高速铁道技术论文篇1

[关键词]轨道交通；牵引；发展

1.电力牵引轨道交通的技术优势

牵引动力分为蒸汽、内燃和电力3种。蒸汽牵引热效率低，牵引重量小，环境污染严重，但机车构造简单，造价低，目前在中国仍发挥着重要作用。内燃和电力牵引主要特点是功率大，效能高，劳动条件好，但造价高，在中国已有30年发展历史。世界一些发达国家分别用了10～15年时间，于60～70年代先后完成了以内燃和电力牵引取代蒸汽牵引的改革。根据自然条件有利、技术先进、经济合理的原则，各种牵引方式的适宜范围为：电力牵引适宜在运量大、提高铁路能力显著、节约能源和经济效益好的干线及运量较大、坡道长的线路上采用。

1.1电力牵引效率高，是节能型产品

在轨道交通的三种主要运载工具中，蒸汽机车由于煤在锅炉中的不完全燃烧，使得蒸汽机车总效率最好时仅有8%～9%，难以在技术上有突破；内燃机车由于提高柴油机效率在技术上存在难度，其总效率最好水平为40%～45%；电力机车是电能的直接转化，故其总效率一般都在82%～86%。由此可见，采用电力牵引具有明显的节能效应和经济效益。

1.2有利于推动全国电气化

由于电力牵引采用工频25kV输电制式，可与强大工业电网联网，因而铁路电力牵引输电网的建设会推动沿线农村、边缘地区的电气化建设。

2.国内电力牵引轨道交通发展历程

我国第一条铁路始建于1881年。新中国成立50年来，铁路建设取得了举世瞩目的成就，铁路营业里程从2×104km增长到6.7×104km以上。以1961年我国第一条电力牵引翻越秦岭的山区铁路（宝鸡—凤州，长92km，最高限速70km/h）通车为起始，电气化铁路从零已发展到1.3×104km。我国已成为继法国、德国、日本、俄罗斯等国家之后第八个拥有1×104km以上电气化铁路的国家。1997年启动的提速工程，大区域电力牵引提速达160km/h，1998年出现了200km/h运行的广深电气化铁路。“十五”期间将完成2×104km（占总里程25%）电气化铁路和承担总运量50%的发展目标。

我国电力牵引运载工具———电力机车，自1958年第一台电力机车诞生，实现了“零”的突破开始，1985年第一台相控电力机车诞生，从而逐步配套形成快速客运（4轴）、客货两用（6轴）、重载货运（8轴）多机型、多用途的系列化第三代电力机车；从第一代、第二代电力机车的单一机型转化为系列化产品，电力机车“从少到多”；1996年我国第一台微机控制、全悬挂架承式轮对空心轴弹性传动的快速客运电力机车诞生，创造了240km/h中国铁路第一速；1997年我国第一台交流电传动电力机车研制成功，标志着我国电力机车研制进入高科技领域，实现了从普速到高速和从交直电传动到交流电传动的两个里程碑的跨越，电力机车在技术上“从低到高”。

目前我国电力机车总拥有量达到2693万台，其中42.29％的1139辆主要外销到亚洲、南美。

3.我国电力牵引轨道交通技术展望

轨道交通的发展要以“速度”来拖动，“高速”是轨道交通现代化的象征，是轨道交通科技的龙头。高速交通是国家交通基础建设的主干，是推动区域经济发展的动力。轨道交通“高速”技术非电力牵引莫属，而高速电力牵引又要以交流电传动、微机控制、高速转向架、车体气动外形的研究为突破点。

我国轨道交通“高速”可参照目前高速铁路的经验，以200km/h级为起步，配套完成350km/h级机车、客车、电动车组（动力集中、动力分散型）开发，并取得运营经验，21世纪初完成380km/h级及以上速度级电动旅客列车组（包括动力集中型与动力分散型）的研制，实现试验速度突破400km/h新的第一速。按“十年工程”的目标，完成电力机车从交直电传动向交流电传动的转换，实现单轴功率1200kW交流电传动动力集中型动力车和单轴功率300kW动力分散型动力车的模块化设计，并达到产业化水平。

3.1干线轨道交通

特大城市间开始实现客运专线高速化，客运列车最高速度210km/h以上，建成京沈高速客运通道，开工建设京沪高速铁路，研制成功210～300km/h电动车组，逐步形成以京沈、京沪、京广为主体的高速干线；

主要干线实现提速，形成网络化，干线网络客运列车最高速度达160km/h，一般线路达120km/h，在主要城市间，客运列车实现500km左右范围内朝发夕归，1500km左右范围内夕发朝至，2000km左右范围内一日到达，形成1×104km覆盖面的快速客运网；

主要繁忙干线的大宗货物运输采用长列和大轴重，实现重载化，积极发展25t轴重大功率货运机车和低动力作用的4轴25t轴重大型货车，实现主要干线单机牵引5000t；

高附加值货物运输采用特种专列，实现快捷化，在三大干线地区建成快捷货物运输网络，使快捷货运列车最高速度达120km/h，一般货运列车最高速度90km/h；

运载装备按运输功能配置，实现系列化、型谱化，主要繁忙干线、高速专线、运煤专线、长大坡道和长大隧道线路以及城郊和城市轨道交通线路普遍采用电力牵引，完成单轴功率1200kW交流电传动系统的研制，并使之产业化；

安全保障技术装备按网络体系配套，实现系统化，实现对机车车辆与动车组运行品质和状态检测、轨道状态检测、轮轨作用力检测、通讯信号检测、弓网状态检测等装备的综合化；客、货运组织和运营管理采用新技术，实现信息化，完成铁路信息结构体系；

3.2城市轨道交通

完成城市轨道交通运载装备国产化，实现交流电传动技术、车辆轻量化技术、模拟制动技术、减振降噪技术、列车安全检测及故障诊断技术的应用；

完成包括列车自动防护（ATP）、列车自动监控（ATS）和列车自动驾驶（ATO）子系统在内的列车自动控制系统（ATC）技术，高平顺、少维护无缝线路轨道技术，自动售票技术，运营管理信息技术，接触网供电自动控制技术等基础技术装备国产化；

城市轨道交通路网建在百万以上人口主要大城市，预计2012年可建成地铁、轻轨铁路总里程达到400km左右。

在我国加入WTO以后，发达国家在轨道交通系统具有雄厚实力的各大公司将加入竞争，它们主要在核心技术———电气工程技术领域对我国进行控制。我国必然要在重视掌握城轨交通车辆机械工程技术的基础上，不遗余力地提高电气工程技术国产化率与占有率，以尽早形成具有全面自主知识产权的城市轨道交通产业。

电力牵引将在城际高速轨道交通、区域重载轨道交通、城市快捷轨道交通等各个方面推动我国轨道交通技术的现代化。再通过旅客流和信息流的有机结合，货物流和信息流的有机结合，形成现代客运业和现代物流业两大支柱产业，最终形成我国综合交通运输体系。这是21世纪初我国交通运输领域高新技术应用的主要目标。

参考文献

高速铁道技术论文篇2

论文摘要:随着铁路列车向高速化与准高速化方向的迈进,为保证有效的人机控制和提高运输效率,要求建立一个功能完善的、技术构成先进的铁路通信网。主要介绍了在现实的铁路通信工程建设中,我们应该注意的问题。

1铁路传输技术

1.1SDH传输技术

SDH是取代PDH的新数字传输网体制,主要针对光纤传输,是在SONET的标准基础上形成的。它把信号固定在帧结构中,复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH是在电路层上对信号进行复用和上下。当带着信号的光纤通ODF(光纤分配架)进入ADM时,信号必须通过O/E转换和设备上的支路卡才能下成2Mb/s的基本电信号,并经过通信电缆和DDF(数字配线架)接到用户接口或基站BTS(基站收发信机)。

1.2ATM网络传输技术

ATM是一种基于信元的交换和复用技术,即一种转换模式,在这一模式中信息被组织成信元。它采用固定长度的信元传输声音、数据和视频信号。每个信元有53个字节,开头的五个字节为信头,用以传输信元的地址和其他一些控制信息,后面的48个字节用以传输信息。利用标准长度的这种数据包,通过硬件实现数据转换,这比软件更快速、经济、便宜。同时,ATM工作速度有很大的伸缩性,在光缆上可以超过2.5Gbps。

在网络传输中,为了使多个用户共享高速线路,通常采用时分复用方式。时分复用方式又可分为同步传输模式和异步传输模式。在数字通信中通常采用同步传输模式,这种传输模式把时间划分为一个个相等的片段,成为时隙,一定量的时隙组成一个帧,一个信道在一个帧里占用一个时隙,一个用户占用一个或多个信道。而在异步传输模式中,各终端之间不存在共同的时间参考,各个时隙没有固定的占用者。在ATM中时隙有固定的长度而且比较短,一个时隙传输一个信元,每一个信元相当一个分组。各信道根据业务量的大小和排列规则来占用时隙,信息量大的信道占用的时隙多。

1.3MSTP传输技术

MSTP依托于SDH平台,可基于SDH多种线路速率实现,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口,继续满足TDM业务的需求;另一方面,MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。

1.4RTKGPS网络传输技术

随着GPS无验潮测深技术应用的不断深入,传统电台数据链的传输模式已不能满足长距离RTK作业的需要。而网络RTK技术则是利用网络来取代UHF电台进行数据传输,它传输距离远,信号稳定,抗干扰性强,已成为数据链传输的新宠。

通用分组无线业务GPRS,是在GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,GSM是一种使用拨号方式连接的电路交换数据传送方式。GPRS利用现有通信网的设备,通过在GSM网络上增加一些硬件和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。

1.5WDM传输技术

WDM(或DWDM)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后,复用在一根光纤上,在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM(或DWDM)系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光层上的复用,它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。同时,通过OADM进行光信号的直接上下,无需经过O/E转换,而拥有EDFA的WDM(或DWDM)可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。

2接入网技术

随着通信技术的快速发展,人们对铁路通信技术提出了更高的要求,铁路部门必须采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式,实现铁路通信网的升级,发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。

接入网技术是铁路通信中一项关键技术,由于原有用户铜缆接入的普遍性和现在光纤技术的发展,接入网建设就必须考虑通信网络的现状与发展,这就决定了接入网技术的多样化。接入网从接入方式上可分为有线接入和无线接入。

2.1有线接入技术

(1)高速率数字用户环路技术。

通过2-3对双绞线双向对称传送基群数字速率信号,传送距离为3km-5km,上行速率与下行速率相等。通过回波抵消技术实现在一对双绞线上全双工传输,通过特定的编码和调制方式提高传输质量,用多线对并行传输,以降低每对双绞线上的传输速率,增加无中继传输距离。

(2)非对称数字用户环路技术。

它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高达(9-10)Mbit/s,上行速率只有数十或数百kbit/s,此技术适用于视频点播VOD系统;其高速下行信道可向家庭用户提供多路的数字图像信号及低速语音信号,而上行信道用于传送用户控制信号。ADSL的优势在于它几乎不需要对现有的对1双绞线作任何改动就可获得高传输速率。

(3)混合光纤同轴电缆接入技术。

它是基于有线电视系统CATV发展起来的。在有线电视中心与地区中心、地区中心与光节点之间采用光纤连接,光节点与用户设备之间采用同轴电缆连接。其主要是使用副载波调制,将CATV原有的单向传输系统改造成双向传输系统。HFC可以充分利用现有的CATV网络,进行少量投资,就可形成一个支持多种业务的宽带综合业务网。

(4)光纤用户环路技术。

以光纤为主要传输媒介,根据光纤向用户延伸的距离,可以分为FTTC(光纤到路边),FTTB(光纤到大楼),FTTH(光纤到家)等。FTTB是用户接入信息高速公路的最终理想目标,但根据现有通信发展的实际,FTTC、FTTB与铜缆相结合的用户接入,虽然是有过渡性质的折衷方案,但价格相对经济,并且在时机成熟时易扩展到FTTH,所以是现实并且可行的。

2.2无线接入技术

无线接入网是在接入网中部分或全部引人无线传输媒介,为用户提供固定终端业务和移动终端业务。无线接入可分为固定接入和移动接入两大类。其基本结构由控制器、基站和用户终端设备构成。应用技术主要包括微波1点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。无线接人由于其灵活方便易于建设,目前已得到极大的重视。

集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理分配的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。

3结语

铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具,我国铁路引入现代通信技术还不久,对铁路通信工程建设还需要一段时间对其了解、分析和试验,对其中所要注意的问题,特别是技术问题要认真对待,只有这样才能为铁路通信现代化作出贡献。

参考文献

[1]梁培超.浅析铁路通信工程应用接入网技术[J].科技资讯,2008.

高速铁道技术论文篇3

一、高速铁路发展历史

1．世界高铁发展历程总体来看，世界高铁发展可以划分为四个阶段。第一阶段：1964年至1990年。1964年10月，世界上第一条真正意义上的高铁———日本东海道新干线正式通车，全长515．4公里，运营速度高达210公里／小时，它的建成通车标志着世界高铁新纪元的到来。第二阶段：1990年至90年代中期，法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国等欧洲大部分国家，大规模修建本国或跨国界高铁，逐步形成了欧洲高铁网络。第三阶段：从90年代中期至今。在亚洲（韩国、中国台北、中国）、北美洲（美国）、澳洲（澳大利亚）世界范围内掀起了建设高铁的热潮。

2．我国高铁发展现状与规划2003年10月12日秦沈客运专线正式运营，它是中国铁路步入高速化的起点，可以说，是中国铁路里程碑式的建筑。它是中国自己研究、设计、施工的时速200公里的第一条快速客运专线。2008年8月，中国第一条时速300km的高铁———京津城际客运正式通车并投入运营。2008年4月18日，京沪高铁全面开工建设，2011年6月30日正式开通运营，北京到上海只需要5小时。根据《中国铁路中长期发展规划》，到2022年，为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统。建设客运专线1．2万公里以上，客车速度目标值达到每小时200公里及以上。

3．我国高速铁路取得的巨大成就高速铁路技术的原创者是日本、德国和法国。日本的代表作是新干线，运营时速300公里。法国的代表作是地中海线，运营时速320公里。德国高铁的运营时速是300公里。我国截止到2009年底，铁路运营里程已达8．6万公里，跃居世界第二，投入运营的高速铁路已达6552公里，其中，新建时速250～350公里的高速铁路有3676公里，既有线提速达到时速200～250公里的高速铁路有2876公里。2008年8月1日，京津城际高速铁路正式通车，运营时速达到350公里（瞬间时速达394．3公里），创造了世界高铁运营的第一速度。2009年12月26日，武广高速铁路建成通车，这是世界上一次建成里程最长（1069公里）的、运营速度最快（瞬间时速达394．2公里）的高速铁路。

二、我国高铁发展目前存在的限制性因素及事故反思

1．高铁发展的经济与市场限制适合高铁的生存环境其实只有两条基本原则：第一是人口稠密和城市密集，而且生活水准较高，能够承受高速轮轨比较昂贵的票价和多点停靠，第二是较高的社会经济和科技基础，能够保证高速轮轨的施工、运行与维修需要。而我国目前在建的高铁的地方并非都能满足以上两点的要求，换言之，我国并不具备全面建设高铁的土壤。脱离我国经济发展水平和人民消费水平的高铁的超前建设，其价格必然是“昂贵”的。

2．高铁发展的技术与时间限制我国如此大规模的高铁建设是跨越式发展还是的争论一直没有停息。在正常的情况下，高铁的发展应该是一个与一国经济的发展相辅相成的一个渐进过程，不应该出现我国集中爆发的情况。现代高铁运营非常成功的日本，并没有即刻大规模的发展高铁。日本在建造铁路时，先把路基修建好，然后等十年，让路基自然沉降固结，所以日本的新干线40多年没有出现问题。而我国如此急速的发展是有很大的可持续隐患的。必然造成后期维修和维护费用的大量增加，甚至有些路段要重修。

3．高速铁路运行安全反思从甬台温高铁追尾事件中，我们应吸取教训，深刻认识存在问题，认识到要实现高速铁路快而稳的发展，需要做到以下几点首先，改变发展理念，实事求是；其次，完善制度管理，引咎辞职；再次，全面检查设备安全，全面清查；最后，加强监管工作，防患未然。高速铁路作为中国的新兴产业，无论在技术还是安全系数方面都存在的不足，我们要因地制宜，稳定脚步，实事求是的发展高速铁路事业。同时务必要吸取各国的经验和科学技术，努力把中国的高铁工作建设成为真正意义上的“高速”。

高速铁道技术论文篇4

关键词：直线电机；磁悬浮；城市轨道交通；适用范围

abstract:linearmotorhasbeensuccessfullyusedinmeglevtransitsystemandrapidrailtransitsystemforyears.thetransitsystemsdrivenbylinearmotorareclassifiedasmaglevsystemandwheel-railsystem.thetypicalmaglevsystemincludesjapanesemlxsystem,germantransrapidsystemandjapanesehsstsystem.thetechnicalandeconomicfeaturesofthesesystemsarecomparedandthesuitableapplicationfieldsofthesesystemsaresummarizedinthepaper.

keywords:linearmotor;maglev;urbanrapidrailtransit;suitableapplicationfields

1、引言

从1825年世界第一条铁路出现算起，轨道交通已有近180年的历史。特别是上个世纪中叶以来，随着科技的进步，轨道交通运输方式不仅在诸如速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且轨道交通方式本身也发生了巨大的变革。快速轨道交通有地铁、轻轨、单轨等多种方式。牵引方式历经蒸汽牵引、内燃牵引、电力牵引等阶段，目前在世界范围内又发展出直线电机牵引的交通方式，包括磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。该交通方式目前正在迅速发展，将来会成为本世纪的主要交通方式之一。

本文介绍以直线电机作为牵引方式的新型客运交通方式，主要包括技术原理和技术经济分析，最后对我国发展轨道交通系统提出发展建议。

2.直线电机及分类

2.1直线电机原理

传统的轮轨接触式铁路，车辆所获得的牵引力（或称驱动力）、导向力和支承力均依靠轮轨相互作用获得，电传动内燃机车或电力机车的牵引动力来自于传统的旋转电机。直线电机交通系统不使用传统的旋转电机而使用直线电机(linermotor)来获得牵引动力。可以想象将传统的旋转电机从转子中心向一侧切开并且展直，这样旋转电机则变为直线电机。或者认为直线电机是半径无限大的旋转电机。这时定子中的旋转磁场将变为直线移动磁场，车辆将随着直线电机磁场的移动而向前运动。

2.2直线电机分类

直线电机可以根据磁场是否同步、定子长度及驱动方式等因素进行分类。

2.2.1按直线电机定子长度划分

根据定子长度的不同，直线电机可以划分为长定子直线电机和短定子直线电机。

长定子直线电机的定子（初级线圈）设置在导轨上，其定子绕组可以在导轨上无限长地铺设，故称为“长定子”。长定子直线电机通常用在高速及超高速磁悬浮铁路中，应用在长大干线及城际铁路领域。

短定子直线电机的定子设置在车辆上。由于其长度受列车长度的限制，故称为“短定子”。短定子直线电机通常用在中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交通中，用在城市轨道交通领域。

2.2.2按直线电机的磁场是否同步划分

导轨磁场与车辆磁场可以同步运行，也可以不同步运行。据此可以将直线电机划分为直线同步电机和直线感应电机两大类型。

直线同步电机lsm(linersynchronousmotor)一般采用长定子技术，定子线圈（初级线圈）安装在导轨上，而转子线圈（次级线圈）安装在车辆上。导轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行，控制定子磁场的移动速度就可以准确控制列车的运行速度。高速、超高速磁悬浮铁路一般使用该种长定子直线同步电机。德国的运捷tr和日本的mlx系统均使用这种直线同步电机。其原理见图1。

图1长定子直线同步电机原理图

直线感应电机lim(linerinductionmotor)一般采用短定子技术，与lsm正好相反，定子线圈（初级线圈）安装在车辆上，而转子部分则安装在导轨上。转子磁场与定子磁场不同步运行，故也称为直线异步电机。中低速磁悬浮铁路（如hsst）及直线电机轮轨交通一般使用该种电机。其原理见图2。

图2.短定子直线感应电机原理图

2.2.3按驱动方式划分

列车的运行工况（牵引、惰行、制动）及运行速度完全由定子绕组中的移动磁场控制。按照直线电机的初级线圈（定子线圈）的安设位置不同，直线电机牵引的轨道交通可以划分为导轨驱动和车辆驱动两种类型。

导轨驱动也称为路轨驱动或地面驱动，采用长定子直线同步电机lsm。直线电机的初级线圈（定子线圈）设置在导轨上，采用长定子同步驱动技术。其列车的运行工况及运行速度由地面控制中心控制，列车司机不能直接控制。导轨驱动技术一般用于长大干线铁路或城际轨道交通。德国的运捷tr和日本的mlx系统均使用这种驱动技术。

列车驱动技术采用短定子直线感应电机lim。直线电机的初级线圈（定子线圈）设置在车辆上，其列车的运行工况及运行速度由列车司机控制，故称为列车驱动。列车驱动技术一般用于城市轨道交通，用于中低速磁悬浮铁路（如hsst）及轮轨直线电机铁路。

3.直线电机交通模式

直线电机交通主要包括磁悬浮铁路和直线电机牵引的轮轨交通两种类型。磁悬浮铁路的典型模式包括日本的超导超高速磁悬浮mlx、德国的常导超高速磁悬浮“运捷”tr和日本中低速磁悬浮hsst。

3.1德国常导磁悬浮tr系统

德国常导磁悬浮tr系统采用了长定子直线同步电机（lsm）驱动，悬浮和导向采用电磁悬浮ems原理，利用在车体底部的可控悬浮电磁铁和安装在导轨底面的铁磁反应轨(定子部件)之间的吸引力使列车浮起，导向磁铁从侧面使车辆与轨道保持一定的侧向距离，保持运行轨迹（图3）。高度可靠的电磁控制系统保证列车与轨道之间的平均悬浮间隙保持在10mm，两边横向气隙均为8～10mm。

3.2日本超导磁悬浮mlx系统

日本超导磁悬浮mlx系统采用了长定子直线同步电机（lsm）驱动，见图4。在导轨侧壁安装有悬浮及导向绕组。当车辆高速通过时，车辆上的超导磁场会在导轨侧壁的悬浮绕组中产生感应电流和感应磁场，控制每组悬浮绕组上侧的磁场极性与车辆超导磁场的极性相反从而产生引力、下侧极性与超导磁场极性相同产生斥力，使得车辆悬浮起来，悬浮高度为100mm。如果车辆在平面上远离了导轨的中心位置，系统会自动在导轨每侧的悬浮绕组中产生磁场，并且使得偏离侧的地面磁场与车体的超导磁场产生吸引力，靠近侧的地面磁场与车体磁场产生排斥力，从而保持车体不偏离导轨的中心位置（如图5所示）。2002年6月在山梨试验线新投入试验运行的mlx01-901试验车见图6，该试验车最近创造了580km/h的列车最高试验速度。

3.3日本中低速磁悬浮hsst系统

中低速磁悬浮系统以日本的hsst为代表，主要应用于速度较低的城市轨道交通和机场铁路。日本hsst为地面交通系统，采用列车驱动方式，电机为短定子直线感应电机（lim）。电机的初级线圈（定子）安装在车辆上，转子（或称次级线圈）沿列车前进方向展开设置在轨道上，见图2。在悬浮原理方面，hsst系统与德国tr相似，不同之处在于hsst系统将导向力与悬浮力合二为一。我国的磁悬浮铁路研究目前大都侧重于中低速范围，并且大都参照hsst技术研制。将来用于名古屋东部丘陵线的车辆及轨道见图7。

图7.hsst车辆及轨道

3.4直线电机轮轨交通系统

如前所述，磁悬浮铁路与传统轮轨铁路在驱动、支承（悬浮）和导向三方面的原理和所采用技术完全不同。在轨道交通体系中，直线电机轮轨交通系统是一种新型的介于上述二者之间的轨道交通形式。

该种轨道交通利用车轮起支承、导向作用，这与传统轮轨系统相似。但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线感应电机（lim）驱动，工作原理与hsst系统直线电机原理基本相同（见图2）。当初级线圈通以三相交流电时，由于感应而产生电磁力，直接驱动车辆前进，改变磁场移动方向，车辆运动的方向也随之改变。车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般保持在10mm左右。该系统原理见图8，车辆见图9。

迄今为止，该系统已经在4个国家的9个城市建成，总里程已超过180km。见表1。

表1直线电机轮轨交通系统应用情况统计表

另外日本福冈地铁3号线将于2006建成，韩国、美国华盛顿、法国巴黎等国家和城市有可能建设，我国广州地铁4、5号线已决定采用该系统，首都机场线也在研究采用该系统。

4.技术经济比较

4.1德、日高速磁浮铁路比较

德国常导超高速磁悬浮铁路tr与日本超导超高速磁悬浮铁路mlx系统的主要技术性能方面的比较见表2。

表2德日磁浮系统主要技术特点比较

综合对比分析日本电动悬浮mlx与德国电磁悬浮tr系统在技术、经济、环境三方面的性能，可以得出如下结论。

1、mlx系统造价高、超导技术难度大；tr系统造价相对较低，虽然控制系统复杂、精确，但技术相对成熟，大部分零部件具有通用性，市场供应方便。

2、mlx系统车辆悬浮气隙较大，对轨面平整度要求较低、抗震性能好、速度快并且还有进一步提高速度的可能性，它还具有低速时不能悬浮的特点，因此更适合于大运量、长距离、更高速度的客运。

3、从经济和效率来看，在450km/h以上速度运行时，日本mlx系统优于德国tr系统；在300—450km/h的速度范围内运行时，tr系统比较优越；300km/h以下速度时，采用轮轨高速可能更好。

4.2磁悬浮铁路与轮轨高速铁路比较

近年来，高速铁路发展迅猛，高速列车试验速度已经达到515.3km/h，实际运营速度也达到250～300km/h。表3列出了磁浮铁路和轮轨高速铁路的主要技术指标。

表3磁浮铁路和轮轨高速铁路主要技术指标

通过上表分析可以认为：磁浮高速铁路和轮轨高速铁路各自有突出的优点和适用范围，任何非此即彼的看法都是不科学的。在高速的速度范围内(200~350km/h)，地面轨道交通应以高速铁路为主体；在需要350～600km/h超高速特定条件下，磁浮高速铁路优于轮轨高速铁路。

长大干线、复杂地形条件下修建磁浮铁路具有一定优势，在短途客运方面、地形平坦条件下高速磁浮系统并无太大优越性。

4.3城市轨道交通不同模式比较

在城市轨道交通中比较成熟的直线电机交通系统包括中低速磁浮系统（hsst）和直线电机轮轨交通系统，为了便于比较，表4中也列出了传统轨道交通（地铁、轻轨）的综合技术经济指标。

表4城市轨道交通系统综合技术指标

通过上表分析可以认为：城市轨道交通（包括市中心到机场之间的铁路）距离较短，一般为十几千米至几十千米，沿途需要停靠的车站比较密集。目前国内城市（包括机场内）轨道交通主要以地铁为主，但是由于工程造价、环境等诸多原因，延缓了地铁的发展速度；中低速磁悬浮技术先进，但工程费用和运营费用较高，且目前尚无商业运营经验，存在风险；直线电机轮轨交通技术先进，系统成熟、安全可靠、工程造价低、运营费用低、环保性能好，适合市内和市郊的中等运量运输，值得大力发展。

4.结论和建议

通过如上分析，对我国发展轨道交通系统提出如下建议：

1、在超高速铁路速度范围内(350~550km/h)应重点发展磁悬浮铁路。但选用mlx系统还是选用tr系统主要看对速度的要求，德国tr技术的应用速度范围比较宽，从300km/h到450km/h，日本的ml技术在更高的速度范围(400k/h到550km/h)内更具有优势。

2、在高速铁路(200~350km/h)范围内应重点发展轮轨高速铁路。我国即将构建快速客运专线网，高速轮轨技术具有广阔的发展前景。在此速度范围内也可考虑发展高速磁悬浮铁路(mlx或tr系统)。

3、高速铁路在未来的一段时间内仍然是高速轨道交通的主要方式，但超高速磁悬浮的发展也是不可阻挡的。他们的应用速度范围各不相同，无法相互替代，应该共同发展、共同繁荣。

4、在中速(120~200km/h)范围内应重点发展传统轮轨铁路。在该速度范围内，目前还没有其他的轨道交通方式与中速铁路形成竞争力。

5、在低速(<120km/h)范围内有较多的技术可供选择。在铁路范围内主要采用传统轮轨铁路技术，在城市轨道交通中有传统轮轨地铁或轻轨、中低速磁悬浮系统、直线电机轮轨交通等方式可供选择，选择何种交通方式应在进行技术经济比较后确定。

6、我国的磁悬浮技术及研究大都属于中低速磁悬浮技术的范畴，但目前还达不到实用化程度。故在未来的一段时间内，我国在中低速磁浮系统方面应重点进行研究开发工作，以便将来发展为城市轨道交通的补充方式。

7、直线电机轮轨交通系统具有技术先进、安全可靠、经济合理、绿色环保、易于实现等优势，故今后我国城市轨道交通领域应大力发展该种制式。

8、磁悬浮铁路、轮轨铁路、直线电机轮轨交通技术特点不同，应用领域也不同，他们各有优势，无法相互替代。应鼓励发展多种交通方式，构筑配置合理、丰富多彩的轨道交通体系。而采用何种交通方式主要根据速度目标值确定，当然也要结合线路长度、地形条件、社会经济条件等多种因素选择。

9、在直线电机牵引的超高速磁悬浮铁路、中低速磁悬浮铁路和直线电机轮轨交通系统中，发展原则应该是发展两头、带动中间。目前应重点发展直线电机轮轨交通系统。

参考文献

[1]施?、魏庆朝.新型城市轨道交通模式——直线电机地铁系统[j].地铁与轻轨，2003(4):18-22。

[2]施仲衡等.降低地铁造价及工程建设管理若干问题的研究高级技术论坛.2003.4，北京。

[3]北京交通大学、北京城建设计研究总院城市轨道交通研究中心.直线电机系统在首都机场线应用的研究报告，2003.5，北京。

[4]魏庆朝、孔永健.磁悬浮铁路系统与技术[m].北京：中国科学技术出版社，2003。

高速铁道技术论文篇5

论文摘要：铁路运输是国家的经济大动脉，铁路通信系统是直接保证铁路运输的重要工具，它的质量的好坏直接影响铁路运输的效率以及运输速度和安全。随着科技的进步和发展，各种高薪技术被广泛地应用在铁路通信系统中，使得铁路通信系统得到逐步提高和完善，并提高了铁路运输的运输速度、效率以及安全可靠性，本文主要讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。

一、铁路通信的作用

通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。铁路通信就是指利用有线通信、无线通信、光纤通信等现代化技术和设备，将铁路运输生产和建设过程中的各种信息进行传输和处理交换。从1825年的人工摇旗引导到1839年的指针式闭塞电报设备的发明以及应用，就说明现代通信技术一开始就是与铁路运输是紧密相关的。随着我国高速铁路的建设和运行，对铁路通信技术提出了更高的要求，只有不断地发展和完善铁路通信系统，才能为现代化铁路的建设与运行提供重要技术支持和安全保障。下面我们就来讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。

二、无线列调

无线列调是重要的铁路行车通信设备，主要负责列车的位置和运行方向。无线列调系统主要解决行车调度员、车站值班员和机车司机之间的通信和车站值班员、机车司机和运转车长之间的通信。虽然无线列调具有节约资源的优点，但目前使用的无线列调是同频单工电台，随着列车提速的不断深入和列车建设密度的加大，在仅有的一个频道上集中了众多用户，再加上场强的越区严重，容易致使系统阻塞，甚至于瘫痪。对于现代化的高速铁路而言，这种通信系统过于简单，满足不了建设发展的需求。

三、集群通信

集群通信系统是一种高级移动调度系统，代表着专用移动通信网的发展方向。它能按照动态信道指配的方式，实现多用户共享多信道。由于它具有调度、群呼、优先呼、漫游等功能，被广泛地应用于政府、铁路、航空等部门，其中以源自欧洲的TETRA较为出色。不过这种通信系统也有一定的缺点，比如系统设备采购、建网成本和终端价格较高，同时也存在信息丢失、保密性不高、易受干扰等，这从上海局目前所建成的集群系统就能看出来。这些缺点对普通语音通信的影响不大，但对要求较高的场合并不适用，比如列车与指挥中心的实时双向数据通信。

四、GSM-R

GSM-R通信技术最早起源于欧洲，是在GSM公众移动通信系统的基础上增加了铁路运输专用调度通信功能，它主要由交换机、基站、机车综合通信设备、手机等组成，目前在德国、意大利、瑞典等大多数国家普遍应用，我国铁道部于2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路通信系统的发展方向。它主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻址和旅客服务。比如全世界海拔最高的青藏铁路，它的绝大部分线路都是在高原缺氧的无人区，为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，就采用了GSM-R移动通信系统。另外还有：大秦线、胶济线、合武线、京津城际线，京沪高铁等。

五、卫星通信

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电信号，在两个或多个地面站之间进行通信。它的主要优点是通信范围大、不受陆地灾害的影响，可靠性高、电路开通迅速、多址连接等，不过也存在成本高、传输延时大、传输带宽有限等不足。相对而言，比较适合铁路应急部门使用。

六、无线宽带WIMAX

WIMAX技术是一项于IEEE802.16标准的宽带无线接入城域网技术。目前，在铁路通信系统中的最新应用成果就是中国神华能源股份有限公司的自主研发项目-“WIMAX技术在铁路移动通信中的应用研究”。该项目自主研发了基于WIMAX无线宽带技术的机车同步操控通信、列尾通信、无线列调通信、视频监控等组成的铁路通信应用系统，在经过车载运行实验和室内动力分布实验后，经专家组检验，表明该系统可满足朔黄铁路运行的技术要求，具有创新性，技术成果达到国际领先水平。

七、结束语

铁路通信是以运输生产为重点，主要功能是实现行车和机车车辆作业的统一调度与指挥。但因铁路线路分散，支叉繁多，业务种类多样化，组成统一通信的难度较大。所以，在铁路通信系统中应当将各种现代化的通信技术有机结合，以保证行车安全、防止作业事故，提高运输效率，加速机车周转，以及改善服务质量等。

参考文献

[1]田裳，沈尧星主编.铁路应急通信[J].中国铁道出版社，2008，6(16):154-156

[2]丁奇编著.大话无线通信[J].人民邮电出版社，2010，1(24):1021-1024

高速铁道技术论文篇6

关键词：高速铁路路基沉降沉降观测预测模型

中图分类号：U215

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）005-037-02

1前言

铁路路基暴露在室外，加之我国地域广阔，地形、地质、水文、气候等情况复杂：路基边坡和坡脚受坡面雨水冲刷、日晒雨淋将引起土的干湿循环、气温变化将引起土的冻融变化、河水对边坡或坡脚处地基不断的冲刷和淘刷等，使路基常年处于升降动态循环之中，路基附加应力受其很大影响。路基填料级配不良、排水失效、过渡段碎石级配失效或不养生、路基横向碾压、填料含水率超标等将引起路基沉降。铁路两旁新修建的建筑物尤其是特大型建筑也会对路基产生影响，所以铁路路基沉降在一定意义上讲不可避免。但过大的变形沉降将直接影响旅客舒适度以及行车安全，所以必须对高速铁路路基沉降加以防治。本文着重介绍高速铁路路基沉降观测及预测技术。

2高速铁路路基沉降测量控制要求

只有做好高速铁路路基沉降测量工作，才能保证沉降控制工作的顺利完成，为接下来的工作提供数据资料。所以工程技术人员要采用科学正确的方法，高效的完成测设工作，要保证测量精度要求，利用配套计算机对所有观测值进行严密平差，保证整个控制精度完全能够符合国家工程测量技术规范和工程设计要求。

2.1设备要求

高速铁路沉降观测要求高精度，为了精确测量路基的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10—1/20。采用一般仪器，会受到周围环境的影响而导致误差过大，所以对观测仪器的精度要求极高。观测时应优选受环境影响小的仪器，比如精密水准仪。

2.2观测人员要求

高速铁路沉降观测要求高精度，工程技术人员应该有较高的职业技术水平和职业道德。观测人员应该专业、准时、高效的完成测量任务，对观测数据认真负责，坚决杜绝补测或修改数据等恶劣行为。

2.3实际观测的具体要求

观测前，要对观测地点的地形、地貌、地质、水文以及气候等情况加以调查，联系实际情况选择最适宜的观测方法，既要保证观测的高效，又要保持正精度的要求。

2.4观测点的选取

高速铁路沉降观测精度高，所以对观测点的选取要求也很高，在保证方便观测的前提下，选择合适的观测点，最好是视野开阔，地势平坦的稳定位置。

2.5观测周期及观测时间

施工阶段，应随施工进度及时进行。观测次数与时间间隔应视地基与加荷情况而定。在观测过程中，如有路基附近荷载突然增减、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。若路基发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂纹时，应该立即进行逐日甚至一天数次的连续观测。

3路基沉降预测模型的应用

对高速铁路路基沉降进行预测传统的方法有三种：(1)采用分层总和法计算最终沉降量，利用简化固结公式计算固结度，然后推算沉降的发展规律与趋势。(2)根据固结理论，结合室内试验获得土的各种本构模型，利用有限元方法预测最终沉降量以及其发展规律。(3)基于前期沉降量实测资料来建立沉降量与时间关系数学模型的预测方法。

3.1曲线拟合法

曲线拟合，就是通过实验获得有限对测试数据（xi,yi）,利用这些数据来求取近似函数y=f(x)。式中x为输出量，y为被测物理量。即通过分析实测资料与时间的关系，建立适当的沉降与时间的函数关系，进而推测沉降的发展规律。曲线拟合法是将沉降近似看做按照某种规律变化的过程，对实际测量的沉降数据进行拟合，建立某种相适应的曲线模型，采取适宜的优化方法，反推出计算公式所需的参数，在运用于后期的沉降预测。此方法参数较少并且易于确定，所以应用广泛。工程中常用的曲线拟合法包括：双曲线法、星野法、指数曲线法、三点法、沉降速率法、Asaoka法、S形成长曲线模型。

3.2灰色系统理论

灰色系统理论是20世纪80年代，由中国华中理工大学邓聚龙教授首先提出并创立的一门新兴学科，它是基于数学理论的系统工程学科。灰色系统理论，是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法。灰色系统理论以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。

3.3人工神经网络

人工神经网络是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型，由大量的节点和之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数，称为激励函数。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值，称之为权重，这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式，权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近，也可能是对一种逻辑策略的表达。利用人工神经网络理论建立预测路基沉降的BP模型和Elman模型，两种模型在预测路基沉降时，不需要建立任何土工模型，只要采集训练网络的样本就可以比较精确的预测路基沉降。

3.4遗传算法

遗传算法是由美国的J.Holland教授1975年首先提出，是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演化而来的随机化搜索方法。其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则。

路基沉降预测模型的建立对于高速铁路沉降预测与控制至关重要。适宜的预测模型可以很好地预测路基沉降的发展趋势，对于工程施工以及线路运营阶段的管理都有指导作用。通过路基沉降预测模型与实测数据，推算最终沉降量，若预测沉降超限，应及时采取相应的工程措施。

4一种新的沉降测量方法：计算机视觉测量技术

计算机视觉测量技术是近年来测量领域中迅速发展起来的崭新技术，它是以现代光学为基础，融合计算机技术、激光技术、图像处理与分析技术等现代科学技术为一体，组成光电一体化的综合测量系统。视觉测量技术的检测仪器设备能够实现智能化、数字化、小型化、网络化和多功能化，具有精度高、非接触、在线检测、实时分析与控制、连续工作等特点。计算机视觉也称为机器视觉，是指利用计算机对采集的图像或者视频进行处理，从而代替人眼的视觉功能，实现对客观世界的三维场景的感知、识别和理解的技术。计算机视觉使用计算机及相关设备对生物视觉进行模拟。其主要任务是通过对采集的图像或视频进行处理，以获得相应场景的三维信息。计算机视觉使用的理论方法主要基于几何、概率、运动学计算和三维重构等视觉计算机理论，其基础包括摄影几何学、刚体运动学、概率论与随机过程、人工智能等理论。运用计算机视觉测量技术，可以实现高速铁路沉降的远程自动化观测，方便、快捷、实时性强，即可以保证测量的精度，又减轻了工程技术人员的负担，是一项有待发展的新兴测量技术。

5结论

综上所述，高速铁路路基沉降对于工程建设、旅客舒适度、运营安全有着致命影响，所以路基沉降观测是必须采取的。采用正确的观测方法，严格按照基本要求和规范观测，建立正确的陈建预测模型，保证路基沉降在标准的允许范围之内是高速铁路建设的关键。随着新兴技术的发展，沉降观测及防治措施必定越来越多，越来越精确，我国的高速铁路事业也必将更上一层楼。

参考文献：

[1]仝校涛.试论高速铁路路基沉降控制方法[J].黑龙江科技信息,2011,(27).

[2]李春光.高铁路基沉降分析及控制[J].建筑科技与管理,2011,(3).

[3]易思蓉.铁道工程(第二版)[M].中国铁道出版社,2009.