淺談我國高鐵的現(xiàn)狀與安全.docx

淺談我國高鐵的現(xiàn)狀與安全班級：鐵工0908班 姓名： 張 戈 學號：200900001492淺談我國高鐵的現(xiàn)狀與安全高速鐵路既是指通過改造原有線路（直線化、軌距標準化），使營運速率達到每小時200公里以上，或者專門修建新的“高速新線”，使營運速率達到每小時250公里以上的鐵路系統(tǒng)。高速鐵路除了在列車在營運達到速度一定標準外，車輛、路軌、操作都需要配合提升。高速鐵路是高新技術的系統(tǒng)集成，融合了交流傳動技術、復合制動技術、高速轉(zhuǎn)向架技術、高強輕型材料與結構技術、減阻降噪技術、密封技術、現(xiàn)代控制與診斷技術等一系列當代最新科技成果。我國的高速鐵路建設起步較晚，但是中國高速鐵路的發(fā)展和運營實踐表明，高速鐵路在我國有很大的發(fā)展空間和潛力，我國充分利用我國后發(fā)展的優(yōu)勢，實現(xiàn)我國鐵路的跨越式發(fā)展。目前，我國高速鐵路運營狀況總體很好,設備質(zhì)量可靠。無論是線路基礎、通信信號、牽引供電等固定設備，還是動車組等移動設備，質(zhì)量穩(wěn)定，運行平穩(wěn)。運輸安全穩(wěn)定,高速安全保障體系日趨完善，經(jīng)營狀況良好。高速鐵路受到廣大旅客的青睞，市場需求旺盛。目前，全國鐵路每天開行高速列車1000列左右，平均上座率達到101.7%。高速鐵路為廣大旅客創(chuàng)造了美好生活的新時空，贏得了大家的贊譽。 高速鐵路作為現(xiàn)代社會的一種新的運輸方式，具有極為明顯的優(yōu)勢。在運行速度上，目前最高時速將達到380公里，；在運輸能力上，一個長編組的列車可以運送1000多人，每隔3分鐘就可以開出一趟列車，運力強大；在適應自然環(huán)境上，高速列車可以全天候運行，基本不受雨雪霧的影響；在列車開行上，采取“公交化”的模式，旅客可以隨到隨走；在節(jié)能環(huán)保上，高速鐵路是綠色交通工具，非常適應節(jié)能減排的要求。 高速鐵路線路應能保證列車技規(guī)定的最高速度，安全、平穩(wěn)和不間斷地運行。因此，鐵路線路，不論就其整體來說，或者就其各個組成部分來說，都應當具有定的堅固性和穩(wěn)定性。高鐵建設，核心就是安全。安全和速度并不矛盾，安全是以一整套高科技體系、質(zhì)量和管理系統(tǒng)作保障的。高鐵能以300 公里以上的時速安全行駛，主要是由以下幾個條件保證的，那就是能高速行駛的列車、無砟軌道、全封閉的線路和智能化的交通信號系統(tǒng)。當動車組以每小時300公里速度運行出現(xiàn)兩車交會或高速通過隧道時，車體會受到一個巨大的“擠壓力”，相當于拇指大小的面積承受6公斤的壓力，這無疑對車體結構的可靠性提出了重大考驗。中國動車組的車體包括車窗玻璃和門等在內(nèi)，都按照90對次的列車交會速度，經(jīng)過了20萬余次的模擬試驗。高鐵動車的擋風玻璃共有6層，包括3層無機玻璃、2層軟塑料，以及1層厚度為23毫米的防飛濺層?！帮w來的物體即便將5層全部擊碎，最后也會被防飛濺層像網(wǎng)一樣兜住?！倍緳C前方使用的球面防彈玻璃，更是不怕撞擊。有報道稱，“即使行駛速度達到400500公里，遭遇重1千克的飛石撞擊，也不至于出現(xiàn)破碎的危險”。 衡量列車運行安全性的一個重要指標是“脫軌系數(shù)”。國際標準規(guī)定，無論運行速度多高，脫軌系數(shù)都不得大于0.8。而我國CRH380A動車組實測中的脫軌系數(shù)小于0.13，遠低于國際標準。除設計和制造外，檢修也是保證安全的一個關鍵環(huán)節(jié)。據(jù)介紹，國際上機車檢修通常分為零部件、系統(tǒng)和車輛三個級別。其中，零部件級別的檢測已經(jīng)很成熟，分為A、B、C三檔。系統(tǒng)級別的檢測則是拿真車做針對不同子系統(tǒng)的安全性試驗，試驗時還要加入各種激擾和失效，比如讓減震器停止工作，在這種情況下再看列車能不能正常運行。而車輛級別的檢測，則有一整套高速列車試驗規(guī)范可以遵循，由鐵道部安全督察司等第三方機構組織實施評估。為了盡可能將人為因素的影響降到最低，不僅檢測設備水平在提高，檢測系統(tǒng)也已高度自動化了，需要人親自操作的實際已經(jīng)很少。 在高速條件下，線路受到較高頻率的動荷載作用。列車運行速度越高，動力響應越大，對軌道的損傷和路基的變形越大。反過來，軌道的損傷和路基的變形又會導致更大的列車運行不平穩(wěn)，產(chǎn)生更大的動力響應。如果路基和軌道在列車運行荷載下的空間位置和軌項表面狀況不能保持穩(wěn)定必造成惡性循環(huán)，最后導致線路結構的徹底失效。 線路結構的失效來自兩種可能性：一是鋼軌在高頻動荷載作用下發(fā)生軌頭磨耗、空間位置移位以及疲勞折斷；二是路基變形過大，傳遞至軌頂，引起線路位置的空間不平順，導致高速列車運行時過大的動力響應，造成變形和動力響應的惡性循環(huán)。 第一種失效狀態(tài)是否產(chǎn)生主要取決于鋼軌動應力的大小，在列車質(zhì)量和運行速度定的情況下，減小鋼軌動應力的途徑是使軌排具有定的彈性，從而將車輪動荷載擴散到車輪作用點相鄰的數(shù)個鋼軌扣件范圍內(nèi)，以避免過高的局部鋼軌應力。相應技術措施是在鋼軌下面放置具有特定彈性性能的墊板使軌排具有適當?shù)膹椥韵禂?shù)。 第二種失效狀態(tài)是否產(chǎn)生主要取決于路基的變形穩(wěn)定性。即在列車荷載下不要產(chǎn)生過大的變形，且盡可能減小殘余變形。從減小殘余變形的角度考慮，要求減小路基的彈性，因為路基材料是非線性彈性的，路基彈性越大，變形越大，殘余變形也越大。由于路基的變形不可避免，故應盡量保證路基變形的均勻性，相應的技術措施是提高路基的施工壓實標準。高速鐵路的路基壓實系數(shù)標準在0.95以上。由上可知，高速鐵路對線路結構的變形性能具有較高的要求：彈性太小會導致第一種失效狀態(tài)，彈性太大又可能引起第二種失效狀態(tài)。而線路結構本身由鋼軌、連接件、軌下基礎、道碴和路基等組成，各部分具有各自的變形特性，如何對各部分的力學參數(shù)進行綜合優(yōu)化設計，使其總體變形性能達到高速鐵路對線路結構的變形性能要求，還需要深入研究。在高速鐵路橋梁地段，線路結構則面臨更復雜的技術問題。一方面高速運行條件下對線路的變形控制較高，另一方面橋梁會受到高速列車所帶來的巨大縱向力(包括正常運行的輪周牽引力、制動力、起動力)，氣溫變化導致的梁內(nèi)和焊接長鋼軌內(nèi)的約束應力，橋梁風載、基礎傾斜、單側(cè)陽光照射等因素造成的橫向力和不對稱力。這些力對橋梁的縱向連接強度、鋼軌應力、支座強度、橫向穩(wěn)定性等產(chǎn)生很大的影響。必須研究這些力在整個橋梁結構中的傳播情況，從而采取相應的設計對策，以保證橋梁的縱向強度和橫向穩(wěn)定性。設計對策包括在合適的位置設置鋼軌伸縮裝置、特殊的梁/墩剛度比、合理的軌道/梁墩連接、合理的鋼軌縱向移動阻力參數(shù)、采用特殊構造的支座等。 在高速鐵路隧道地段，由于列車速度高，活塞效應更加顯著。除列車受到的空氣阻力在量上有很大的增加外，空氣動力效應還會產(chǎn)生質(zhì)的變化。在隧道內(nèi)空氣壓力波的傳遞速度會受到影響，如果該速度小于列車運行速度，將可能出現(xiàn)強烈的瞬變壓力效應，不僅使旅客耳朵產(chǎn)生明顯不適，還會危及洞口環(huán)境，對列車的安全構成威脅，并產(chǎn)生噪聲污染問題。其中，隧道斷面面積、隧道內(nèi)表面狀況以及隧道洞門形式是主要控制因素。因此加強隧道空氣動力學研究是隧道設計的理論基礎。普通的列車鋼軌由碎石路砟和枕木固定，雖然承壓力比較好，但卻完全不能承受列車的高速運營。無砟軌道則是將鋼軌直接澆鑄在混凝土上，這樣能保證列車即使高速行駛，鋼軌也不會變形。中國的高鐵軌道都是由德國進口的最先進的軌道技術，在這一點上，也沒有任何安全隱患。而智能交通信號系統(tǒng)，原理其實和控制飛機