高速鐵路的主要技術(shù)特征

1、高速鐵路的主要技術(shù)特征高速鐵路的主要技術(shù)特征高速鐵路在激烈的客運(yùn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中以其突出的優(yōu)勢(shì)，不但在其發(fā)祥地日、法、德等國(guó)家已占據(jù)了城際干線地面交通的主導(dǎo)地位，并在世界諸多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)迅速擴(kuò)展。時(shí)至今日，高速鐵路新線總長(zhǎng)已逾5000km。由于高速鐵路與既有干線固有的兼容性，高速列車通過(guò)既有線服務(wù)的里程已擴(kuò)展至20000km以上。高速鐵路在不長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)之所以能取得如此的發(fā)展勢(shì)頭，根本原因是基于輪軌系的高速技術(shù)充分發(fā)揮了既先進(jìn)又實(shí)用的特

2、點(diǎn)，特別是在中長(zhǎng)距離的交通中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐表明，高速鐵路已是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的象征。高速鐵路雖然源于傳統(tǒng)鐵路，但借助于多項(xiàng)高新技術(shù)已全面突破了常規(guī)鐵路的概念，已形成一種能與既有路網(wǎng)兼容的新型交通系統(tǒng)。高速鐵路在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中更新?lián)Q代，其技術(shù)還在不斷發(fā)展與完善。為了深刻認(rèn)識(shí)高速鐵路特點(diǎn)，本節(jié)將從總體角度出發(fā)剖析其主要技術(shù)特征。一、高速鐵路是當(dāng)代高新技術(shù)的集成在世界上，高速鐵路的誕生是繼航天行業(yè)之后，最龐大復(fù)雜的現(xiàn)代化系統(tǒng)工程。它所

3、涉及的學(xué)科之多、專業(yè)之廣已充分反映了系統(tǒng)的綜合性。20世紀(jì)后期科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的三大技術(shù)有：計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用；微電子技術(shù)、電力電子器件的實(shí)用化與遙控自控技術(shù)的成熟；新材料、復(fù)合材料的推廣。高速鐵路絕非依靠單一先進(jìn)技術(shù)所能成功，它正是建立在這些相關(guān)領(lǐng)域高新技術(shù)基礎(chǔ)之上，綜合協(xié)調(diào)，集成創(chuàng)新的成果。因此，高速鐵路實(shí)現(xiàn)了由高質(zhì)量及高穩(wěn)定的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、性能優(yōu)越的高速列車、先進(jìn)可靠的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、高效的運(yùn)輸組織與運(yùn)營(yíng)管理體系等

4、綜合集成，如圖1.2.1所示。系統(tǒng)協(xié)調(diào)的科學(xué)性，則是根據(jù)鐵路行業(yè)總的要求，各子系統(tǒng)均圍繞整體統(tǒng)一的經(jīng)營(yíng)管理目標(biāo)，彼此相容，完整結(jié)合。高速鐵路在實(shí)施中，從規(guī)劃設(shè)計(jì)開始就把各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)載裝備、通信信號(hào)、運(yùn)輸組織及經(jīng)營(yíng)管理等子系統(tǒng)納入整個(gè)大系統(tǒng)工程之中統(tǒng)籌運(yùn)作。為實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)，采用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。雖然這些新技術(shù)分別隸屬于各有關(guān)的子系統(tǒng)，但其主要技術(shù)指標(biāo)、性能參數(shù)是相互依存、相互制約的，均須經(jīng)詳細(xì)研究、反復(fù)論證與修訂，才能保證實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)綜合

5、集成特性的要求，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的合理與優(yōu)化。二、高速度是高速鐵路高新技術(shù)的核心不言而喻，高速鐵路的速度目標(biāo)值是由常規(guī)鐵路發(fā)展到高速鐵路最主要的區(qū)別。按照鐵道部現(xiàn)行的規(guī)定，列車速度的級(jí)別劃分見表1.2.1。表1.2.1列車速度級(jí)別劃分表序號(hào)列車最高運(yùn)行速度km.h列車級(jí)別1≤120普速列車2120200高速列車不能照搬于高速鐵路。高速鐵路從可行性研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、制造到運(yùn)營(yíng)管理，都要超前、系統(tǒng)地進(jìn)行研究才能付諸實(shí)施。隨著速度的提高，各

6、子系統(tǒng)原有的規(guī)律和相互間關(guān)系將轉(zhuǎn)化為強(qiáng)作用而須重新認(rèn)定。系統(tǒng)中某項(xiàng)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)選擇不慎都將引發(fā)連鎖反應(yīng)。例如，線路參數(shù)、路基密實(shí)度或橋梁剛度選擇不合理，不僅是線路質(zhì)量問(wèn)題，還將影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性及可靠性，也干擾運(yùn)輸組織、行車指揮。反之，確定列車主要參數(shù)及性能也必須考慮線路參數(shù)與控制系統(tǒng)方案，否則最終都要制約整個(gè)系統(tǒng)效能的發(fā)揮。系統(tǒng)之間的關(guān)系遠(yuǎn)比常規(guī)鐵路復(fù)雜。所以，在籌劃高速鐵路之初，必須從總體上估計(jì)到這一龐大系統(tǒng)更加復(fù)雜的綜合特性，認(rèn)真

7、研究并協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)變異的合理范圍，重視新系統(tǒng)的強(qiáng)耦聯(lián)特性。四、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題更加突出前面已經(jīng)闡明了高速鐵路整體的主要技術(shù)特征，并說(shuō)明了高速鐵路與常規(guī)鐵路在本質(zhì)上的差異，下面將著重從總體上分析發(fā)生本質(zhì)差異的基本原因，俾便更深刻地認(rèn)識(shí)對(duì)高速鐵路技術(shù)系統(tǒng)提出的新課題?？v觀世界，凡能獨(dú)立自主建設(shè)高速鐵路的國(guó)家，在籌劃立項(xiàng)之初，對(duì)高速鐵路的重大技術(shù)與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題都進(jìn)行了全面的研究。特別是在確定基本功能與主要技術(shù)參數(shù)時(shí)，都根據(jù)各自的條件結(jié)合

8、其國(guó)情與路情做了周密的調(diào)查，進(jìn)行必要的理論研究與試驗(yàn)分析。其中，高速鐵路系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是這一切的根由。(一)高速鐵路系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.高速列車的振動(dòng)與沖擊問(wèn)題高速列車在線路上行駛，速度越高，激勵(lì)車一線一橋系統(tǒng)發(fā)生的振動(dòng)與沖擊越強(qiáng)，致振的敏感因素越寬。振動(dòng)與沖擊的頻響函數(shù)關(guān)系，主要取決于參振系統(tǒng)各自的動(dòng)力學(xué)特性，它包括其內(nèi)在的物理力學(xué)參量、相互間發(fā)生接觸或約束的幾何參量與物理參量。很明顯。相互接觸的物體其相對(duì)速度越高，在研究動(dòng)載作用時(shí)應(yīng)考

9、察的截止頻率越高，而可能發(fā)生的強(qiáng)作用點(diǎn)就越多。一般而言，振動(dòng)與沖擊動(dòng)力響應(yīng)的物理量(位移、速度、加速度)幅值是與速度的平方成正比的。在頻域范圍內(nèi)，應(yīng)考察的頻率不僅取決于激勵(lì)頻率的高低，還與系統(tǒng)的固有頻率密切相關(guān)。激擾頻率與速度成正比，與接觸表面沿速度方向上的幾何變異之波長(zhǎng)成反比。由此可見，高速鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施及運(yùn)載裝備不但應(yīng)具備優(yōu)良的固有特性，還必須在界面上彼此都要保有均勻、平順、光滑的特征。這是建立高速鐵路各子系統(tǒng)都必須遵守的共性準(zhǔn)則。