规划和修建的高速铁路客运专线系统,特点是相对短距离、公交化。 我国城际客运系统规划 环渤海圈铁路快速客运系统 长江三角洲铁路快速客运系统 珠江三角洲铁路快速客运系统,高速铁路的概念,城际铁路和客运专线的区别:
3、铁路主要技术政策明确指出:“运输紧张的繁忙干线修建四线或多线,实行客货分线运输。在大中城市间发展客运专线,在人口稠密地区发展城际铁路,加快形成覆盖我国主要城市的快速客运网。“ 城际铁路:主要是短途而且沿线都是人口密集的。像珠江三角洲中的广州-东莞-深圳,北京天津。 客运专线:主要是指长途的大城市之间。像北京-上海。,高速铁路的概念, 我国高铁改变世界 2008年3月31日,时速350公里的首列国产化CRH3高速动车组在“唐车”下线,进入测试运行。 中国第一条京津城际高铁2008年8月1日开通,全长115km,设计350km/h, 最高394.3km/h,京津高铁从一问世就站在世界前沿,创造了运
4、营速度、运量、节能环保、舒适度四个世界第一。 2009年12月9日,武广铁路客运专线成功试运行 ,全长995公里,设计350km/h,最高394.2km/h,成功创造了两车重联情况下高速铁路的世界最高运营速度! 2009年12月26日正式通车运营。 2010年2月6日,中国中西部第一条高速铁路郑西客运专线正式投入运营。全长505km,列车运营速度350km/h,开通后列车直达最短时间由6个多小时缩短至2小时以内。 中国仅仅用了5年时间,就跨越了发达国家半个世纪的高速铁路发展历程。中国的高铁速度代表了目前世界的高铁速度。,高速铁路的概念,高速铁路类型 当前,根据所采用的不同技术,高速铁路分为轮轨
5、接触技术类型和磁悬浮技术类型。轮轨技术有非摆式车体和摆式车体两种;磁悬浮技术又根据所采用的悬浮技术分为超导和常导两种。 我国高铁采用轮轨接触技术类型非摆式车体。上海龙阳地铁站到浦东机场唯一采用了磁悬浮列车常导技术,也是世界第一条磁悬浮列车示范运营线。磁悬浮列车实现了正真的零高度飞行,成为当今“陆上最快的交通工具”。(速度:430km/h),上海龙阳地铁站,山海磁悬浮列车示范线,上海磁悬浮列车示范线工程一角,上海磁悬浮列车示范线工程一角,山海磁悬浮列车示范线,高速铁路与普通铁路的主要区别,在轮轨接触的铁路技术中,随着速度的提 高,将会出现一些新的问题。对基础设施和移动的车辆都提出了新的要求,主要
6、可以归结为两个方面,即: -当速度超过250km/h以后,空气动力特性的显著变化,对车辆结构和铁路基础设施提出新的要求; -高速运行的列车要求具备持久稳定、高平顺性、能供列车安全舒适运行的轨下基础。,空气动力学特性: 列车高速运行时,行车阻力、震动和机械动力噪音有所增加,动车组与空气摩擦噪音的指标亦有所提高。对列车的结构,需要修改头型及外轮廓设计,改善空气流向,优化弓网关系及受电弓的位置,增加减振措施等。,试验证明,高速铁路对车辆的密封性能有很高的要求(这包括对车辆空调、门、窗、排污设施等方面的要求),以满足高速运行的空气动力学特性。此外,还要求具有高性能的制动系统和较高的乘座舒适度。而且,高
7、速行驶的列车在会车时所产生的 空气压力波明显高于既有线,因此,高速铁路在进行线路规划时,适当加大了线间距(包括站台安全距离)。通过隧道时,洞口空气阻力与高速列车在瞬间产生的压力,形成巨大的微气压波,对行车安全、乘客舒适度以及环境都产生了明显的影响。因此,要适当加大隧道断面积,改善洞口及辅助结构的设置等。,高速列车动力学的特性: 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” 。因此, 保持轨道持续稳定的高平顺性,是对高速铁路工程提出的最基本的功能
8、性要求 。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。具体表现在:,控制路基工程变形 控制路基工程变形将是很重要的一个内容。除了线路平面有较大的曲线半径和适当长度的缓和曲 线、夹直线长度以外,设计、施工都要将重点放在控制路基的工后沉降 、不均匀沉降及路基顶面的初始不平顺性 客运专线铁路设计暂规规定,允许最大工后沉降 30mm ( 无砟轨道的工后沉降 15mm); 过渡段差异沉降 5mm 。一般地基固结系数达到 9095% 。,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结构温差引起的变
9、形。所有这些变形的控制必须以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,但还有待于深化研究。,一次铺成跨区间无缝线路 轨道结构无论有砟 或无砟均必须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。根据高速铁路对轨道平顺性的要求,传统边铺边架的施工组织及方法已不适用。,接触网方面 列车高速运行时对接触网作用, 导线产生较高频率的波动。为了降低弓网离线率, 要求接触网具有较大的张力体系、高度的平顺性, 以保证良好的受流供电。,列车及牵引动力 高速列车采用动车组的形 式,牵引有动力分散、动力集中两种方式,采用大 功率交流传动 GTO 及IGBT
10、或IPM 元件,大幅度提高牵引功率。为了提高速度、减小对轨道结构及基础 设施的影响,高速铁路要求降低车体重量并限制轴重。这包括:合理的转向架结构、良好的空气动力 学性能和气密性、制动装置的特殊要求,降噪措施,车载微机故障监控诊断系统,集便装置的特殊 设计等。,通信信号系统 以地面信号为主变为机车信号 为主,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。为了提高 运营指挥效率,保证正点,高速铁路采用综合调度 系统指挥控制;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
11、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。,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。沿高速线设置的跨线桥需安 装坠落物告警装置,高速全线必须封闭,不设平交 道口。 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,沿线需采取降低噪音的措施,安装隔音墙。,高速铁路的主要技术特征,采用轮轨技术的高速铁路具有以下四个方面的主要技术特征: 1. 轮轨方面: 持久高平顺性的轨道,
12、轻量化、 高稳定性的列车; 2. 弓网方面: 大张力的接触网,高性能的受电弓; 3. 空气动力方面: 流线形、密封的列车,较大 的线间距和隧道断面; 4. 牵引与制动方面: 大功率的交- 直-交列车和大 容量的牵引供电设施,大能力的盘形、再生、涡流 列车制动系统和车载信号为主的列控模式。,我国高速铁路的主要技术标准: 铁路等级:高速铁路; 正线数目:双线; 设计速度:列车最高运行速度 350km/h,最低运行速度 200km/h; 运输模式:高中速混跑; 线间距: 5米; 最小曲线半径:一般 7000 米、困难 5500 米; 最大坡度: 1220; 到发线有效长度: 520 700 米; 牵
13、引种类及列车类型:电力、动车 组; 列车运行控制方式:自动控制; 行车指挥方式:综合调度集中。,高速铁路工程特点及质量控制的难点,本部分从高速铁路建设、运营的安全性、舒适性、可靠性、经济性、和可施工性的角度对路、桥、隧、 轨道工程的特点和质量控制的难点重点结合现阶段施工情况做一些分析。,高速铁路工程特点及质量控制的难点,总体技术要求 路基变形是影响列车运行速度的重要因素之 一,控制沉降和纵向刚度的变化是高速铁路路基设 计、施工的关键问题。 桥梁结构设计强调结构的耐久性和良好的动力特性,严格控制桥梁结构的纵横向刚度、基频和铺轨后的残余 (工后 )沉降,满足高速列车安全运行和旅客乘座舒适度的要求。
14、 隧道设计考虑空气动力学效应,隧道有效断面积目前都采用 100m2,并洞口设置了缓冲结构。 轨道结构的可靠性、稳定性和高平顺性是高速铁路安全可靠、平稳舒适、经济耐久运行的关 键。主要设计特点是采用一次铺设跨区间无缝线路,推广采用少维修的无砟轨道,转线地段采用大号码高速道岔。,高速铁路工程特点及质量控制的难点,路基 设计理念新 为保证轨道具有持久的平顺性,路基结 构设计采用了变形与强度结合控制的原则。目的为轨道提供一个强度高、刚度大且纵向变化均匀、长久稳定、顶面平顺的弹性基础。,高速铁路工程特点及质量控制的难点,路基 结构标准高 路基基床由表层和底层组成 ,表层厚度应为0.7m,底层厚度应为 1
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- 发展前景 工程质量 控制
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