客运列车制造技术现状及发展趋势探讨

客运列车制造技术现状及发展趋势探讨

李志远

中车唐山机车车辆有限公司  河北省唐山市

摘要：中国高铁大规模运行，与高速列车迅猛发展密不可分。通过对中国高速列车发展历程及技术创新成果的调研与分析，说明了中国高速轨道交通拥有雄厚的技术储备，探讨了中国高速列车技术今后发展的方向，希望能对广大读者的有关研究有所帮助。

关键词：客运列车制造技术；发展趋势；探讨

前言：

铁路作为我国重要的基础设施，国民经济大动脉以及大众化交通工具，在我国社会经济又快又好发展以及国防等方面发挥着无可取代的全局性的支撑作用。大规模开发运能高，安全舒适，全天候运输，环境友好，可持续性强的高速铁路既是党中央国务院一项重要战略决策，更是破解能源与环境约束条件下中国交通运输能力供应不足矛盾、引领大量高新技术及其相关产业、制造业升级发展的必由之路、必然选择。

一、客运列车制造技术现状

我国高速铁路及高速列车技术的研究与建设，经历了将近20年的时间。第一阶段从1990年至2007年，经历了全国铁路五次大提速和德、日、法高速动车组的引进消化吸收；第二阶段为2008年到现在，为自主创新为主要特征的时期，其中一个标志就是《中国高速列车自主创新联合行动计划》开始执行。根据国家《中长期铁路网规划（2008年调整）》规定，2020年铁路营业里程达12万公里以上，复线率、电化率分别达50%、60%以上，各主要繁忙干线客货分线。其中，修建客运专线1.6万公里以上。我国高速铁路网有几个与欧洲、日本高速铁路不同的重要特点，体现在：路网庞大、覆盖地域广；复杂多样的地理，地质，气候条件；各地区的社会经济发展很不均衡，造成了客运的丰富的需求层次；既有线提速与跨区域高速，区域快速与城际快速铁路不同提速的客运专线有着截然不同的经营，需求情况，要求有不同的经营模式与列车设备匹配。

在科技部，铁道部两部共同实施的《中国高速列车自主创新联合行动计划》以及“十一五”国家科技计划项目的支持下，我国已经建立起政策引导，市场引导，企业参与，产学研结合的科技创新模式；在高速列车设计制造企业的带动下，与国内众多高校，科研院所以及高速列车零部件配套企业等共同利用自身优势的科技与产业资源进行分工，突破了高速列车的关键技术，建立了高速列车技术的高效创新机制，促进了中国高速铁路技术发展与创新步入了新阶段。在新一代高速列车设计、制造、试验过程中，国内25所重点高校、11所科研院所、51家国家级实验室和工程技术研究中心开展了广泛的技术合作与交流，迅速攻克关键技术问题，为下一代高速列车研制成功提供保障。2010年12月3日，拥有自主知识产权的CRH380AL新一代高速列车在京沪线先导段创造了世界高速铁路最高运行试验时速486.1km/h，列车的性能指标全面达到了设计要求，表明我国的高速列车技术已经跻身于国际先进行列。目前，我国已投入运营的高速列车共计786列标准列车（8辆编组），其中355列（短编290列，长编65列）为200～250km/h速度级，300～350km/h速度级为140列，380km/h速度级为133列（短编40列，长编93列）。随着高速列车越来越多，高速动车组车型逐渐丰富，从技术刚刚引入时的单一编组（8辆编组）到单一用途（座车）、单一速度等级四种类型的汽车已发展为现在包含长短编组，座卧车和各种速度等级12种得汽车。

二、发展趋势

高速列车性能评价以速度，安全，舒适，节能，环保为主要评价标准，今后技术会向推动这些指标逐渐改进与优化方向迈进。

（1）高速动车组是我国当前使用率最广泛的高速列车之一，它依托于自身成熟技术，速度配比灵活以及工程造价比较低廉等特点，今后相当长一段时间仍然是高速列车运行的主力。未来高速动车组技术创新与科技攻关表现为：第一，利用大数据，云计算，物联网，工业机器人，北斗卫星定位现代技术手段进行智能化研究，包括自动驾驶技术，网络控车技术，智能化运营技术，车内智能化控制技术及智能化诊断技术等，进一步提升了列车安全性能及智能化水平，提升了乘客乘车体验感觉。二是动车组轴承，受电弓和减震器关键技术的自主创新攻关进一步提高了“复兴号”的自主化程度。要对动车组永磁电机及牵引系统进行科技攻关以提高核心技术水平；不断探索并进行新材料的研究，以改善其强度，韧性，硬度，弹性等机械性能来实现动车组整体性能提升，做到提升速度，降低能耗，安全环保。

（2）超导磁浮是用超导磁体来达到磁悬浮目的，它和普通磁浮相比有许多优点：悬浮时缝隙较大、速度快，可以同时悬浮，导向与推进，直线同步电机的推进效率为70%—80%，具有重量轻，能耗低的特点。伴随着高温超导材料及低温制冷技术持续快速发展，利用磁场强大，尺寸小，质量轻的超导磁体来开发高温超导磁浮列车及实现其工程应用已经成为现实，未来这类列车在各个方面的表现都会有很大提高，每小时600～1000km就足以替代飞机。

（3）作为一种最为节能环保的气浮列车还在可行性研究阶段，理论上已有气垫船使用案例，在先进航空飞机发动机技术的推动下，发展气浮列车已完全成为现实。如何维持列车高速运行时气垫的稳定性，如何安全，可靠地完成高速列车紧急制动，是进一步研究与创新的关键。

（4）随着速度指标不断提高，空气阻力占运行阻力的比重也不断增大（空气阻力正比于速度平方和关系），高速动车组进入隧道及交会过程中所引起的微气压波不断增强，气动噪声不断增加，空气动力学已成为高速轨道列车研究的热点。根据低速空气动力学与高速空气动力学约以每小时400千米为分水岭，这也意味着高速轨道列车在我国的发展迈入高速空气动力学领域。低速空气动力学条件下，介质密度几乎不发生变化，气体介质可以认为是不可压缩，相应的流动叫做不可压缩流动。但高速空气动力学研究需要考虑气体压缩性影响以及气体热力学特性改变等因素，其相应流动称可压缩流动。在车头设计中，如何选择最合适车速匹配长细比，截面变化率，流线型平顺度等参数，成了今后研究热点。

（5）西南交通大学教授，两院院士沈志云先生提出了“真空管道列车等”这一高铁新模式，通俗地说，它是在既有条件相对优越的高铁线路上加装罩子，施工密封管道，抽真空，动车以600公里/小时超高速行驶。该方案具有兼容国内既有高铁网络、同一列高速列车、真空管道路段超高速行驶、非真空管道路段仍然按照普通高速行驶等优势。随着科技的日益发展，经济水平的日益提高，“真空管道列车等”近期内也大有成为现实之势。

（6）性能得到改善。为了满足高速列车在高速运行、适应广域环境下轻量化、提高整车机械性能的发展要求，以轻量化先进材料体系作为研究对象进行了研究、对有关材料制备，高性能结构设计和制造中所涉及的关键技术难题进行了研究。

（7）智能系统。为了全面提高我国高速铁路运力资源的能力维持水平及列车运行在途服务水平，对传感网与物联网技术进行了研究与整合应用，全息化运营环境感知技术、高速列车系统数据传输及处理技术、智能化旅客在途服务技术；开发基于全息化的列车状态感知及动态数字化的运行环境，信息的智能处理及交互作为技术支持，实现了系统的自检测和自诊断、自分析决策能力智能高速列车技术数据平台和智能列车样车。

结语：

总之，高速列车在高速铁路技术体系中处于核心地位，它是我国有关高技术发展水平，有关制造能力，自主创新能力和我国核心竞争力等方面的综合反映。不断提高列车速度，使高速列车谱系化，智能化，是中国高速铁路技术发展的方向。

参考文献：
   [1] 王麟，李政.高铁的前世今生[M].中国铁道出版社，2016.

 [2] 中国铁路总公司.高速动车组概论[M].中国铁道出版社，2015.