交通运输设备

合肥工业大学 交通运输工程学院 丁中俊 zhongjunding@qq.com 0551-63831875 翠3教405 交通运输设备 合肥工业大学 交通运输工程学院 丁中俊 zhongjunding@qq.com 0551-63831875 翠3教405

课程代码：1721320X 适用专业：交通运输专业 学时数：32 学分数：2.0 交通运输设备 课程代码：1721320X 适用专业：交通运输专业 学时数：32 学分数：2.0

课件地址 http://tree.hfut.edu.cn/news.aspx?info_lb=49&flag=3

一、课程的性质和目的 二、课程教学内容 三、课程教学的基本要求 四、教材与参考书 交通运输设备 一、课程的性质和目的 二、课程教学内容 三、课程教学的基本要求 四、教材与参考书

一、课程的性质和目的 本课程授课对象为交通运输专业本科生，属专业选修课。 通过学习该课程，应能掌握铁路、城市轨道交通、道路、水路、航空和管道运输设备的基础知识，掌握其基本构造和基本原理； 了解各种交通运输设备之间的相互关系，以及国内外交通运输发展的新技术新趋势。为今后学习专业课或从事交通运输工作打下一个良好的基础。

二、课程教学内容 本学期课程主要讲授 铁路运输设备、 城市轨道交通、 道路运输设备、 水路运输设备、 航空运输设备、 管道运输设备等内容。

三、课程教学的基本要求 本课程具有内容广泛，知识面广，感性认识要求高等特点。 在教学手段上将灵活采用： 课堂讲授 自学 课堂讨论 直观教学等多种形式

三、课程教学的基本要求 课堂讲授： 主要对交通运输设备主要内容进行讲授。对课程的重点、难点要详细进行讲解。 幻灯片 教学录象片 直观教学

三、课程教学的基本要求 课堂教学（32学时）一般以讲课为主；适时安排课堂讨论。 第一章 绪论（2学时） 第二章 铁路运输设备（8学时） 第三章 城市轨道交通设备（6学时） 第四章 道路运输设备（6学时） 第五章 水路运输设备（4学时） 第六章 航空运输设备（4学时） 第七章 管道运输设备（2学时）

三、课程教学的基本要求 作业：为了巩固、检查学习效果，在各章结束后，针对性地留有6次作业： 1.铁路线路与车站； 2.铁路机车车辆、铁路信号与通信； 3.城市轨道交通设备； 4.道路运输设备； 5.水路运输设备； 6.航空运输设备。

三、课程教学的基本要求 考试：笔试，闭卷。 内容包括基本概念，基本构造原理，注重对知识的理解与掌握。 成绩考核评定 1、平时考评占30％（包含作业、上课考勤、提问等） 2、期末考试占70％

四、教材与参考书 教材：宋瑞主编，《交通运输设备》，北京：中国铁道出版社，2003。 参考书： 佟立本主编，《交通运输设备》（第二版），北京：中国铁道出版社，2003。 佟立本主编，《铁道概论》，北京：中国铁道出版社，2012。 殷勇 ，鲁工圆 编，《交通运输设备》 ，西南交通大学出版社，2014

四、教材与参考书 李学蚺主编，《港航工作与规划》，北京：人民交通出版社，1993。 史超礼等，《航空概论》，北京：北京航空学院，1998。 姚夫镇主编，《输油管道设计与管理》，东营：石油大学出版社，1991。 中国大百科全书编委会编，《中国大百科全书》，北京：中国大百科全书出版社，1986。

第一章 绪 论 一、交通运输业的发展、性质 二、现代交通运输的种类、特征及其作用 三、现代交通运输的发展方向

1、发展的四阶段 一、交通运输业的发展、性质 （1）水运阶段：铁路以前的几千年 特点： 在运输能力、成本、方便程度等优于陆上运输 国家工业布局沿海而设 可实现远洋运输

1、发展的四阶段 （2） 铁路运输阶段：1825年至十九世纪末 世界第一条铁路 —1825，英国，斯托克顿~达林顿，180多年历史， 中国第一条铁路 —1876.7，英国，吴淞铁路（上海~吴淞）,15km 特点： 高速度，大运量，垄断了陆上运输 改变了工业布局对水运的依赖 迅速遍及全世界，显示了技术经济的优势

1、发展的四阶段 （3）各种运输方式激烈竞争阶段：二十世纪初至五十年代 （4）综合发展与科学管理阶段（现代化运输）：二十世纪五十年代至今

2、交通运输业的性质 生存四大要素：衣食住行 交通运输是生产过程在流通过程中的继续，它是参与社会物质财富的创造的重要环节。 运输生产的产品不是改变劳动对象的性质和形态，而只是改变其在空间的位置—位移。 交通运输设备-实现交通运输智能的物质载体与保障手段 交通运输业伴随着人类生产活动产生和发展，是社会生产活动的重要组成部分，创造了价值，为社会积累了财富，满足了人民的物质文化生活的需要，促进了不同国家和地区之间的文化交流与技术合作，促进了国家内部的工农业生产和国防建设，是国民经济的重要组成部分和基础产业。正如马克思所说的，“除了采掘工业、农业和加工工业以外，还存在着第四个物质生产领域……那就是运输业。”是一个独立的物质生产部门。

2、交通运输业的性质 （1）交通运输业是生产活动的重要组成部分； （2）交通运输业借助于工业革命实现了交通工具的机械化而成为“公用运输业”； （3）各种运输活动促进了运输业发展，运输业的发展推动了社会生产力的发展。 交通运输业伴随着人类生产活动产生和发展，是社会生产活动的重要组成部分，创造了价值，为社会积累了财富，满足了人民的物质文化生活的需要，促进了不同国家和地区之间的文化交流与技术合作，促进了国家内部的工农业生产和国防建设，是国民经济的重要组成部分和基础产业。正如马克思所说的，“除了采掘工业、农业和加工工业以外，还存在着第四个物质生产领域……那就是运输业。”是一个独立的物质生产部门。

二、现代交通运输的种类、特征及其作用 （一）交通运输设备种类、特征 （二）世界发达国家的运输结构 （三）交通运输业的主要作用

（一）交通运输设备种类 运输方式： 铁路运输， 公路运输， 水路运输 航空运输， 管道运输 技术经济与用途： 固定设备（基础设施）：港站，线路 移动设备（载运工具）：车辆，汽车，飞机,轮船 通信控制设备： 服务对象：客运，货运 动力发展阶段： 原始自然人畜力，机械电气化，综合智能生态型

技术经济特征？ 送达速度： 运输成本： 投资水平： 运输能力： 通用性与机动性： 能源消耗 对环境影响程度 航空，铁路，公路，水路 水路，铁路，公路，航空

1、铁路运输 铁路运输—是陆地运输的主要方式。 1825年世界第一条铁路至今有180多年历史 美国 226,427 公里(2007年) 美国 226,427 公里(2007年) 俄罗斯 128,000公里 (2006年) 日本 著称于世的客运高速专线 法国 创574.8公里最高时速(试验车速） 中国 约91,000公里(2010年)

1、铁路运输 优点： 运输能力大 速度快：常规80km/h,高速210~400km/h 成本：比公路航空低 全天候运营，受天气天剑限制较小 安全可靠 适合于 国家 适合于运送 货物 城市轨道交通： 准确，低耗，大容量，快速，便捷； 成为城市交通重要组成部分 幅员辽阔的大陆 经常、稳定的大宗

2、水路运输 水路运输—人类最早采用的一种运输方式。 优点： 占地少 运量大 投资省 成本低 运输长、大、重货物 缺点： 速度慢，连续性差，受自然条件影响大 适宜： 数量大、距离长、对时间要求不急的货物

3、公路运输 公路运输—汽车运输，近100年来发展起来的一种现代化运输方式。 优点： 机动灵活，方便、快捷 投资少，资金周转快 速度高 担负铁路，水路达不到的区域（补充和衔接） 缺点： 长途运输缺陷多（费用，机器磨损，人力） 适宜于： 中短途客货运输，及远离路网的偏远地区

4、航空运输 航空运输 — 20世纪迅速发展起来的一种运输方式。 优点： 速度快 投资少 建设周期短 可跨越天然障碍 缺点： 成本高 容积和载重量小 受自然气候条件影响大

5、管道运输 管道运输—运输液体、气体货物的一种运输形式。 产生：伴随着石油工业而发展起来的。 优点： 成本低、能耗小 运量大 投资小、占地少 受外界影响小 无噪声，漏失污染少 适于： 长期定向、定点、定品种输送

（二）世界发达国家的运输结构 1、货运体系结构 2、客运体系结构

（二）世界发达国家的运输结构 1、货运体系结构： （1） 日本和西欧 领土面积小，资源自给率低； 国外市场 依靠水运； 国内市场依靠公路 日本： 水运—50% 公路—45% 铁路—4.6%

（二）世界发达国家的运输结构 (2)美国和俄罗斯 领土面积大,资源自给率高; 国内市场广阔,工业布局展开; 各种运输形式发展都较好. 俄： 铁路—57-60% 水运—18-20% 公路—2% 管道—21% 美： 水运—15-20% 公路—20-30% 铁路—30-40% 管道—25%

（二）世界发达国家的运输结构 2、客运体系结构 多数发达国家（俄罗斯外）短途客运以汽车为主，欧美一些小国家承担客运的60-90%。特别是60年代以来，高速公路的出现，公路运输在旅客运输中特别突出。 如： 英国-93%，法国-90%， 美国-81%，日本-58%， 德国-52%

（三）交通运输业的主要作用 1．经济作用 2．社会作用 3．国防意义 4. 其他作用

（三）交通运输业的主要作用 1．经济作用 设备研制与生产 完成客货运输任务，自身创造的经济价值。 宏观调控工具：抢运煤炭，粮食调运 促进区域经济合理布局，协调发展： 形成运输大通道，重点产业带， 优化生产力布局，优化资源配置，减少重复浪费

（三）交通运输业的主要作用 2．社会作用 社会进步： 铁路：工业布局，江海内陆 解决大量就业与消费问题 发生灾害时，或在战争时，或国家财产受到威胁时，交通运输工具都会被用来抢救危亡，恢复社会正常秩序。

（三）交通运输业的主要作用 3．国防意义 运输是国防的后备力量，战时又是必要的军事手段。运输业关系到民族存亡、国家安危，绝非用经济尺度所能衡量。 4.其他作用 国际交流的桥梁和纽带：物质交流、友好往来， 经济全球化保证

三、现代交通运输的发展方向 你认为交通运输的发展方向？ 迅速，舒适，方便，安全，节能，环保 载运能力，运行自动化，运营管理自动化

三、现代交通运输的发展方向 1.更快的速度 2.更高的安全可靠性 3. 更大的载运能力 4.更大的经济效益 5.更便捷的服务导向 6.科学有效的管理 7.可持续发展及环保新理念 8.满足人文与个性化发展的需求 9. 综合运输体系的协调发展

1.更快的速度 （1）高速铁路 （2）磁悬浮列车 （3）高速公路 原因：汽车和航空竞争 20世纪60年代，日本新干线 时间节省： 安全可靠：日本40年，法国20年无死亡事故 环保：有害物质排放量为公路1/8 中国：动车组，京沪，“小时圈” （2）磁悬浮列车 500km/h,速度快，噪声低，污染小 上海浦东：龙阳-浦东机场 （3）高速公路 （3）磁悬浮列车研制与试运（电动型悬浮(EDS)/超导磁斥型悬浮；电磁型悬浮(EMS)/常导磁吸型悬浮，v>80km/h，列车脱离地面，最大上浮距离可达数十毫米，是介于铁路和航空之间的自动化的地面交通方式）

1.更快的速度 （4）超音速运输机 马赫数(流速与音速之比)在2~3.2之间的超音速飞机。其航程为9300~10000km （5）船舶：气垫船

2.更高的安全可靠性 （1）铁路 问题： 1.铁路列车运行间隔越来越小：高速及城市铁路间隔5min, 2.列车速度超过200km/h,司机无法识别地面信号 解决办法： 1.列车速度控制系统： 地面信息发送设备，机车信号，列车速度控制系统 2.数字信号处理技术

2.更高的安全可靠性 （2）道路设备系统 （3）水路设备系统 汽车自动驾驶， 车通讯，车联网 全球海上遇险与安全系统（GMDSS）： 卫星通信技术设备 定位技术设备 数字通信系统 计算机技术 海上遇险与安全通信系统 功能：任何海域的船舶向陆地或附近的船舶发出呼救信号

2.更高的安全可靠性 （4）航空设备系统 1983年成立未来空中航空系统专门委员会， 一个全球范围的通信、导航和监视系统， 主要依靠卫星通信、卫星导航和依靠数据链传送飞机位置信息的自动相关监视系统， 微波着陆系统和机载避撞系统

3. 更大的载运能力 （1）铁路重载运输 普通列车：2000~3000t, 重载：5000t 问题： 大功率内燃机车和电力机车 多机同步遥控 改善线路桥梁结构 例子： 晋煤外运，90年初建成了第一条重载运煤专线大秦铁路(大同~秦皇岛)，开行6000~ 10000吨重载列车

4.更大的经济效益 节能运输设备，降低运输成本 设备动力装置：超导电磁推进 载运工具设计 替代能源：风力，太阳能 超导电磁船是一种既没有螺旋桨又没有舵的现代船只。船体外型和普通船只没有什么不同，只是在内部构造上有其独到的特点。行驶时，在超导材料做成的线圈上通以强电流，使船只周围的海水产生强大磁场。同时，在海水中设置的电极，利用海水的导电特性形成通电回路而使海水带电。这样，带电的海水在强大磁场的作用下就会产生一种使海水发生运动的电磁力。

5.更便捷的服务导向 全球卫星导航系统： 美国GPS 俄罗斯：GLONASS 中国：北斗 公共汽车电子站牌： 汽车位置，预计到达时间 杭州，合肥

6.科学有效的管理 集中指挥，统一调度： 监控设备， 自动收费设备（ETC） 微机联网、运输管理自动化（TMIS） 确报、货票、运输计划、车辆、编组站、货运站、区段站、分局调度、货车实时追踪、机车实时追踪、集装箱实时追踪、日常运输统计、现在车及车流推算、军交运输等子系统。

7.可持续发展及环保新理念 来自交通领域的各类污染对全球升温的影响约达20%，仅次于工业。 可持续发展问题，兼顾生态和环境。 绿色汽车政策 电动汽车，电动公交车成为发展主流

7.可持续发展及环保新理念 船舶 范围：水域，生态环境， 污染源： 石油等装卸过程及泄漏的污染； 在港时排放的污物、 装卸煤炭、水泥 粉尘污染等， 措施： 防污设备，港口防污净化处理设施， 水域监测，油水分离器，排油监控装置

8.满足人文与个性化发展的需求

9. 综合运输体系的协调发展 概念：每一种运输方式有其特定的运输线路和运输装备，形成了各自的技术运营特点、经济性能和合理使用范围。

9. 综合运输体系的协调发展 加快综合运输体系建设的意义： ①是当代运输发展的新趋势、新方向； ②是我国运输业发展的新模式； ③是缓解我国交通运输紧张的途径之一； ④是经济地发展运输业，提高经济效益的重要方法。

9. 综合运输体系的协调发展 中国现已开办的综合运输服务有： 货物联运（煤炭：铁路-海运）、 旅客联运（高铁-飞机）、 集装箱联运及国际联运等形式。 其衔接方式有： 铁与公； 空与陆； 陆与海等各种多式联运。 大陆桥运输 大陆桥运输（Land Bridge Transport）是指利用横贯大陆的铁路（公路）运输系统，作为中间桥梁，把大陆两端的海洋连接起来的集装箱连贯运输方式。简单的说，就是两边是海运，中间是陆运，大陆把海洋连接起来，形成海--陆联运，而大陆起到了"桥"的作用，所以称之为"陆桥"。而海----陆联运中的大陆运输部分就称之为"大陆桥运输"。 亚欧第二大陆桥，也称新亚欧大陆桥。该大陆桥东起中国的连云港，西至荷兰鹿特丹港，全长10837km，其中在中国境内4143kmn，途径中国、哈萨克斯但、俄罗斯、白俄罗斯、波兰、德国和荷兰7个国家，可辐射到30多个国家和地区。1990年9月，中国铁路与哈萨克铁路在德鲁日巴站正式接轨，标志着该大陆桥的贯通。1991年7月20日开办了新疆一哈萨克斯但的临时边贸货物运输。1992年12月1日由连云港发出首列国际集装箱联运“东方特别快车”，经陇海、兰新铁路，西出边境站阿拉山口，分别运送至阿拉木图、莫斯科、圣彼得堡等地，标志着该大陆桥运输的正式开办。该大陆桥运量逐年增长，并具有巨大的发展潜力。

9.综合运输体系的协调发展 我国运输方针和基本状况： 以铁路为骨干 以公路为基础 充分利用水运资源（内河、沿海、远洋）的作用 注重发展航空运输 适当发展管道运输 建立一个全国统一的综合交通运输体系

未来交通工具 汽车编队系统 将你的汽车与其他人的汽车连接在一起形成车队并交由头车控制，所有后车的驾驶者在上班途中便可简单地坐在座位上休息放松和浏览当天的新闻，无须亲自操控汽车。目前，欧洲正在研发和测试一个类似系统。

甜甜圈飞行器 借助于图片呈现的这款概念交通工具，往返于住处与公司之间，我们绝大多数人缩短通勤时间的愿望便可成为现实。如果未来交通系统均由类似这样的飞行器构成，我们便可在眨眼之间穿行相当遥远的距离，前往任何我们想去的地方。

激光驱动“绿色”城市列车 新激光能量巨大，可用于驱动图片呈现的“绿色”城市列车。在未来世界，可以发射激光的特殊建筑将遍布城市各个角落，所发射的激光在必要时还可改变路线。

从纽约到北京只需2小时？ 近来，这种名为“真空管道运输”的交通新概念引发外界关注，人们纷纷猜测这一新型交通工具的外形、票价。 “胶囊”座舱 “真空管道运输”是美国科罗拉多州交通技术研发企业“ET3”公司眼下正在研发的项目。人们对此最关心的问题是“乘客将会坐在哪儿？” 按照设计师的设想，工程人员将在地面上搭建作用类似铁路轨道的固定真空管道，在管道中安置“胶囊”座舱。 研发企业在网站上介绍，“胶囊”座舱形状近似太空舱，单体重183公斤，比一辆汽车还轻，长约4.87米，能容纳4到6名乘客，或367公斤货物。 这些“胶囊”将被放置在真空管道中，由弹射装置像发射炮弹一样启动座舱，无间断地驶往目的地。由于运行空间真空，没有摩擦力，“胶囊”车厢运行速度最高可能达到每小时6500公里。 这样一来，从纽约到北京，只需2小时，就算想要环球旅行也只需6小时，“在地球上找到太空旅行的感觉。” 革新技术 “ET3”公司官方网站介绍，“真空管道运输”是新一代运输方式，以磁悬浮技术提供动力，是一种把空气摩擦阻力降到零的运输方式。相比火车和飞机，新技术更安全、更安静。

由于采取独特的座舱设计，尽管运行速度超高，但乘客能感受到的加速力却很小，不会影响乘坐体验。 设计人员说，“真空管道运输”技术更环保。这种运输方式比其他任何传统交通工具耗费能源都少，每千瓦时的运输量是火车运输量的50倍。 不少人对这项新技术都产生巨大兴趣，甚至有人已经开始在“ET3”网站上咨询购买其股票的事宜，可见极为看好其发展潜力。 “质优价廉” 一般情况下，高铁票价要比普通火车票价高，而飞机则比高铁还贵。在人们的概念里，速度越快的交通工具票价自然就会越高。 不过，“胶囊”列车的设计者却试图打破这个规律。按照“ET3”的说法，“真空管道运输”的运行成本远低于铁路和空运。 设计人员说，“真空管道运输”造价较低，只有高速公路的四分之一、高铁的十分之一。另外，真空管道还可以附着到已有的高速铁路架桥上，节省大笔路线资源与基础设施搭建成本。 速度大幅提高，成本反而更低。“ET3”介绍，一旦管道建成，从纽约到旧金山原本6小时的飞行将缩短到1小时左右，而费用则由现在的最低500美元降低到100美元。

说说你心中未来交通工具？

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