高速鐵路的主要技術特征

1、高速鐵路的主要技術特征高速鐵路的主要技術特征高速鐵路在激烈的客運市場競爭中以其突出的優(yōu)勢，不但在其發(fā)祥地日、法、德等國家已占據(jù)了城際干線地面交通的主導地位，并在世界諸多經(jīng)濟發(fā)達的國家和地區(qū)迅速擴展。時至今日，高速鐵路新線總長已逾5000km。由于高速鐵路與既有干線固有的兼容性，高速列車通過既有線服務的里程已擴展至20000km以上。高速鐵路在不長的時期內(nèi)之所以能取得如此的發(fā)展勢頭，根本原因是基于輪軌系的高速技術充分發(fā)揮了既先進又實用的特

2、點，特別是在中長距離的交通中的獨特優(yōu)勢。實踐表明，高速鐵路已是當代科學技術進步與經(jīng)濟發(fā)展的象征。高速鐵路雖然源于傳統(tǒng)鐵路，但借助于多項高新技術已全面突破了常規(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)。高速鐵路在運營過程中更新?lián)Q代，其技術還在不斷發(fā)展與完善。為了深刻認識高速鐵路特點，本節(jié)將從總體角度出發(fā)剖析其主要技術特征。一、高速鐵路是當代高新技術的集成在世界上，高速鐵路的誕生是繼航天行業(yè)之后，最龐大復雜的現(xiàn)代化系統(tǒng)工程。它所

3、涉及的學科之多、專業(yè)之廣已充分反映了系統(tǒng)的綜合性。20世紀后期科學技術蓬勃發(fā)展，迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的三大技術有：計算機及其應用；微電子技術、電力電子器件的實用化與遙控自控技術的成熟；新材料、復合材料的推廣。高速鐵路絕非依靠單一先進技術所能成功，它正是建立在這些相關領域高新技術基礎之上，綜合協(xié)調(diào)，集成創(chuàng)新的成果。因此，高速鐵路實現(xiàn)了由高質(zhì)量及高穩(wěn)定的鐵路基礎設施、性能優(yōu)越的高速列車、先進可靠的列車運行控制系統(tǒng)、高效的運輸組織與運營管理體系等

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)營管理目標，彼此相容，完整結(jié)合。高速鐵路在實施中，從規(guī)劃設計開始就把各項基礎設施、運載裝備、通信信號、運輸組織及經(jīng)營管理等子系統(tǒng)納入整個大系統(tǒng)工程之中統(tǒng)籌運作。為實現(xiàn)總體目標，采用了多項關鍵技術。雖然這些新技術分別隸屬于各有關的子系統(tǒng)，但其主要技術指標、性能參數(shù)是相互依存、相互制約的，均須經(jīng)詳細研究、反復論證與修訂，才能保證實現(xiàn)大系統(tǒng)綜合

5、集成特性的要求，達到整個系統(tǒng)的合理與優(yōu)化。二、高速度是高速鐵路高新技術的核心不言而喻，高速鐵路的速度目標值是由常規(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，列車速度的級別劃分見表1.2.1。表1.2.1列車速度級別劃分表序號列車最高運行速度km.h列車級別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、設計、施工、制造到運營管理，都要超前、系統(tǒng)地進行研究才能付諸實施。隨著速度的提高，各

6、子系統(tǒng)原有的規(guī)律和相互間關系將轉(zhuǎn)化為強作用而須重新認定。系統(tǒng)中某項參數(shù)或標準選擇不慎都將引發(fā)連鎖反應。例如，線路參數(shù)、路基密實度或橋梁剛度選擇不合理，不僅是線路質(zhì)量問題，還將影響列車運行的平穩(wěn)性及可靠性，也干擾運輸組織、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系統(tǒng)效能的發(fā)揮。系統(tǒng)之間的關系遠比常規(guī)鐵路復雜。所以，在籌劃高速鐵路之初，必須從總體上估計到這一龐大系統(tǒng)更加復雜的綜合特性，認真

7、研究并協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)主要技術參數(shù)變異的合理范圍，重視新系統(tǒng)的強耦聯(lián)特性。四、系統(tǒng)動力學問題更加突出前面已經(jīng)闡明了高速鐵路整體的主要技術特征，并說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，俾便更深刻地認識對高速鐵路技術系統(tǒng)提出的新課題。縱觀世界，凡能獨立自主建設高速鐵路的國家，在籌劃立項之初，對高速鐵路的重大技術與經(jīng)濟問題都進行了全面的研究。特別是在確定基本功能與主要技術參數(shù)時，都根據(jù)各自的條件結(jié)合

8、其國情與路情做了周密的調(diào)查，進行必要的理論研究與試驗分析。其中，高速鐵路系統(tǒng)動力學問題是這一切的根由。(一)高速鐵路系統(tǒng)動力學問題1.高速列車的振動與沖擊問題高速列車在線路上行駛，速度越高，激勵車一線一橋系統(tǒng)發(fā)生的振動與沖擊越強，致振的敏感因素越寬。振動與沖擊的頻響函數(shù)關系，主要取決于參振系統(tǒng)各自的動力學特性，它包括其內(nèi)在的物理力學參量、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速度越高，在研究動載作用時應考

9、察的截止頻率越高，而可能發(fā)生的強作用點就越多。一般而言，振動與沖擊動力響應的物理量(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)，應考察的頻率不僅取決于激勵頻率的高低，還與系統(tǒng)的固有頻率密切相關。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成反比。由此可見，高速鐵路的基礎設施及運載裝備不但應具備優(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則。