构建动车组自主创新体系推动铁路技术装备现代化快速发展.doc

构建动车组自主创新体系推动铁路技术装备现代化快速发展张曙光：铁道部，副总工程师兼运输局局长，北京，100844摘 要：坚持自主创新，我国铁路掌握了动车组核心技术和相关配套技术，构建了时速 200～250 km、300 km 的高速动车组技术平台CRH 功车组的主要技术特点体现在动力、车体、转向架、制动系统、牵引传动、网络控制、弓网受流、编组、内装 9 个方面；技术发展趋势主要表现在高速化、多品种、轻量化、高运行品质、模块化、舒适性、安全性与可靠性、良好的空气动力学性能8 个方面CRH 动车组技术创新重点是在高速转向架、车体、牵引控制、制动系统、网络控制、电磁兼容、车内环境与设备、运用检修、安全评估 9 个方面，为构建和谐铁路提供了技术支撑关键词：动车组；创新体系；铁路技术装备；现代化；发展按照国务院“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求，在铁道部党组的正确领导下，坚持自主创新，在引进消化吸收的基础上，我国铁路仅用短短三年多的时间，就掌握了动车组核心技术和相关配套技术，开发了 CRH 系列动车组，搭建了动车组技术平台和技术体系，并在第六次大面积提速中得到成功运用中国铁路将再接再厉，从我国国情、路情出发，加快构建完善的动车组自主创新体系，推动再创新工作在更加广泛、更加纵深的领域全面展开，为早日实现中国铁路客运现代化而不懈努力。

1 CRH 动车组技术平台按照“先进、成熟、经济、适用、可靠”的十字方针，充分发挥体制优势、市场优势、后发优势，通过自主创新，用较短的时间和较低的成本，构建了我国铁路时速 200～250 km、300 km 的高速动车组技术平台CRH 动车组具有以下 9 个方面的主要技术特点：(1)动力采用分散型，动力分散动车组是世界高速动车组的技术发展方向，我国动车组也选择这一动力配置方式主要具有以下特点：一是单位长度的载客量大，较传统方式增加 10％以上的定员，运输组织效率高；二是起动加速快、受黏着限制小，不易空转和滑行；三是动力冗余性好、黏着利用合理，对列车的运营影响小；四是轴重轻、噪声小，有效地减少了轮轨磨耗和冲击2)车体采用大断面、通长中空铝型材或薄壁筒型不锈钢宽体结构等轻量化材料，室内装饰采用重量轻、刚度大的复合材料，轴重 17 t 以下头车采用流线形，车体采用鼓形断面，车内压力由 4 000 Pa 降至 l 000 Pa 的时间大于 50 s，密封性能好距轨道中心线 25 m 和距轨面高度 3．5 m 处测量的噪声不大于 88 dB(A)，客室不大于 65 dB(A)，在运行中的隔音降噪效果好。

3)转向架采用独立式、无摇枕、空气弹簧悬挂结构及高强度合金钢空心车轴，簧下重量轻车轮采用材料纯净度高、机械加工和热处理等先进工艺技术，轮对内侧距 l353±lmm，踏面符合我国线路要求转向架具有良好的稳定性、平稳性和曲线通过能力，可靠性高4)制动系统采用大容量、高可靠的基础制动装置和动力制动优先、空气制动补充的复合制动模式，并运用微机控制的直通式电空制动、高精度防滑装置、制动过程平稳及制动冲击限制等技术，按运行模式曲线控车，可实现目标距离一次连续速度的平稳控制5)牵引传动采用单台容量大于 1 500 kVA 的大功率交直交变流技术，高电压、大电流、智能型功率模块 IGBT(6 500 V／600 A)／IPM(4 500 V／1 200 A)和控制、保护技术，以及异步交流牵引电机的矢量控制技术，具有良好的力矩－速度特性，而且制动能量可以再生反馈电网，节能达 20％～30％ (6)网络控制采用分布式计算机通信网络控制技术集中监控牵引、制动和辅助系统等车载设备，提供面向检修、运用和司机的多层界面自动监测车载设备状态和数据，与地面进行实时通信，列车安全运用和检修效率高，比传统方式提高 1 倍。

系统采用光纤和双绞屏蔽线作为传输介质，传输信息量大、速度快(传输速率 1～2．5 兆／s 比特率)，具有容错性强、可靠性高等特点7)弓网受流采用高寿命的受流材料，有效控制弓网接触力和离线率，具有电气、机械磨耗和气动噪声低，受电弓跟随性好等特点接触网高度(5 300～6 500 mm)可满足与 5 000 t 级货物列车、双层集装箱列车以及其他不同速值客货列车共线运行的要求，这在世界上是独一无二的8)编组可根据客流需要快速重联与解编两列动车组重联后，具有控制牵引和制动的一致性，车辆信息能够可靠传递9)内装座椅设计符合人机工程学原理，空调系统采用均匀的温度和流速控制，服务设施功能齐全、简洁美观、色彩协调图 3 列车网络控制系统2 CRH 动车组技术发展趋势我国铁路正处于黄金发展机遇期， “十一五”期间，将建成 7 000 km 以上客运专线、时速 200 km 既有线将达到近万公里，将有 700 列以上动车组投入运营，以北京、上海、武汉、广州、沈阳、郑州、长沙、南昌、西安、成都等大中型城市为主要节点，形成 5 h 以内辐射 1 500 km 范围内主要城市间的快速交通圈；以环渤海、长三角、珠三角为重点，形成 2 h 以内辐射 500 km 范围内城际间的快速交通圈。

这为我国铁路发展动车组技术提供了广阔的空间今后CRH 动车组技术的发展趋势将主要表现在以下 8 个方面：(1)高速化根据线路的不同速度等级，动车组应同时满足既有线时速200 km 以下区段、时速 200～250 km 提速区段和时速 250～350 km 客运专线的运营要求2)多品种根据客运市场的不同需求，开发与之相适应的动车组，采用8 辆和 16 辆两种编组模式运行 5 h 以内的，以座车动车组为主型车运行 8 h 以上的，以卧车动车组为主型车并开发 VIP 车、餐车、卧铺车、商务车等新车型3)轻量化优化铝合金车体结构，采用轻量化材料，进一步降低轴重4)高运行品质优化转向架悬挂结构和参数，降低簧下重量，优化转向架与车体、车辆间的耦合，满足动车组高速运行条件下的稳定性、平稳性、舒适性的要求，提高运行品质5)模块化模块化区域布置实现不同车种间转换，牵引、制动、车上车下布置、卫生间、内装等系统采用模块化设计配管、配线、卫生间等实现地面组成单元整体装车，实现制造模块化6)舒适性细化车内服务设施功能，采用可旋转座椅，优化空间利用，完善内装工业设计，满足个性化不同层次需求减振降噪，提高空气质量，改善客室环境。

扩大影视娱乐的服务范围，完善服务功能7)安全性与可靠性提高走行部安全可靠性，完善碰撞、火灾安全与防护措施，优化系统与设备的故障导向安全，确保重要零部件寿命期内的疲劳可靠性8)良好的空气动力学性能优化车体外形，降低运行阻力，提高抗侧风能力优化受流装置结构，提高弓网匹配特性，降低气动噪声3 CRH 动车组自主创新体系高速动车组应用了当今世界上一系列最新科技成果，是高新技术的集成，是高速铁路的标志性装备实现高速列车的技术创新，必需构建一个开放型、全球型、学习型的创新平台3.1 技术创新平台铁道部正与科技部共同搭建首个跨行业、跨学科、跨区域、跨国界的国家级铁路装备现代化技术创新平台用 3～5 年的时间，更加系统、更加全面、更加深入地掌握和发展装备现代化的核心技术，系统建立与国际接轨的中国动车组技术标准体系用 5～8 年的时间，实现中国铁路引领世界铁路技术发展的奋斗目标3.2 技术创新原则坚持“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的发展方针，坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新相结合，坚持为构建和谐铁路提供技术支撑3.3 技术创新体系在铁道部统一组织下，以市场需求为导向，以企业为主体，充分发挥集中力量办大事的体制优势和市场机制有效配置资源的基础性作用，构建产学研相结合的现代技术创新体系。

3.4 技术创新重点要在基础理论研究和工程应用技术方面取得重大突破，深化发展高速轮轨系统动力学，针对高速轮轨系统动力学中的参数选择、数学建模、仿真计算、试验方法等基础工作开展重点研究，优化动车组的轮轨关系、弓网关系、流固耦合、车端耦合等系统参数，提高基础理论对动车组工程开发的指导作用要以系统集成、车体、转向架、牵引传动与控制、制动系统等关键技术为核心，着力推进技术引进消化吸收再创新，不断增强企业自主创新能力，拉动企业在高起点上快速发展具体表现在以下 9 个方面：图 4 高速轮轨系统动力学(1)高速转向架建立我国铁路高速轨道谱和载荷谱，优化结构和悬挂参数，应用主动、半主动减振控制技术，研究转向架用材料及关键部件 (2)车体研究车体轻量化、结构强度、疲劳寿命、密封性、降噪及振动特性，研究冲撞行为及冲撞结构优化，研究铝合金材料与焊接技术 (3)牵引控制研究牵引系统集成及主要设备匹配性，优化四象限、逆变器控制、主电路结构、电磁兼容等技术 (4)制动系统优化电空复合制动，研究高速制动摩擦副作用机理和影响规律，研究制动盘、防滑装置等基础制动重要部件 (5)网络控制建立列车网络控制的设计规范和测试评价体系，研究网络控制软件，实现主要系统及设备的控制与监测。

6)电磁兼容研究动车组电气设备的电磁运用环境，建立电磁兼容设计、试验、测试技术规范 (7)车内环境与设备研究符合我国旅客需求特点的座椅和卧铺等设施，以及车内空气、压力、噪声等环境控制方法，采用新型环保材料，优化服务功能和质量 (8)运用检修建立一套符合我国铁路特点的运用检修体制 (9)安全评估建立动车组及关键设备寿命周期内安全综合评估标准、手段和措施 3.5 技术标准体系和知识产权保护体系 铁道部将与国家知识产权局建立战略合作，共同开展铁路客运专线知识产权试点工程，构建以专利为主要形式的客运专线知识产权体系。