轨道交通装备技术发展趋势研究

轨道交通装备技术发展趋势研究

孙传军

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111）

摘要：

轨道交通是一种快速大运量公共交通导向运输系统，无论客运列车还是货运列车，目前均在进一步提升其节能环保的优势。各国轨道交通装备供应商更加关注高速、绿色、重载、智能、安全等技术方向，更加关注全寿命周期成本的控制；在低碳高效方面，注重传动高效化、能源多元化、燃料清洁化等。本文通过跟踪国际轨道交通装备研制情况，提出轨道交通装备技术创新发展趋势。

关键词：轨道交通装备  高效节能  安全舒适

一、概述

近年来，国际轨道交通装备企业不断加快新产品研制，提升企业核心竞争力。通过对全球主要装备企业最新客运车辆产品进行跟踪研究，重点关注2022年柏林展以来各主机厂推出的新车型，分析研究每款车型产品的主要技术参数、产品特点等信息，了解行业技术发展趋势，为进一步提升我国装备发展水平提供有力支撑。

二、新产品研发现状

目前世界上以生产高速动车组为代表的轨道交通装备的国家主要有：中国、日本、法国和德国等，以下主要按高速动车组、氢能源、双模和多模制、大载客量双层动车组四个维度对全球各主要装备制造商的最新客运车辆产品进行分析。

（一）高速动车组

TGV-M型电动车组是阿尔斯通开发、法国国铁拥有的TGV高速列车，于2016年开始研发，预计将会在2024年投入运营服务。TGV-M是动力集中动车组，两端为动力车厢，中间有7到9辆双层客车。列车以最密布局最多可搭载740名乘客，最高速度可达到350km/h。在列车配置方面具有更高的灵活性和调整性。正式运营后，将选用9辆中间车的编组形式，2L9T编组时列车总长202 m，相比TGV-D 等双层TGV列车（2L8T，总长200.2m）变化不大，但载客空间大大提升。

德国西门子研制的Velaro Novo列车于2018年初上线测试，最高时速达到360km/h。新的高速列车所需的能源将减少约30%，每年可减少多达1375吨的二氧化碳排放。与其他高速列车相比，使用轻型材料制造的Novo列车总重减少了15%。

日本JREast于2016年6月发布N700S系硏发计划。 N700S系专注轻量化与节能省电，车厢重量减轻13吨，能源消耗降低7%。头车采用以N700系“气动双翼”作基础而开发的“超级双翼型”空气动力造型车鼻，减少进入隧道时的噪音并减小行驶阻力。车体与N700A一样，使用轻量化的铝合金挤出空腔型材制造，部分铝合金使用由700系报废后回收的铝合金。

Avril是西班牙Talgo公司最先进的高速列车，是高速、低能耗、高载客量的轻量化单层列车，于2010年9月在柏林举行的InnoTrans展会上以Avril概念车形式展示。Talgo列车使用短的铰接式车辆，可以在不增加尺寸的情况下尽可能容纳更多的乘客。

（二）氢能源动车组

西门子的Mireo Plus H列车采用燃料电池和电池组成的最新混合动力技术。其不设受电弓，采用氢燃料电池提供能源，所需的氢气由车顶上的储氢罐提供。配置一套电池系统，可以提供牵引力并回收制动力。该车最大时速160km/h，续航里程（800~1000）km。

阿尔斯通Coradia iLint列车是世界上第一列由氢燃料电池驱动的客运列车，列车运行噪音很低，废气只有蒸汽和冷凝水。它专为非电气化或部分电气化线路设计，能够实现清洁、可持续的列车运行，同时确保高水平的性能。

STADLER 公司的Flirt H2 主要基于既有的用于架空线路下运行的FLIRT电动车组开发。可实现两辆编组和四辆编组，可以灵活、个性化地适应客户和运行线路的需求。FLIRT H2 还提供受电弓和变压器，使得在架空线路下运行成为可能。绿色氢气通过电解从水中产生，多余的可再生电力可以储存在车载储氢罐中。

（三）双模和多模制城际动车组

西门子的Mireo Plus B列车将Mireo平台的所有优点与高性能电池系统相结合。采用电池混合动力驱动，列车可以运行在有、无架空接触网的线路上。电池采用使用寿命长的锂离子电池，可通过架空线路和再生制动进行充电。使用SiC技术，能耗可降低10%。列车充电时间短，在智能、节能、环保、经济性方面具有突出优势。

STADLER的FLIRT Akku是FLIRT系列的电池供电版本，采用最先进的牵引电池取代中短距离的柴油发动机。列车可以灵活、个性化地适应客户和线路网络的各自需求。可实现纯电动单层和双层车辆的多重牵引，在不排放CO2的情况下提高机动性。2021年12月，在纯电池模式和下雪的恶劣温度条件下，FLIRT Akku最长续航里程达到了224 km，创造了新的纪录。

日立公司的BLUES混合“三模式”列车可以在电池、电力或柴油动力之间无缝切换，并减排50%以上。在电气化线路上，使用受电弓从架空线路获取电力。当运行到非电气化线路时，电池和柴油动力的组合将接管。当列车靠近车站时，蓄电池将为列车提供全部动力，从而消除包括有害NOx在内的排放物，并减少噪音污染。列车最高速度为160 km

/h，可容纳300人。

（四）大载客量双层动车组

西门子的Desiro HC是Desiro产品系列中的电动单层和双层列车。动力单层端车的中段和非动力双层中间车的下层均可从站台到达，无需台阶或坡道。车辆由轻型铝制成，符合TSI和EN 15227所需的被动碰撞安全要求。该列车为双层+头尾两节单层车厢编组，结合了双层车厢高载客量及单层车厢地板无台阶坡道的特点，提供四、五和六编组三种选择，六编组版本的最高运行速度可达190 km/h。

阿尔斯通的Coradia Stream HC大载客量列车主要用于区域和城际通勤，采用3至6节双层车厢配置，最大限度地提高乘客容量。列车采用高度模块化设计，涵盖了区域和城际运营需求，可适应不同站台高度。列车采用ETCS 2级，可达到GOA 2级别的无人驾驶。列车采用可回收材料的比例达到了95%，全寿命周期可降低40%的维保费用。

三、总结

通过按高速动车组、氢能源、双模和多模制、大载客量双层动车组四个维度对国际轨道车辆最新产品进行跟踪分析，可发现国际轨道车辆技术发展主要呈现出以下趋势：

（一）不断提升旅客体验

以人为本是技术更新的出发点与落脚点。各公司推出的新车型都将提升乘客乘坐舒适性与便利性置于优先考虑的位置。更加注重优化内部空间布局，配备先进的信息和娱乐系统，配置先进的空调和通风系统，无障碍设施已成为新车型的标配。

（二）节能与环保

欧洲各大公司加快研发新能源车辆技术，氢能源和混合动力列车在2022柏林展期间集中推出；通过新能源技术的逐步应用，提高能源利用效率和减少碳排放；更加注重节能措施的推广应用，采用节能照明设备；加大能量回收系统、智能控制系统等节能技术的用。

（三）维护和可靠性优化

通过采用可靠的部件和系统，延长维护周期和更换周期，减少停机时间和维修成本；采用标准化设计和模块化构造，简化维修和更换过程；配备远程监控系统和故障诊断功能，收集和分析车辆运行数据，提供运营优化建议。

（四）灵活编组

更多地采用模块化设计，可以更快速地进行编组和解编，以灵活地调整列车的长度，适应不同的客流量和线路需求，同时也可以降低运营成本并提供更高的运营效率和灵活性。

（五）提高载客量

在车辆数量相同条件下，提升列车载客量是有效的降本增效措施。TGV-M、西门子Desiro HC ODEG、阿尔斯通Coradia Stream HC等车型均采用双层车设计来提高载客量。其他车型也着力优化车辆内部空间布局，力求充分利用车辆空间达到多载客的目的。

（六）自动驾驶技术

自动驾驶技术在国际轨道车辆领域正发挥越来越重要的作用。随着人工智能和传感器技术的进步，轨道车辆将能够实现更高级别的自动化，减少人为操作的需求，提高运行的安全性和效率。。

以上为近年来国际轨道车辆技术发展所呈现的主要趋势，对中国轨道交通装备企业来说，应紧跟轨道交通行业的发展潮流，借鉴国际知名主机厂的成功研发经验，夯实自身技术基础，积极参与国际竞争，才能在竞争激烈的国际轨道交通行业立于不败之地。

参考文献：

[1]孟双，吴刚.智能化轨道交通装备技术的研究与应用[J].集成车辆工艺,2022 (01).

[2]王文峰.动车组智能技术探索[J].中国铁路,2020(09).

作者简介：孙传军，1982年2月出生，男，汉族，籍贯山东烟台，中车青岛四方机车车辆股份有限公司，本科，正高工，科技规划