中 国 轨 道 交 通 的 发 展 对 电 力 电 子 技 术 的 需 求 西 南 交 通 大 学 冯 晓 云 -2008.11 杭 州 -
主 要 内 容 1. 轨 道 交 通 领 域 简 介 2. 中 国 轨 道 交 通 的 发 展 规 划 3. 电 力 电 子 技 术 在 该 领 域 中 的 应 用 4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 的 需 求 分 析
1 轨 道 交 通 领 域 简 介 轨 道 交 通 铁 路 交 通 其 他 轨 道 交 通 客 运 专 线 高 速 客 运 重 载 货 运 城 市 轨 道 交 通 高 速 磁 浮 真 空 管 道 城 市 轨 道 交 通 地 铁 轻 轨 重 载 列 车
主 要 内 容 1. 轨 道 交 通 领 域 简 介 2. 中 国 轨 道 交 通 的 发 展 规 划 3. 电 力 电 子 技 术 在 该 领 域 中 的 应 用 4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 的 需 求 分 析
2 中 国 轨 道 交 通 的 发 展 规 划 2.1 中 国 铁 路 运 输 现 状 2.2 高 速 重 载 世 界 纪 录 2.3 日 德 法 高 速 铁 路 网 2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 2.5 中 国 城 市 轨 道 交 通 发 展 规 划
2.1 中 国 铁 道 运 输 的 现 状 铁 路 被 界 定 为 : 国 家 重 要 的 基 础 设 施 国 民 经 济 的 大 动 脉 大 众 化 的 交 通 工 具 综 合 交 通 体 系 的 骨 干 公 认 在 工 业 化 进 程 阶 段 铁 路 的 发 展 应 与 经 济 社 会 的 发 展 同 步 前 进 或 适 度 超 前
年 份 营 业 里 程 ( 万 km) 旅 客 发 送 量 ( 亿 人 ) 人 均 年 乘 车 数 ( 次 ) 1949 年 新 中 国 成 立 时 1.00 1957 年 一 五 计 划 末 2.17 3.12 0.48 1962 年 二 五 计 划 末 3.46 7.41 1.40 1970 年 三 五 计 划 末 4.10 5.16 0.62 1975 年 四 五 计 划 末 4.53 6.96 0.75 1980 年 五 五 计 划 末 4.99 9.12 0.92 1985 年 六 五 计 划 末 5.21 11.09 1.05 1990 年 七 五 计 划 末 5.34 9.49 0.83 1995 年 八 五 计 划 末 5.46 10.21 0.84 2000 年 九 五 计 划 末 6.87 9.30 0.75 2005 年 十 五 计 划 末 7.50 11.06 0.81
12 10 8 6 4 营 业 里 程 ( 万 m) 旅 客 发 送 量 ( 亿 人 ) 人 均 年 乘 车 数 ( 次 ) 2 0 1949 1957 1962 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 中 国 铁 路 并 没 有 与 经 济 社 会 发 展 同 步 前 进, 是 严 重 滞 后 了! 更 谈 不 上 适 度 超 前 中 国 人 年 均 乘 火 车 不 到 一 次!
年 份 全 路 日 请 求 装 车 数 实 际 装 车 数 满 足 度 1998 94371 72499 76.7% 1999 103291 74038 71.7% 2000 155522 77645 49.9% 2001 160615 83693 52.1% 2002 161112 87457 54.3% 2003 180572 93040 51.5% 2004 269320 99327 36.9% 2005 278564 103829 37.3%
300000 250000 200000 150000 100000 全 路 日 请 求 装 车 数 实 际 装 车 数 50000 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 全 路 每 天 只 能 满 足 三 分 之 一 稍 多 的 货 物 运 输 需 求, 大 多 数 货 主 请 车 将 失 望 而 归 铁 路 运 力 不 足, 转 移 给 其 他 交 通 运 输 方 式 社 会 成 本 太 大! 油 耗 量 太 多! 先 行 官 不 但 没 有 先 行, 反 而 是 在 限 制
发 展 需 求 1 国 民 经 济 持 续 快 速 增 长, 工 业 化 市 场 化 城 镇 化 进 程 的 加 快, 必 将 带 动 全 社 会 人 员 物 资 加 快 流 动, 使 全 社 会 运 输 需 求 总 量 增 长 2 随 着 人 民 生 活 水 平 的 不 断 提 高 和 经 济 结 构 的 优 化 升 级, 旅 客 货 主 对 运 输 快 捷 舒 适 经 济 便 利 安 全 正 点 等 各 方 面 质 量 要 求 越 来 越 高, 运 输 市 场 结 构 将 发 生 变 化 3 我 国 是 人 均 资 源 严 重 不 足 的 国 家, 许 多 重 要 资 源 人 均 占 有 量 远 远 低 于 世 界 平 均 水 平, 其 中 人 均 耕 地 仅 相 当 于 世 界 水 平 的 42% 4 实 施 西 部 大 开 发 战 略, 促 进 区 域 经 济 协 调 发 展, 关 系 全 国 发 展 大 局 高 速 重 载
2.2 高 速 重 载 世 界 纪 录 重 载 纪 录 : 1991 年, 南 非 在 埃 尔 梅 洛 理 查 兹 湾 重 载 铁 路 牵 引 的 总 重 71600t 编 组 660 辆 长 度 达 7200m 的 铁 矿 石 列 车, 创 造 了 当 时 列 车 长 度 和 重 量 的 世 界 纪 录 1996 年 5 月 28 日, 澳 大 利 亚 的 BHP 铁 矿 公 司 开 行 了 一 列 重 达 72191t 的 重 载 列 车, 编 组 540 辆, 长 度 5892m, 成 为 新 的 世 界 纪 录 2001 年 6 月 21 日,BHP 铁 矿 公 司 开 行 了 一 列 装 载 了 82000t 铁 矿 石 总 重 达 99743t 由 682 辆 货 车 和 8 台 机 车 组 成 的 列 车, 长 度 达 7353m, 成 为 迄 今 为 止 世 界 上 最 长 最 重 的 重 载 列 车
超 级 重 载 列 车
高 速 列 车 试 验 速 度 纪 录 600 km/h 500 400 300 200 德 国 法 国 100 0 20 世 纪 初 1981 1989 2006 年
高 速 动 车 组 运 行 世 界 纪 录 2001 年 5 月 26 日, 法 国 TGV 高 速 列 车, 从 法 国 北 部 城 市 加 来 - 法 国 南 部 城 市 马 赛 的 圣 夏 尔 车 站, 全 程 用 时 3 小 时 29 分 47 秒 最 高 时 速 达 到 366.6km/h, 平 均 旅 行 速 度 达 到 了 306.36km/h, 创 造 了 全 世 界 轨 道 列 车 1000km 以 上 连 续 行 驶 和 1000km 行 的 最 快 的 两 个 记 录
2.3 日 本 高 速 铁 路 网 从 1964 年 10 月 至 2002 年 12 月, 先 后 建 成 投 入 运 营 的 有 东 海 道 新 干 线 山 阳 新 干 线 上 越 新 干 线 北 陆 新 干 线 和 东 北 新 干 线 投 入 运 营 的 5 条 新 干 线 营 业 里 程 合 计 2048.8km, 最 高 运 行 时 速 270~ 300km; 运 输 模 式 为 客 运 高 速
2.3 法 国 高 速 铁 路 网 高 速 新 线 主 要 有 : 东 南 线 (417km 另 延 伸 线 148km) 地 中 海 线 (295km) 大 西 洋 线 (282km) 北 方 线 (333km) 时 速 270~300km/h 以 巴 黎 为 中 心, 辐 射 到 四 周 既 有 线, 形 成 5900 km 的 服 务 网
2.3 德 国 高 速 铁 路 网 1991 年 汉 诺 威 维 尔 茨 堡 327km 曼 海 姆 斯 图 加 特 107km, 投 入 使 用 从 1998 年 9 月 至 2002 年 8 月, 先 后 建 成 柏 林 - 汉 诺 威 科 隆 至 法 兰 克 福 线 投 入 运 营 的 4 条 高 速 铁 路 营 业 里 程 合 计 917km, 最 高 运 行 时 速 250~ 300km, 高 速 铁 路 既 有 客 运 专 线, 又 有 客 货 共 线 运 行 模 式
世 界 各 国 高 速 铁 路 现 状 西 班 牙 投 入 运 营 的 高 速 铁 路 营 业 里 程 合 计 952km 意 大 利 罗 马 至 佛 罗 伦 萨 是 其 第 一 期 高 速 铁 路, 为 既 有 线 改 造 而 成 罗 马 至 那 波 利 2006 年 1 月 12 日 后 商 业 运 营, 时 速 300km 英 国 海 峡 隧 道 与 伦 敦 连 接 线 109km, 已 建 成 运 营 时 速 300km 隧 道 口 至 法 克 汉 (Fawkham) 站 74km 比 利 时 88km 韩 国 首 尔 至 釜 山 412km, 已 建 成 运 营 首 尔 至 大 邱 段 一 期 工 程, 时 速 300km 中 国 北 京 至 天 津 116km,2008 年 8 月 1 日 通 车
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 20 国 家 十 一 五 规 划 纲 要 轨 道 交 通 装 备 列 入 装 备 制 造 业 振 兴 的 重 点 重 点 建 设 客 运 专 线 煤 运 通 道, 形 成 快 速 客 运 和 煤 炭 重 载 运 输 网 络 城 市 轨 道 交 通 作 为 优 先 领 域 国 家 中 长 期 科 学 和 技 术 发 展 规 划 纲 要 自 主 创 新 : 提 高 轨 道 交 通 装 备 的 自 主 创 新 能 力 优 先 主 题 : 高 速 轨 道 交 通 系 统 高 效 运 输 技 术 与 装 备 重 点 研 发 : 高 速 轨 道 交 通 控 制 系 统, 系 统 成 套 技 术
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 21 国 家 十 一 五 科 学 技 术 发 展 规 划 重 点 发 展 : 轨 道 交 通 等 自 主 品 牌 的 运 输 装 备 以 及 高 效 运 输 技 术 与 装 备 重 点 突 破 : 高 速 磁 浮 高 速 轮 轨 等 关 键 技 术 针 对 轨 道 交 通 的 建 设 与 发 展, 着 重 强 调 : 大 力 发 展 快 速 客 运 重 载 货 运 和 城 市 轨 道 交 通 轨 道 交 通 装 备 列 入 装 备 制 造 业 振 兴 的 重 点 提 高 轨 道 交 通 装 备 的 自 主 创 新 能 力
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 国 家 中 长 期 铁 路 网 规 划 2020 年 : 12 万 km 营 业 里 程, 客 运 专 线 1.8 万 km 以 上 电 化 化 铁 路 达 到 50%; 主 要 技 术 装 备 达 到 或 接 近 国 际 先 进 水 平
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 铁 路 十 一 五 发 展 规 划 建 设 新 线 17,000km 客 运 专 线 7,000km 既 有 线 电 气 化 改 造 15,000km 电 化 率 达 到 45% 以 上 快 速 客 运 网 总 规 模 达 到 20,000km 以 上 煤 炭 通 道 总 能 力 达 到 18 亿 吨 西 部 路 网 总 规 模 达 到 35,000km 最 近 三 年 国 家 将 投 资 3.5 万 亿 元 用 于 铁 路 建 设
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 四 纵 : 中 国 高 速 客 运 专 线 发 展 规 划 北 京 - 上 海 : 全 长 1318 公 里, 纵 贯 京 津 沪 和 冀 鲁 皖 苏 四 省, 连 接 两 大 经 济 区 北 京 - 武 汉 - 广 州 - 深 圳 : 全 长 约 2260 公 里, 连 接 华 北 和 华 南 地 区 北 京 - 沈 阳 - 哈 尔 滨 ( 大 连 ): 全 长 约 1700 公 里, 连 接 东 北 和 关 内 地 区 杭 州 - 宁 波 - 福 州 - 深 圳 : 全 长 约 1600 公 里, 连 接 长 江 珠 江 三 角 洲 和 东 南 沿 海 地 区
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 中 国 高 速 客 运 专 线 发 展 规 划 四 横 : 徐 州 - 郑 州 - 兰 州 : 全 长 约 1400 公 里, 连 接 西 北 和 华 东 杭 州 - 南 昌 - 长 沙 : 全 长 约 880 公 里, 连 接 华 中 和 华 东 青 岛 - 石 家 庄 - 太 原 : 全 长 约 770 公 里, 连 接 华 北 和 华 东 宁 汉 蓉 ( 南 京 - 成 都 ): 全 长 约 1600 公 里, 连 接 西 南 和 华 东
2.4 中 国 铁 路 交 通 发 展 规 划 中 国 高 速 客 运 专 线 发 展 规 划 长 三 角 : 以 上 海 南 京 杭 州 为 中 心, 形 成 Z 字 型 主 骨 架 珠 三 角 : 以 广 深 广 珠 两 条 客 运 专 线 为 主 轴, 形 成 A 字 型 线 网, 辐 射 广 州 深 圳 珠 海 等 9 个 城 市 环 渤 海 : 以 北 京 天 津 为 中 心, 北 京 - 天 津 为 主 轴 进 行 建 设, 形 成 对 外 辐 射 通 路 到 2020 年 中 国 将 建 设 高 速 铁 路 2000~18000km
中 国 高 速 客 运 专 线 规 划 图 环 渤 海 地 区 青 太 专 线 京 哈 专 线 徐 兰 专 线 京 沪 专 线 宁 汉 蓉 专 线 长 江 三 角 洲 京 广 专 线 珠 江 三 角 洲 杭 长 专 线 杭 甬 深 专 线
京 沪 高 速 典 型 工 程 1 北 京 南 站 地 面 层 地 下 1 层 环 行 高 架 地 铁 14 号 线 地 铁 4 号 线
京 沪 高 速 典 型 工 程 2 济 南 黄 河 大 桥
京 沪 高 速 典 型 工 程 3 南 京 大 胜 关 长 江 大 桥
京 沪 高 速 典 型 工 程 4 苏 锡 常 特 大 桥
京 沪 高 速 典 型 工 程 5 上 海 虹 桥 站
2.5 中 国 城 市 轨 道 交 通 发 展 规 划 城 市 轨 道 交 通 规 划 在 建 16 个 城 市 批 准 规 划 20 多 个 城 市 40 多 条 线 未 来 将 规 划 300 多 条 地 铁 或 轻 轨 4,500km 快 速 发 展 阶 段 2050 年 :9,000km 国 家 为 轨 道 交 通 的 发 展 制 定 了 宏 伟 的 战 略 规 划
主 要 内 容 1. 轨 道 交 通 领 域 简 介 2. 中 国 轨 道 交 通 的 发 展 规 划 3. 电 力 电 子 技 术 在 高 速 动 车 组 中 的 应 用 4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 的 需 求 分 析
3. 电 力 电 子 技 术 在 高 速 动 车 组 中 的 应 用 高 速 动 车 组 概 述 : 高 速 动 车 组 是 当 今 世 界 高 新 技 术 的 集 成, 应 用 了 机 械 工 程 电 气 工 程 自 动 控 制 信 息 工 程 人 机 工 程 材 料 工 程 安 全 工 程 与 环 保 工 程 等 多 个 专 业 领 域 的 研 究 成 果, 是 高 速 铁 路 的 标 志 性 装 备
3. 电 力 电 子 技 术 在 高 速 动 车 组 中 的 应 用 我 国 全 部 采 用 动 力 分 散 动 车 组 牵 引 功 率 大 编 组 灵 活 轴 重 小 列 车 利 用 率 高 可 靠 性 高 启 动 加 速 性 能 好 动 力 集 中 动 车 组 动 力 分 散 动 车 组
3. 电 力 电 子 技 术 在 高 速 动 车 组 中 的 应 用 我 国 幅 员 辽 阔, 南 北 气 候 差 异 大 东 西 部 经 济 发 展 水 平 不 均 衡 路 网 规 模 大, 长 途 与 短 途 需 求 各 异 综 合 考 虑, 确 定 了 两 个 速 度 级 的 动 车 组 : 时 速 200~250 公 里 :CRH1 CRH2 CRH5 时 速 300~350 公 里 :CRH2-300 CRH3
CRH1 型 动 车 组 CRH1 型 动 车 组 主 要 用 于 城 际 间 的 中 短 途 运 输
CRH2 型 动 车 组 CRH2 型 动 车 组 主 要 配 属 在 北 京 以 南 地 区
CRH5 型 动 车 组 CRH5 型 动 车 组 主 要 配 属 在 北 方 地 区
CRH3 型 动 车 组 简 介 CRH3 型 动 车 组 主 要 配 属 在 时 速 300 公 里 城 际 铁 路 和 客 运 专 线
高 速 动 车 组 关 键 技 术 动 车 组 关 键 技 术 主 要 包 括 : 动 车 组 总 成 车 体 转 向 架 制 动 牵 引 传 动 与 控 制 等 弓 网 耦 合 制 动 系 统 动 车 组 总 成 转 向 架 车 体 牵 引 传 动 与 控 制
牵 引 控 制 系 统 接 触 网 受 电 弓 主 变 压 器 变 流 器 牵 引 电 机 高 压 设 备 牵 引 变 流 牵 引 驱 动 高 压 电 器 主 变 压 器 四 象 限 中 间 电 压 过 压 保 护 牵 引 逆 变 器 牵 引 电 机 齿 轮 箱 车 轮 网 侧 变 流 控 制 器 电 机 侧 变 流 控 制 器 车 辆 控 制 钢 轨
牵 引 变 流 器 技 术 牵 引 变 流 器 由 整 流 器 中 间 直 流 电 路 和 逆 变 器 组 成 整 流 器 ~/- 逆 变 器 -/3~ 电 机 交 整 流 器 将 牵 引 变 压 器 次 边 输 入 的 单 相 交 流 电 变 为 直 流 电 直 中 间 直 流 电 路 为 逆 变 器 提 供 一 个 稳 定 的 直 流 电 源 交 逆 变 器 将 中 间 直 流 电 逆 变 为 牵 引 电 机 所 需 要 的 可 调 频 调 压 的 三 相 交 流 电
高 速 动 车 组 制 造 平 台 CRH2 型 动 车 组 关 键 技 术 制 造 平 台 四 方 股 份
高 速 动 车 组 制 造 平 台 CRH3 型 动 车 组 关 键 技 术 制 造 平 台 动 车 组 系 统 集 成 唐 山 机 车 车 辆 厂 唐 山 机 车 车 辆 厂 铁 科 院 机 辆 所 牵 引 和 辅 助 变 流 器 车 体 CRH3 动 车 组 牵 引 控 制 系 统 转 向 架 永 济 电 机 厂 列 车 网 络 控 制 系 统 牵 引 电 机
高 速 动 车 组 制 造 平 台 CRH5 型 动 车 组 关 键 技 术 制 造 平 台 长 客 股 份 CRH5 动 车 组 长 客 股 份
主 要 内 容 1. 轨 道 交 通 领 域 简 介 2. 中 国 轨 道 交 通 的 发 展 规 划 3. 电 力 电 子 技 术 在 高 速 动 车 组 中 的 应 用 4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 技 术 的 需 求
4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 技 术 的 需 求 已 规 划 建 设 的 客 运 专 线 对 动 车 组 的 需 求 : 300~350km/h 高 速 动 车 组 1000 列 以 上 200~250km/h 高 速 动 车 组 2000 列 以 上 8 编 组 250km/h 动 车 组 需 求 : 需 要 4-5 套 牵 引 变 流 器 与 辅 助 变 流 器 8 编 组 350km/h 高 速 动 车 组 需 求 : 需 要 6-8 套 牵 引 变 流 器 与 辅 助 变 流 器 每 一 套 牵 引 变 流 器 的 容 量 :1200kVA~1600kVA IGBT 器 件 :6500V 600A;3300V 1200A
4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 技 术 的 需 求 已 规 划 建 设 的 重 载 货 运 铁 路 对 大 功 率 机 车 需 求 120km/h 5000t 大 功 率 机 车 2000 列 以 上 高 速 大 功 率 交 流 传 动 电 力 机 车 : 每 台 机 车 需 要 6-8 套 牵 引 变 流 器 每 一 套 牵 引 变 流 器 的 容 量 :1200kVA~1600kVA IGBT 器 件 :6500V 600A;3300V 1200A
4. 轨 道 交 通 对 电 力 电 子 技 术 的 需 求 已 规 划 的 1.5 万 公 里 的 既 有 线 电 气 化 改 造 已 规 划 新 建 的 2 万 公 里 电 气 化 铁 路 需 要 更 大 批 量 的 大 功 率 电 力 机 车 和 高 速 动 车 组 已 规 划 的 城 市 轨 道 交 通 对 机 车 车 辆 的 需 求 : 80km/h 120km/h 城 轨 列 车 1000 列 以 上 对 电 力 电 子 器 件 的 需 求 量 巨 大
结 束 语 轨 道 交 通 的 跨 越 式 发 展 为 电 力 电 子 技 术 提 供 了 更 加 广 阔 的 应 用 空 间 迫 切 需 要 在 座 的 各 位 广 大 电 力 电 子 领 域 的 专 家 学 者 及 企 业 加 盟, 尽 快 研 制 出 具 有 我 国 自 主 知 识 产 权 的 高 压 大 电 流 电 力 电 子 器 件 轨 道 运 载 装 备 用 牵 引 变 流 器