高铁发展与机床工具行业

中国高铁装备刘志明教授副院长北京交大机电学院zhmliu1@1北京交通大学机电学院目录一、高速动车组基本情况二、动车组关键技术三、大功率机车基本情况四、制造面临的问题五、结论与建议2北京交通大学机电学院一、高速动车组基本情况3北京交通大学机电学院

按照国务院提出的“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求和“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，成功引进了世界一流的动车组技术，形成了CRH系列中国铁路高速动车组技术体系。CRH1BSPCRH2四方股份CRH3唐山工厂CRH5长客股份4北京交通大学机电学院1、动车组的型号和列车编号构成型号系列代码，以一位大写拉丁字母表示。制造序列代码，以三位阿拉伯数字表示。技术序列代码，以一位阿拉伯数字表示。中国高速铁路动车组简称ChinaRailwayHighspeed。CRH

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XXXX5北京交通大学机电学院2、动车组中车辆的车种和编号构成CRH

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010A运行时速200公里、8辆编组、座车。制造顺序第10列四方股份动车组中国高速铁路动车组6北京交通大学机电学院3、各型动车组技术序列代码BSP动车组定为“1”四方股份动车组定为“2”唐山工厂动车组定为“3”长客股份动车组定为“5”4、各型动车组的制造序列代码按不同的技术序列单独编排顺序由001-999依次排列7北京交通大学机电学院CRH1动车组由庞巴迪BSP公司制造，编组8辆，定员668人，运营时速200～250公里，牵引功率5300千瓦，不锈钢车体，轴重小于16吨。8北京交通大学机电学院CRH2-A型车由四方股份制造编组8辆、定员610人运营时速200～250km牵引功率4800千瓦，铝合金车体轴重小于14吨9北京交通大学机电学院CRH2型动车组主要配属在北京以南地区10北京交通大学机电学院CRH2-C型车，四方股份动车组，第61列，运行速度300公里、8辆编组、座车11北京交通大学机电学院CRH3型车由唐山工厂制造，编组8辆，定员608人，运营时速300～350公里，牵引功率8800千瓦铝合金车体，轴重小于17吨。

12北京交通大学机电学院CHR5型车由长客股份制造，编组8辆，定员622人，运营时速200～250公里，牵引功率5500千瓦，铝合金车体，轴重小于17吨。。13北京交通大学机电学院动车组国产化率

批次整车进口散件组装国内制造国产化率四方股份/川崎重工第一批3列6列51列70%以上第二批0060列80%以上BSP/庞巴迪第一批0020列70%以上第二批0020列70%以上长客股份/阿尔斯通第一批3列6列51列70%以上唐山工厂/西门子第二批3列057列70%以上14北京交通大学机电学院车辆购置费大致预测为：2009年937.50亿元，2010年1125亿元，2011年1375亿元，2012年1562.5亿元。15北京交通大学机电学院到2009年上半年，即有约300列动车组(含时速250公里和350公里两种类型)将开始招标，为即将竣工的石太线、郑西线和广深珠等线路服务。朔黄线也计划排在大秦线(2008年大批量采购)之后于2009年批量购置和谐型电力机车

16北京交通大学机电学院二、动车组关键技术17北京交通大学机电学院引进动车组的九大关键技术牵引控制系统牵引电机制动系统牵引与辅助变流器牵引变压器转向架列车网络控制系统铝合金、不锈钢车体动车组系统集成18北京交通大学机电学院占动车组成本50％以上；是动车组的核心技术和技术先进性的标志，是衡量技术引进和国产化成功与否的关键；是建立具有技术提升能力平台、提高国内企业自主创新能力、打造中国品牌的重要基础。关键技术在项目总成本中的比例九大关键技术引进的意义19北京交通大学机电学院1、动车组整体集成对动车组车体、转向架以及牵引变流、制动、网络控制、辅助供电、车辆连接等元素按有关参数进行合理选择设计，进而生产、组装、测试、试验的过程。通过集成使动车组达到牵引、制动、车辆动力学、列车空气动力学、舒适性、安全性等性能要求。这是主机厂需要掌握的关键技术动车组关键技术分析20北京交通大学机电学院轻量化铝合金车体动车组关键技术分析2、车体技术动车组的高速化需要流线化、车体减重、动力分散使得车体承载了众多设备；车体保证强度、刚度与轻量化是一对矛盾；铝合金/不锈钢车体焊接制造技术车门、车窗的整体加工21北京交通大学机电学院3、高速转向架转向架是列车高速运行最重要的基础条件之一：作为执行机构，高速转向架在保证列车高速稳定运行时承担列车的减振降噪作用；作为承载结构，高速转向架在各种振动工况下确保结构的强度安全可靠性动车组关键技术分析高速动车组转向架22北京交通大学机电学院动车组关键技术分析23北京交通大学机电学院4、牵引传动与控制系统包括牵引电机、牵引变压器、牵引与辅助变流器、牵引控制系统动车组关键技术分析

牵引电机可根据牵引变流器输出三相交流电的幅值和频率的变化，来改变动车组的牵引力和速度。列车制动时牵引电机可在发电状态下运行，将动能转化为电能，达到减速的目的。24北京交通大学机电学院牵引变流器电机整流器～/－逆变器－/3~整流器将牵引变压器次边输入的单相交流电变为直流电。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。交中间直流电路为逆变器提供一个稳定的直流电源。直25北京交通大学机电学院牵引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接触网受电弓主变压器变流器牵引电机钢轨牵引系统关系链再生牵引控制系统26北京交通大学机电学院国际标准的列车网络硬件及控制技术；双绞屏蔽线和光纤为传输介质的网络通讯技术；硬件与软件相结合的系统冗余控制技术；具有自诊断功能的系统监视与诊断功能。动车组关键技术分析（续）5、列车网络控制系统27北京交通大学机电学院列车网络控制系统ABBABB车辆网(MVB)

动态配置诊断系统(TDS)车载计算机(VCU)诊断系统(TDS)网关输入/输出单元驱动控制单元(DCU)车辆网(MVB)

动态配置输入/输出单元车载计算机(VCU)驱动控制单元(DCU)网关列车网

(WTB)

静态配置驾驶动车1带弓拖车1中间动车1中间拖车3拖车中间动车2带弓拖车2驾驶动车228北京交通大学机电学院列车速度不断提高的同时，还必须能在规定距离和时间之内停车，依靠传统的摩擦制动方法已经不能解决高速列车的制动问题，必须采用动力制动+空气制动。电空制动技术四大要素：制动能力强、响应速度快制动力分配的准确性和一致性好故障导向安全制动冲动小动车组关键技术分析（续）6、制动系统29北京交通大学机电学院制动系统30北京交通大学机电学院四方股份长客股份BSP引进消化吸收川崎重工E2-1000阿尔斯通SM3庞巴迪Regina中国品牌西门子Velaro-E唐山工厂动车组关键技术引进及国产化实施方案31北京交通大学机电学院CRH2动车组永济电机厂日本日立转让技术国产化动车组技术平台CRH2型32北京交通大学机电学院动车组系统集成唐山机车车辆厂永济电机厂铁科院机辆所牵引电机列车网络控制系统牵引控制系统牵引和辅助变流器转向架车体CRH3动车组西门子技术转让西门子技术转让西门子技术转让国产化动车组技术平台CRH3型33北京交通大学机电学院CRH5动车组国产化动车组技术平台CRH5型34北京交通大学机电学院空调系统车内电器风挡装置座椅车内装饰集便装置车窗车门车钩及缓冲装置受电弓十项主要配套技术的引进动车组十项主要配套技术引进的内容35北京交通大学机电学院弓头阻尼器ADD系统升弓装置下臂底架上导杆碳滑板下导杆阀板上臂1.受电弓装置36北京交通大学机电学院室外过滤器接触器盘室外热交换器室内送风机室内热交换器压缩机电加热器室外送风机变频器2.空调装置

37北京交通大学机电学院3.车钩及缓冲器装置缓冲器车钩电连接器连接座38北京交通大学机电学院4.车门门板脚踏板门锁平衡器电动马达39北京交通大学机电学院5.车窗40北京交通大学机电学院6.集便装置

水箱便器污物箱真空系统41北京交通大学机电学院7.车内装饰42北京交通大学机电学院8.座椅43北京交通大学机电学院9.车端连接、风挡装置44北京交通大学机电学院10.车内电器●

电器控制●

广播系统●

显示系统●

照明系统45北京交通大学机电学院十项主要配套技术在动车组成本中所占比例（23％）46北京交通大学机电学院技术引进在项目总成本中所占比例47北京交通大学机电学院三、大功率机车基本情况48北京交通大学机电学院大功率机车技术平台大连/东芝(HX3)电力机车大同/阿尔斯通(HX2D)电力机车株洲/西门子(HX2Z)电力机车大连/EMD内燃机车戚厂/GE内燃机车49北京交通大学机电学院八轴大功率电力机车用于大秦线运煤通道，六轴大功率电力和内燃机车将作为干线主型货运机车。通过技术引进消化吸收再创新，在大同厂、株洲厂、大连厂建成六轴9600kW大功率电力机车的技术与制造平台，在戚墅堰厂、大连厂建成6000马力大功率内燃机车的技术与制造平台。大功率机车技术平台50北京交通大学机电学院大功率机车技术平台机车类型型号制造商轴数轴功率（kW）功率电力机车HX1株洲、大同、大连616009600kWHX2Z株洲812009600kWHX2D大同8125010000kWHX3大连612007200kW内燃机车D/E大连66000马力Q/G戚墅堰651北京交通大学机电学院车型制造商整车进口散件组装国内制造国产化率电力机车大同/阿尔斯通12台36台132台70%以上株洲/西门子48台132台70%以上大连/东芝4台12台44台70%以上大连/二七180台80%以上内燃机车戚墅堰/GE1台49台250台85%以上大连/EMD75台225台80%以上大功率机车制造与国产化52北京交通大学机电学院四、制造面临的问题1、车轮的制造2、空心车轴的制造3、传动系统中齿轮以及齿轮箱的制造4、不落轮镟轮车床5、加工铝合金型材的刀具53北京交通大学机电学院牵引齿轮箱与齿轮制造大功率机车的关键技术54北京交通大学机电