廣深準高速鐵路

廣深準高速鐵路是從廣州經增城、東莞至深圳。長147千米。由原廣深鐵路改建而成。1994年12月22日通車。為中國自行設計、施工建設的第一條時速達160千米的新型鐵路。1994年10月20日,全長147公里的廣(州)深(圳)準高速鐵路,圓滿結束了為時1個月的第一階段行車試驗,列車最高時速達到 174公里,超過設計時速14公里。鐵路年底全線開通後,行車時間將由原來的兩個多小時縮短為1個小時。在工務工程、機車車輛、通信信號的科研攻關,在設計、製造、施工、維修及管理等方面採用的新技術

安全管理模式探討

廣深準高速鐵路的開通運營,以及廣深鐵路公司股份制改造,從客觀上要求改革與最佳化鐵路安全管理體制,建工新的鐵路安全管理模式。本文構造了廣深鐵路安全管理模式,滿足國家確定的“企業負責,行業管理,國家監察,民眾監督”的安全工作體制要求,引入風險管理,實行事故保險,提出應該以安全文化作為新模式的軟體,最佳化新的安全管理體制。

發展回顧

簡介

這是廣深很早的時候實施準高速改造的規劃。開中國高速鐵路先河,為後來的中國鐵路大提速積累了寶貴經驗。根據我國發展高速鐵路的戰略構想,除了要建設新高速鐵路外,在近期內選定試驗區段,對既有線路進行技術改造,這樣可用較少的投資、較短的時間將既有線路改造成能夠開行時速160公里旅客列車的準高速鐵路。同時,還可以為我國大量既有鐵路的進一步改造和修建高速鐵路提供技術儲備和積累經驗。

主要原因

從時速160公里起步的主要原因是:
1.技術上的條件。160公里/小時是準高速的起點,是通往200公里/小時及其以上高速的橋樑,是傳統技術的延伸與新技術的發展的接續點,可以繼往開來。在近期內實現160公里/小時的行車速度,在我國現有的機車車輛、線路、通信信號等方面已有一定的基礎,雖然還有一些技術難點要解決,但經過努力攻關,是能達到的;
2.經濟上的條件。在既有線上進行適當的技術改造,達到160公里/小時準高速行車的要求,比要實現200公里/小時以上的高速行車、修建高速鐵路新線的投資少得多,減少了資金籌集的困難。 因此,選擇160公里/小時作為起步,是從實際出發的。
在近期內建設中高速鐵路,經過對我國重要鐵路幹線的反覆深入比選,確定先將廣州至深圳線改建為實現旅客列車160公里/小時的準高速鐵路,是因為廣深線具有其它鐵路線所沒有的優越條件:
1.從地理位置上看,廣深線處於我國的南大門,是改革開放的最早的視窗。它緊鄰港澳,是珠江三角洲和港澳之間的重要紐帶,港澳台同胞和國際友人來往頻繁的重要通道。改革開放以來,進出深圳的旅客、物資劇增,其中旅客每年約2000萬人次,高峰時日達8萬人次,其中70%是港澳台人員;
2.香港—-九龍段已經電氣化,廣深線的進一步改造完善,為香港回歸祖國創造了更好的交通條件;
3.廣深線處於我國鐵路網的盡頭,進行改造、試驗對整個路網運輸的影響很小;
4.全長147.3公里,長度適中。是一條以客運為主的線路,基本上白天運行旅客列車,夜間運行貨物列車,客貨列車之間的互相干擾較小,行車組織比較簡單;
5.基本上已經建成了複線鐵路。地形條件較好,沿線主要是丘陵地帶,沒有大隧道,深路塹、高路堤很少,因此技術改造難度小,投資少,工期短,見效快。
6.有較好的外部建設條件。廣東省的高速公路已先行一步,產生了較大影響。修建高速鐵路能得到當地的大力支持,與高速公路相輔相成,可以促進珠江三角洲經濟的進一步發展;
7.旅客運輸高速與當地的社會經濟意識相適應。港澳台旅客時間觀念強,迫切期望列車越快越好,並對調整票價具有較高的承受能力;
8.客運量大,經濟效益好。現廣—-九直通旅客列車每對年收入達600萬美元。提高速度後,將發揮比飛機票價低、比公路和快艇速度快的優勢。現在口岸進口的人數中,乘坐火車的僅占18%,鐵路行車速度提高后,運行時間由1小時59分縮短為1小時左右,吸引了更多的旅客,效益進一步提高。 因此,選擇廣深線作為我國建設高速鐵路的第一個台階,縮短與已開發國家科技上的差距,加強內地與港澳台地區的聯繫,在政治、經濟、技術等方面都有重大意義。
廣深線改造為準高速鐵路的主要運營指標為:
1.旅客列車最高運行速度為160公里/小時;
2.貨物列車的設計速度為80公里/小時;
3.廣州至深圳間的特快列車運行時間為1小時左右;
4.旅客列車對數為42~44對/日(其中普通客車2對);
5.貨物列車對數為25~26對/日(其中摘掛列車5對);
6.旅客輸送能力為2500萬人次/年;
7.貨運量為1500萬噸/年;
8.列車追蹤最小間隔時間為8分鐘(自動閉塞)。

線路設備

廣深線為了實現運行速度160公里/小時,直達旅客列車運行時間1小時左右等運營要求,以及保證行車和人身安全,線路方面的主要技術指標為:
1.線路等級:1級幹線,對軟土地段進行改造,加固既有橋樑;
2.正線:複線;
3.限制坡度:仙村以北6‰,以南8‰;
4.最小曲線半徑:原小於1600米的改成1600米,特別困難地段不小於1400米;其中200公里/小時試驗段以內的不小於2200米;
5.緩和曲線形式:三次拋物線;
6.夾直線長度:一般地段80米,困難地段70米;
7.豎曲線:R=1000圓曲線;
8.線路間距:區間正線4米,站內到發線之間以及到發線與陣線之間5米;
9.到發現有效長:現存以北850米,以南650米;
10.軌道: (1)結構:60公斤/米鋼軌無縫線路成套軌道; (2)道岔:正線採用60公斤AT可動心軌、加外鎖高速道岔; (3)轉撤機:電動液壓式;
11.道口及區間:道口全部改為立交;區間設全封閉隔柵欄;為方便居民交通,增設一部分人行天橋;
12.軌道狀態檢測及維修:配備滿足準高速鐵路運行的多功能檢測車、大型養路維修機械等設備。 根據以上要求,從原有線路平、縱斷面等具體條件出發,是確定線路改造工程的基礎。
鑒於線路平、縱斷面情況及主要技術指標的要求,選擇改造工程方案時滿足的基本條件為:
1.為保證直達高速列車的行車時間縮短為1小時左右,並保持廣深準高速鐵路的完整性,以最高速度160公里/小時連續行車的區段最小長度不小於100公里;
2.為了實現旅客輸送能力2000萬人次/年,貨運量1500萬噸/年,必須改造原有線路的一些咽喉要道;
3.在工程、投資、安全等方面有綜合效益。 改造工程完成後,廣深準高速鐵路全程的直達旅客列車運行時分,上行型約為59.7分鐘,下行約為60.8分鐘。

機車車輛

為了實現運營要求,在機車車輛方面的主要技術指標有:
1. 牽引方式近期為內燃機車牽引,電氣化改造後為電力牽引;
2. 貨運機車功率應能保證旅客列車編組輛數不少於12輛 ;
3. 貨運列車牽引定數為上行2400噸,下行2700噸;
4. 所有運行速度160公里/小時的旅客列車均為空調列車;
5. 軟席客車採用轉動式可躺座椅,硬席客車與現有的相同;
6. 機車、客車在160公里/小時的走行性能均應符合現行標準的要求;
7. 速度160公里/小時的列車緊急制動距離為1400米。
關於機車車輛的選定,牽引方式是前提條件。就廣深線而言,理想方式是電力牽引,除了可以合理利用資源、減少污染以及功率容量易於滿足提高速度的要求等優點以外,由於廣深線改造還附有我國鐵路鐵路現代化,實現更高旅客列車運行速度提供技術經驗的任務,因此,電力牽引要比內燃機車牽引有利得多。此外,在用內燃機車牽引時,通常尚需在列車中編掛發電車為空調提供電源,而在電力牽引時就可以直接由接觸網獲得電能,從而可以改掛一輛客車,增加列車載客量。 但是考慮到當前的種種條件,國家資金有限,京廣線南段尚未電氣化等,因此,仍應作兩手準備,即從現實條件出發,近期採用內燃機車,同時積極準備儘早實現電力牽引。

內燃牽引

為達到旅客列車時速160公里的要求,以東風9型客運內燃機車為基礎,對齒輪傳動比等進行改造,研製成東風11型內燃機車,經過在試驗線運行,已能適應速度指標的要求。
東風11型內燃機車是採用微機控制系統、電空制動系統、TVM-300機車信號系統以及軸溫檢測等新技術的機車。不僅能使機車在任何工況時處於最佳狀態恆功率運行、而且能提高機車最高運行時的可靠性。
機車專用16V280ZJA 型柴油機(標稱功率為3860千瓦)、JF204C型同步主發電機(額定功率為3600千伏安)以及ZD106A型牽引電動機(額定功率為530千瓦)。 轉向架為三軸、錐形空心軸全懸掛、雙節連桿萬向節驅動裝置、高柔圓彈簧旁承、全加工輪對、拉桿定位軸箱以及低位牽引桿結構。 車體為棚式承載結構。司機室頭部為25℃傾角大平面,內部布局合理,給人以寬敞、明亮、整潔、和諧的感覺,為乘務人員提供了一個舒適、可靠、安全的工作環境。
該型機車的主要技術參數為:
1.傳動型式:交—-直流電傳動;
2.軸式:C0——C0;
3.柴油機最大運用功率:3610千瓦;
4.標稱功率:3040千瓦;
5.最大速度:170公里/小時;
6.持續速度:65.6公里/小時;
7.最大起動牽引力:245 kN;
8.持續牽引力: 169 kN;
9.軸重:小於 23噸;
10.計算整備重量:小於138噸;
11.軸距:2000毫米;
12.機車外形尺寸: 21250*3304*4736毫米(長寬高)。
採用該型機車,廣州東至深圳間直達旅客列車運行時間可縮短至1小時左右。
運用空氣制動加電控,可以具備在160公里/小時速度行車時能在1400米距離內緊急制動停車的能力,保證行車安全。 至於基礎制動,採用高磨合成閘瓦踏面制動和單元制動裝置,也是解決160公里/小時機車制動問題的一個途徑。同時到也要加裝防空轉和防滑裝置。 此外,在緊急制動時仍需使用電阻制動,以減輕摩擦制動的負擔。

電力牽引

廣深線不久將建成電氣化鐵路,用於電力牽引的機車,有下列方案可供選擇:
1.以韶山5型客運電力機車為基礎進行改造。 該機型原定主要性能參數:持續功率3200千瓦,總效率0.8,軸重21.5噸,最高速度140公里/小時。
轉向架採用電樞空心軸牽引電機全懸掛,其傳動箱的大部分仍屬簧下重量,加上輪徑較大(1250毫米,內燃機車只有1050毫米),這兩個因素使機車的簧下重量稍大,但軸重較輕,因而在160公里/小時運行速度下,輪軌相互作用力仍在允許範圍以內。轉向架與車體間採用高柔二系彈簧懸掛,可保證機車有良好的運行品質。因此,只需改變齒輪傳動比和對個別參數進行調整,就可適應160公里/小時的要求。經牽引計算,160公里/小時的重量可達750噸,列車編組數可達 14輛。 此外,如直接從電網取電以供列車取暖和空調的用電,列車中不再需要保留髮電車位置;由於在機車上還裝有功率2500千瓦的再生制動系統,在制動時可向電網反饋電能。
2.動力分散型電動車組
我國自行研製的首批交流電動車組兩個單元的樣車與1989年出廠,每單元由動車和拖車各一輛組成,構造速度140公里/小時,都是硬座車,動車定員88人,拖車定員103人。 這種車組具有的主要優點是:1.車組動力可以分散設定,按需要增減動軸,使列車總功率不受機車最大功率的限制;2.軸重和簧下重量都比機車小,因而可大大降低對線路的破壞作用,有利於保持線路穩定,降低線路維修費用;3.編組靈活,可根據客流量大小調整、高峰時可擴大編組以最大限度滿足旅客需要,低谷時又可適當減少輛數,避免不滿員而浪費運力。這些特點,特別有利於提高行車密度,縮短旅客候車時間,增強對旅客的吸引力。為了將構造速度提高,除了需要改變齒輪傳動比以外,轉向架的橫向振動性能和制動都需要改進。此外,車組每單元持續功率150*4=600千瓦,按總重16.5*8=132噸計算,平均每噸重量為4.54千瓦。如按機車牽引客車12輛計算,持續功率2997.3千瓦,總重783,平均每噸只有3.83千瓦。因而只要車組功率充分發揮,應當能滿足160公里/小時運行速度的要求。
3.動力集中型電動車組
根據廣深線旅客列車車次多,不少車次客運量比較穩定的特點,也可以考慮採用動力集中型電動車組,即在固定編組客車車列兩端編掛電力機車,實行一拉一推牽引。
和動力分散型電動車組相比,這種方式雖然機車軸重和簧下重量較大,粘著利用較低和電力制動單元較少,列車編組不能靈活改變,但對客車沒有新的要求,全列車重量較輕,購置費用和維修費用低於動力分散型電動車組。由於採用雙機牽引,單個機車功率可比單機牽引時為低,適當降低軸重和簧下重量是可能的。 以上三種電力牽引方案,韶山5型改造較易取得成功。若廣深線電氣化能很快實現,應以這一方案為首選。但單機牽引不易解決列車流線型的問題,因此只能作為一種過渡機型。如果電氣化還需等待幾年,就應把重點直接放到兩種電動車組方案上。從長遠考慮,根據國外經驗,對於城市間的高速列車,這兩個方案都是需要發展的。
客車
廣深鐵路的旅客列車,可採用雙層、軟座、硬座等類型的客車組成。 雙層客車可以大幅度提高載客量,相應減少旅客列車對數,緩和客運緊張狀況,改善旅客乘車條件。
廣深鐵路的雙層客車採用了多項新技術、新材料。如在轉向架上採用了空氣彈簧、盤形制動以及抗側滾扭桿等裝置,提高了車輛的穩定性;車體採用耐腐蝕低合金鋼,延長了使用壽命; 車內採用了空調和強迫通風,增加了旅客的舒適度;採用了玻璃鋼製件,減輕了車輛自重。
(一)轉向架
轉向架是開行160公里/小時準高速列車的關鍵部件之一。本著既先進又穩妥,在繼承的基礎上發展創新的原則,我國準高速客車及今後高速客車轉向架的開發目標是:
1.近期為206G型改裝盤形制動並加防滑器。這一目標改動量小,投資少,上馬快、但存在結構陳舊、磨耗件多、重量大的缺點。
2.中期為開發兩種無搖動台轉向架。一種是鋼簧無搖動台轉向架。它是在206W型基礎上對輪對及制動裝置進行改造而成,主要特點是:
1)、採用了焊接構架、搖枕;
2)、無搖動台結構;
3)、單組螺鏇彈簧(在軸箱頂部)和轉背式軸箱定位裝置;
4)、旁承支重;
5)、軸箱垂直減振器;
6)、彈性中心銷;
7)、盤形、踏面複合制動和防滑器。另一種是空氣彈簧轉轉向架,其構架、輪隊及制動裝置鋼簧無搖動台基本相同,但中央懸掛系統採用空氣彈簧。
3.遠期為開發無搖動台輕型轉向架。無搖枕的關鍵在於研製低水平剛度、大水平位移的空氣彈簧和螺鏇彈簧裝置,性能優良的縱向牽引裝置及抗蛇行減震器。為使輕型化,除不用搖枕結構外,還可採用低合金鋼焊接構架、空心車軸、小直徑車輪、鋁合金軸箱等設施。這樣,可以適應200公里/小時以上速度的運行。
(二)制動裝置 性能優良的制動裝置是保證列車安全、高速運行的關鍵之一。 我國普通鐵路的列車制動距離為800米,列車運行速度提高到160公里/小時後,制動距離將延長到1400米。然而我國機車車輛上的制動裝置仍然不能滿足這個要求。改進制動裝置可採用的方案有:
1.電空制動、盤形制動加防滑器。
2.採用高磨閘瓦的踏面制動加電空制動和防滑器。我國長期制動試驗的數據表明,採用高磨合成閘瓦時,每軸瞬時最高制動功率不超過600千瓦,平均制動功率在300千瓦以內。據測算,每一輪對所承受的瞬時最大制動功率為500千瓦左右,在安全範圍以內。因此,它也不失為一個可考慮的有效方案。
(三)車體 軟座車內均採用可轉動的可躺式雙人座椅,其他各種車輛的平面布置和設施等也要作相應改進。 除了上述幾點以外,準高速鐵路在通信信號設備、運輸組織、行車安全、線路日常維護等方面都與普通鐵路不同。

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