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交通运输设备大作业浅谈国内外高速铁路机车的现状、特点及发展趋势 运输0901班小组组员及分工情况：王家喜，付加磊 负责实地参观，学习，采集资料逯红兵(组长)，伍九霖 负责采集，整理资料，编写WORD演讲稿吕阳，冯力源 负责提取讲稿内容，进行PPT制作郭竞文 演讲人二一年十一月二日浅谈国内外高速铁路机车的现状、特点及发展趋势摘要：20世纪90年代以来，国内外的铁路机车运行速度不断提高，铁路在世界范围内再度全面振兴，高速铁路的发展就是其中最主要的标志之一。近代高速铁路核心的高速列车，在克服了高速带来的一系列技术难题之后，得到了迅猛发展。关键词：高速铁路 高速列车 现状 特点 发展趋势背景资料：中国高速铁路概况中国高速铁路，常被简称为“中国高铁”。高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，中国的高铁速度代表了目前世界的高铁速度。中国是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。在运行速度上，目前最高时速可达350公里，正在建设的京沪高速铁路最高时速将达到380公里，堪称陆地飞行；在运输能力上，一个长编组的列车可以运送1000多人，每隔3分钟就可以开出一趟列车，运力强大；在适应自然环境上，高速列车可以全天候运行，基本不受雨雪雾的影响；在列车开行上，采取“公交化”的模式，旅客可以随到随走；在节能环保上，高速铁路是绿色交通工具，非常适应节能减排的要求。 2009年，全国铁路投产新线5557公里，其中客运专线2319公里。一批重点项目建成投产，宁波台州温州、温州福州、福州厦门等客运专线相继建成通车，特别是世界上里程最长、时速350公里、全长1068.6公里的武广高速铁路开通运营，成为中国高铁的又一里程碑。据铁道部相关人士透露，目前，包括京沪高铁等在建铁路重点工程有277项，开工建设的客运专线及城际铁路项目已超过40项，建设规模超过1万公里。随着沪杭高铁正式通车，为止我国投入运营的高速铁路营业里程已达到7431公里，居世界第一位。和谐号C R H 系列动车组的生产和应用，表明我国铁路机车车辆的设计制造和应用能力达到了一个新的水平，同时极大程度地带动了国内相关产业的发展。 本小组通过对铁路博物馆的实地参观学习以及对各种资料的仔细查证，我们将以CRH动车组为例详细介绍一下国内的高速列车，并对国外的主要高速列车进行简单的讲述，最后分析一下高速铁路机车的发展趋势。（一） 我国CRH动车组的现状和特点2007年4月18日，我国铁路成功实施了第六次大面积提速调图，和谐号CRH动车组首次出现在中国大地，在既有线上实现了最高时速250公里的高速列车运营，标志着我国铁路既有线提速达到了世界先进水平。2008年8月1日，铁路京津城际客运专线正式运营，和谐号CRH 动车组以时速350公里的速度飞驰，两城间30分钟内到达，实现了我国高速铁路又一次跨跃。CRH（China Railway High-speed）是中国铁路自主品牌的系列高速动车组。在国家制定的“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的基本原则和“先进、成熟、经济、适用、可靠”方针指导下，从法国、德国、日本、加拿大等国引进先进动车组技术，铁道部引导组织铁路机车车辆生产企业、科研单位，联合了一批高校，以掌握核心技术为目标，把原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新结合起来，以产、学、研为一体开发制造了CRH系列动车组。其中，CRH1型和CRH5 型为时速200 公里速度等级的动车组；CRH2型动车组则包括了时速200公里速度等级动车组（又称CRH2-200型）和通过技术升级而成的时速300公里速度等级动车组（又称CRH2-300型）；CRH3型动车组为时速300公里速度等级动车组。 在CRH系列动车组中，动车组成零部件大约有12000件，拖车组成零部件也在8000件左右，大概可以分为145个子系统，涉及到电子、微电子、计算机技术、网络技术、通讯技术，以及机械加工、非金属材料、电器制造等等，直接参与设计制造的企业达100多家。经过工程技术人员的艰辛努力，掌握了在车辆的系统集成技术、轻量化技术、高速转向架技术、交流传动技术、高速受流技术、高速制动技术、网络控制技术、人机工程技术、节能环保技术等方面的关键技术。 近几年来，高速铁路越来越被我国整个交通界所关注，CRH动车组凭借其诸多优点，已得到了世界高速铁路界的认可，有些国家已准备引入我国CRH动车组的技术。CRH动车组虽代表了我国高速列车制造的最高水平，但其发展也存在着一些阻碍。接下来，我们将对CRH动车组的优点，及其在我国的发展受限方面进行介绍。CRH动车组的优点主要表现为：技术先进，安全可靠，乘坐舒适，卫生环保，低噪音。我们将对这些优点进行一一介绍。1.1 技术先进采用标准先进模块化设计采用国际通用和先进的标准设计制造。CRH系列动车组流线型车头和圆滑鼓形断面车体、高速无摇枕转向架等，使它具有优良的高速运行品质；轻量化设计的铝合金或不锈钢车体，大大降低了车体的重量，节能效果显著。成熟的大功率交流传动技术和国际上最先进的元器件，使它具有了高可靠性；先进的计算机网络控制技术，能够实现对动车组各个系统的控制，同时对系统进行监视和故障诊断，并与地面进行通信，实现地面对动车组的监视；动车组设备均采用模块化的结构，大部分故障只需要更换部件或局部维修。动车组所选用的非金属材料均严格按照国际的防火标准执行，重要设施都具有防火措施。设置的防火报警系统可确保发生火灾时，动车组能够驶离不宜停车的地段。车厢两端的防火设计，确保在l5分钟内火灾不会蔓延到邻车。1.2 安全可靠信息化管理 自诊断功能CRH 系列动车组所具有的高强度铝合金和不锈钢车体，确保了整车的安全性。大容量的密接式车钩缓冲装置，可以有效地缓冲各种冲击能量。大量采用的计算机技术，完善的列车网络控制系统，便于实现信息化管理，还具有自诊断功能。关系到动车组安全的重要系统和部件设置了完备的故障导向安全措施，无需人为干预，提高了动车组运用的安全性。宽阔的瞭望视野，先进的列车自动防护车载系统和设备，便于司机根据相关信号操纵动车组正常运行，改善了司乘人员的作业条件。当出现异常情况时，动车组还可以自动减速或停车，确保运输安全。1.3 乘坐舒适设施人性化特殊旅客特殊服务CRH系列动车组充分体现了以人为本的理念。采用的高速转向架，具有平稳的高速运行性能；采用的全自动恒温空调系统，确保了车厢的温度和湿度被调节在一个恒定的范围内；采用气密性车体结构，并设有一系列的隔音降噪措施，有效地降低了车内噪音;密封性更好的风挡结构，极大地提高了车辆隔音隔热性能;自动的压力保护装置，避免动车组高速会车或进入隧道时产生的空气压力波动影响旅客的乘坐舒适度;具备的紧急通风功能能够在高压供电系统断电时，确保两个小时客室应急通风。1.4 卫生环保、低噪音、污物垃圾不污染沿线CRH 系列动车组的车内装饰和化工材料全部符合国内和国际环保规定的要求。卫生间便器污物均集中收集排放，不对沿线造成任何污染。由于采用了大量降低噪音的新技术，有效地降低了动车组车内外的噪声，减少了对环境的噪音污染。CRH动车组在我国的发展并非一帆风顺，同样遇到了一些障碍，也存在着不足之处。这都有待进一步得改进，其具体的局限性表现在：1.5高速铁路投资巨大，投资收益的压力自然也大。以京沪高铁为例，建设投资预计超过2000亿元，加上昂贵的动车机组，建成容易，经营前景却很严峻。据了解，即将投入的350公里时速的高速列车，基本配置为8节车厢，每节车厢约50-80个座位，如果每天按投入24对48个车次，每个座位如按500元票价计算，年运输收入约30亿-50亿元，即便不计算运营成本，仅初期投资的回收期就是一个漫长的过程。加上运营成本和维护费用，其效益可想而知。效益压力必然会直接影响铁路运营企业可持续的发展能力。京沪线只有1000多公里，而1.6万公里以上预计多达5万亿元投资的高速铁路系统建设将使铁路部门面临巨大经营压力。1.6 客源适用的局限性高铁虽然相对航空具有显然的优势，但350公里时速的动车组8节车厢也就是400-600人左右的运量，只相当于波音757飞机2-3个班次的运量。由于高铁建设高昂的成本其票价必然要较大幅度地高于普通列车，所以其客源是较为高端的商务、公务人群，目前民航京沪航线旅客流量每年约600万人次，所以其初期的车次密度不会太大。从可提供座位数看，高铁一个车次的座位数差不多相当于一架短程波音747R的座位数，而航空速度更快，只要做好与地面交通网络的衔接，提高便捷性，民航显然更有自己的竞争优势。1.7 高铁建设要占用大量的土地资源，又建设在我国人口最密集的地区，这是高铁进一步建设所必然面临的压力和难题。 据网上公布的数据，桥梁长度约1140km，占正线长度86.5%；隧道长度约16km，占正线长度1.2%；路基长度162km，占正线长度12.3%；全线铺设无砟正线约1268公里，占线路长度的96.2%。有砟轨道正线约50公里，占线路长度的3.8%。全线用地总计5000km2（不包括北京南站、北京动车段、大胜关桥及相关工程），差不多相当于5个香港、9个新加坡的面积。所以，在中国这样寸土寸金的人口大国，大面积发展高速铁路单就其经济性而言，显然是不具备较大优势的。（二） 国外高速列车的现状及特点随着全球经济的高速发展，国外高速列车先进技术的应用与研发强劲不衰。为降低成本和提高市场竞争力，各国都更加重视对铁路机车车辆的技术改造，打造自己的品牌，以在世界上占有立足之地。当今世界高速铁路机车呈现出多元化的局面，既有传统的高速列车制造强国，也有不少新兴的高速列车制造国。在国外高速列车中，比较知名的有日本的新干线700系列，法国的TGV,欧洲之星，德国的ICE,意大利的ETR系列等。现对上述国外知名品牌的高速列车的现状和特点进行简单介绍：日本新干线的700系列高速机车仍为轻量化的典型代表。它采用流线型车头、感应电动机牵引、无摇枕转向架、铝合金轴箱和齿轮箱、铝合金车体、可变阻尼减振器、非线性空气悬挂、逆变器停车控制等许多先进技术，确保了其运行速度稳定在300k m/h及以上而无事故。法国现有高速营业里程8400k m，现有高速TGV350列，其中大部分以300k m/h速度运营，是全球最大的高速列车网。法国第三代TGV-Duplex双层高速列车为交直流传动、带圆形设计；采用GTO逆变器同步电动机驱动系统，转向架进行了改进，轴箱支承方式由筒形橡胶改为轴梁式，机、客车均采用。运行于英、法海底隧道的“欧洲之星”在技术上是TGV的伙伴，近年来在隧道防护火技术上采取了一些新的对策：变更了车体与转向架结构，车体宽为2.74m，并收缩了座椅尺寸；在两端的机车与客车间和关节式客车单元之间，都采用了密接式车钩。三种电气制式由受电弓与受电靴在英、法和比利时境内相互切换。 德国的I C E系列是高速化的代表作，其目标时速为400k m/h，第三代I C E-3为电动车组式高速列车。该车有两个单元，两种供电方式。电动车采用VVVF逆变器控制的感应电动机驱动，转向架安装了500kW的牵引电动机，通过W N联轴节和减速齿轮驱动动轴。使用电力再生制动和盘形制动，每根轴上有四个制动盘，制动盘安装在车轴辐板的两侧。该车的最高运行速度为330km/h 。德国的高速规划是：在2003年开业的科伦-法兰克福330k m/h的基础上，2005年建成纽伦堡-因戈尔施塔特新高速线，2015年实现列车高速规划350km/h。意大利以研制E T R系列摆式高速列车而著名。第三代E T R500型高速列车速度为300k m/h 。其机车牵引电动机为四台输出功率1100k W的感应电动机，由逆变器控制，牵引电机安装在车体上，通过联轴节、减速齿轮和空心车轴传递动力；其客车为铝合金双壳结构，转向架摇枕弹簧为金属螺旋弹簧 ；由机车向各车辆提供直流600V的辅助电源，经逆变器转换为交流三向380V。意大利的高速规划是：2004年建成罗马-那不勒斯高速线，2006年建成米兰-博洛尼亚高速线，2007年建成佛罗伦萨博洛尼亚高速线，2008年实现高速总长900km。总体来说，国外的高速列车制造水平已比较成熟，但这仅仅是在发达国家。我们应看到在不少贫困落后的发展中国家，铁路机车的运行速度还是很低的，更别提制造高速列车了。这就需要发达国家在铁路机车的制造上，向水平仍相对落后的发展中国家伸出援助之手。值得自豪的是，在铁路建设方面，我国就曾多次向非洲国家提供帮助。高速列车的出现给人们的出行带来了更多便利，我们应该让更多的人来享用这一成果。因此，高速列车的应用还有很长的路要走。（三） 国内外高速列车的发展趋势目前，比起普通的铁路机车来，国内外的高速列车尽管已接近完美，但是仍有待进一步的发展。在一些关键技术上，高速列车的制造还是处于攻坚阶段，接下来我们将讲述一下高速列车的发展趋势。3.1 运行速度不断提高高速列车的运行速度不断提高，各国铁路在自己的线路上不断地进行最高速度的试验。高速列车在提高试验速度的基础上也在不断地提高运营速度。与日本建成世界上第一条高速铁路东海道新干线时的列车最高运行速度210km/h相比，如今高速列车的最高运营速度已经有了很大提高，高速列车的最高运行速度已达350km/h.3.2 提高高速列车的可靠性、可用性、维修性和安全性（RAMS）近代，随着铁路运输的快速发展和市场竞争的日益加剧，对高速列车的RAMS要求不断提高。铁路用户在招标购买高速列车时，不但对高速列车的结构型式和性能提出严格要求，而且还要对高速列车的RAMS提出定量指标，在与生产制造商签订购买合同时要规定出可靠性指标、维修性指标、可用性指标，并在高速列车交付使用后进行验证，对不合格者进行处罚。3.3 降低高速列车的寿命周期费用（LCC） 对高铁的用户来说，不仅要求高速列车在使用期内安全、可靠和易于维修，而且还要求经济性要好。这里所说的经济性好，不只是购买列车价格便宜，而且还包括列车的运用维修费用低等。也就是说，在高速列车的整个寿命周期中所发生的费用最少，这种最佳费用的概念应当贯穿在高速列车从论证直至报废的整个寿命周期中，这就是最佳寿命周期费用的概念，它是衡量高速列车经济性最合理的指标。现代，用户在购置高速列车时不再象过去那样，只注重高速列车的性能和购置费，而且还要对高速列车进行LCC分析。在购置合同中要求供货商对高速列车的LCC作出承诺，规定出LCC的具体指标，并在高速列车交付使用后进行验证.3.4 高速列车的动力配置方式向动力分散式方向发展随着高速列车运行