中國高速鐵路技術(shù)體系

從世界高鐵發(fā)展談中國高速鐵路技術(shù)創(chuàng)新組名：像高速動車一樣微笑組長：楊乾麗主講人：運(yùn)輸-陳斌昌2012年11月24日第一部分鐵路技術(shù)創(chuàng)新的背景第二部分主要成果與技術(shù)體系第三部分技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)第四部分結(jié)論第一部分鐵路技術(shù)創(chuàng)新的背景面臨世界能源資源緊缺和環(huán)境惡化的現(xiàn)實，鐵路作為節(jié)能環(huán)保的綠色交通工具，通過采用高新技術(shù)，已顯示出越來越多的優(yōu)越性，正處于從低谷走向復(fù)興的重要?dú)v史階段。世界鐵路復(fù)興的時代已經(jīng)來臨國外高速鐵路的發(fā)展國外高速鐵路的發(fā)展世界高速鐵路發(fā)展概況1964年10月1日日本東海道新干線誕生，高速鐵路的里程碑，一掃鐵路“夕陽工業(yè)”的說法，使鐵路復(fù)蘇，拉開了高速鐵路修建的序幕。世界高速鐵路發(fā)展概況?1825年世界第一條鐵路運(yùn)營?1903年德國列車試驗速度達(dá)到203km/h?1955年法國列車試驗速度達(dá)到330km/h?1964年日本新干線開通，最高運(yùn)營速度210km/h?1983年法國TGV投入使用，最高運(yùn)營速度270km/h?1988年德國ICE試驗速度達(dá)到406km/h?1990年法國TGV列車最高試驗速度達(dá)到515.3km/h?1991年德國ICE投入使用，最高運(yùn)營速度270km/h?2007年法國TGV列車最高試驗速度達(dá)到574.8km/h世界高速鐵路之日本新干線從1964年第一條新干線開通以來，日本對新干線高速鐵路進(jìn)行多次重大技術(shù)改進(jìn)和革新。平均時速早在90年代初就已經(jīng)達(dá)到230公里/小時，在世界獨(dú)占鰲頭。作為世界高鐵的領(lǐng)路人，日本新干線擁有目前最為成熟的高速鐵路商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗———近50年沒有出過任何事故，號稱“世界安全線”。世界高速鐵路之德國ICE1982年5月13日，原聯(lián)邦德國鐵路決定修建高速鐵路。1982年8月試制ICE（InterCityExpress）試驗型城際快車。1988年5月，ICE/V型試驗列車創(chuàng)造了406km/h的高速動車組速度記錄。目前，德國ICE高速列車多項技術(shù)被許多國家廣為引用或借鑒，成為高鐵界的后起之秀。世界高速鐵路之法國TGVTGV是法文“高速”的縮寫，法國在發(fā)展高速列車方面一直居世界領(lǐng)先地位，創(chuàng)下了輪軌技術(shù)的兩個世界紀(jì)錄。1990年創(chuàng)造了每小時515.3公里的世界最高時速紀(jì)錄。2007年4月3日，在一條商業(yè)運(yùn)營線鐵路進(jìn)行了TGV試驗，列車時速達(dá)到574.8公里。鐵路是國家重要基礎(chǔ)設(shè)施、國民經(jīng)濟(jì)大動脈和大眾化交通工具，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有重要作用。我國鐵路發(fā)展規(guī)劃我國鐵路發(fā)展規(guī)劃我國鐵路發(fā)展規(guī)劃第一人今日之世界，非鐵道無以立國。交通為實業(yè)之母，鐵路又為交通之母，國家之貧富可以鐵道之多寡而定之，地方之苦樂可以鐵道之遠(yuǎn)近計之，鐵路常為國家興盛之先驅(qū)，人民幸福之源泉也?！獙O中山

早在1912年孫中山在《建國方略之二（實業(yè)計劃）》就草擬了一份詳細(xì)的修筑全國鐵路的計劃，規(guī)劃的全國鐵路網(wǎng)總長度達(dá)10萬英里。2004年1月，國務(wù)院常務(wù)會議審議通過了我國歷史上第一個《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》。2007年10月在《綜合交通網(wǎng)長期發(fā)展規(guī)劃》中，對鐵路網(wǎng)總體規(guī)模進(jìn)行了調(diào)整。2008年再次補(bǔ)充完善，完成了最近一次調(diào)整。按照規(guī)劃，到2020年我國新建高速鐵路將達(dá)到1.6萬公里，鐵路網(wǎng)規(guī)模增加到12萬公里以上。我國鐵路發(fā)展規(guī)劃中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整完善《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》

這是國務(wù)院批準(zhǔn)的第一個行業(yè)規(guī)劃，也是截至2020年我國鐵路建設(shè)的藍(lán)圖：到2020年，全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到12萬公里，主要繁忙干線實現(xiàn)客貨分線，復(fù)線率和電化率分別達(dá)到50%和60%以上，修建客運(yùn)專線1.6萬公里，運(yùn)輸能力滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要，主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。調(diào)整部分：

（1）鐵路營業(yè)里程由10萬公里調(diào)整為12萬公里；（2）客運(yùn)專線由1.2萬公里調(diào)整為1.6萬公里；（3）電化率由50%調(diào)整為60%。中國鐵路六次大提速1997年4月1日，我國鐵路第一次大提速，拉開了鐵路提速的序幕。1998年10月1日，我國鐵路第二次大提速，列車最高時速達(dá)到160公里。2000年10月21日，全國鐵路第三次大提速，針對我國的西部內(nèi)部。2001年10月21日，我國鐵路第四次大提速。2004年4月18日，我國鐵路第五次大提速，

全國鐵路旅客列車平均旅行速度達(dá)到時速65.7公里。2007年4月18號，第六次全國鐵路大提速，高速動車組陸續(xù)上線運(yùn)行。中國高鐵時代的到來高速鐵路：（高鐵）武廣高鐵、鄭西高鐵、滬寧高鐵、滬杭高鐵、京滬高鐵等客運(yùn)專線：（客專）秦沈客專、石太客專、京滬客專、京沈客專、哈大客專等城際鐵路：（城際）京津城際、昌九城際、滬寧城際等高速鐵路：既有線時速大于200公里，新線時速大于250公里。第二部分主要成果與技術(shù)體系近年來開通運(yùn)營的時速350公里的京津城際鐵路、武廣和鄭西高速鐵路，時速250公里的石太、膠濟(jì)、合寧、合武及東南沿海高速鐵路，集中展示了我國高速鐵路科技創(chuàng)新的成果。自主創(chuàng)新基本思路京津城際鐵路最高運(yùn)營時速350公里，最高試驗速度為394.3km/h，采用大容量、高密度公交化的運(yùn)輸組織模式，大量開行動車組列車，全程直達(dá)運(yùn)行時間30分鐘，列車最小行車間隔3分鐘。京津城際鐵路運(yùn)營速度達(dá)到世界第一，節(jié)能環(huán)保、運(yùn)輸能力、綜合舒適度等方面處于世界領(lǐng)先。武廣高速鐵路全長1068.6公里，其中路基323公里、橋梁684座468公里、隧道226座177公里，橋隧比66.7%。武廣高速鐵路橋梁和隧道技術(shù)創(chuàng)造多項世界第一；動車組、列控、節(jié)能環(huán)保技術(shù)均處于世界一流水平；運(yùn)輸組織世界最優(yōu)。鄭西高速鐵路穿越豫西山地和渭河沖積平原,南倚秦嶺,北臨黃河,沿線80%區(qū)段為黃土覆蓋,橋梁和隧道長度占全長的59.75%，濕陷性黃土地區(qū)施工是高速鐵路建設(shè)的技術(shù)難題。

京滬高速鐵路，簡稱京滬高鐵客運(yùn)專線，全長1318公里，設(shè)計速度為300km/h，2011年6月30日通車，北京到上海最快只需4時48分，溫家寶總理主持通車典禮。2010年12月3日，在京滬高鐵試運(yùn)營試驗中，國產(chǎn)“和諧號”CRH380A高速動車組最高運(yùn)行時速達(dá)到486.1公里，中國高鐵再次刷新世界鐵路試驗最高速。

高速鐵路工務(wù)工程的特點(diǎn)采用基床和路基強(qiáng)化技術(shù)、無碴軌道、無縫道岔、跨區(qū)間超長無縫線路等。提高平順性和剛度均勻性，減少維修量，滿足旅客舒適度要求。大量采用高架線，以橋代路。解決與既有公路、道路立交，節(jié)約寶貴土地，減少拆遷，適應(yīng)復(fù)雜地形、地貌、地質(zhì)情況，有效控制工后沉降。工務(wù)工程技術(shù)創(chuàng)新工務(wù)工程技術(shù)創(chuàng)新京津城際鐵路采用雙線混凝土箱梁高架橋，橋梁占全線總長87%，實現(xiàn)了與公路全立交，有效控制了工后沉降。工務(wù)工程技術(shù)創(chuàng)新鄭西高速鐵路在濕陷性黃土地區(qū)開展了大量地質(zhì)處理和沉降控制試驗研究。工務(wù)工程技術(shù)創(chuàng)新武廣高速鐵路成功研制了18號高速道岔、扣件和鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器；突破了巖溶地基處理和地基填筑技術(shù)，有效控制了工后沉降；首次實現(xiàn)了大跨度鋼橋鋪設(shè)無砟軌道。工務(wù)工程技術(shù)創(chuàng)新車站建筑充分體現(xiàn)功能性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、文化性、經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)考慮車場、站房、廣場、軌道交通及其他公共交通，構(gòu)建以人為本、可持續(xù)發(fā)展的綜合客運(yùn)交通樞紐。北京南站工務(wù)工程技術(shù)創(chuàng)新良好的高速弓網(wǎng)匹配；動車組自動過分相；供電可靠、穩(wěn)定；免維護(hù)、少檢修、抵御自然環(huán)境侵害強(qiáng)；供電能力滿足高速度、高密度、大功率；具有綜合一體化遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。高速鐵路牽引供電具有以下特點(diǎn)牽引供電技術(shù)創(chuàng)新牽引供電技術(shù)創(chuàng)新京津城際鐵路接觸線張力為27kN，武廣高速鐵路接觸線張力為30kN，有效提高了接觸網(wǎng)振動傳遞波速、控制了接觸線動態(tài)抬升。列車速度350km/h，受電弓滑行速度100m/s。牽引供電技術(shù)創(chuàng)新高速鐵路弓網(wǎng)匹配

德國、日本和法國現(xiàn)有的三種高速列控系統(tǒng)自成體系，相互不兼容，技術(shù)不開放。歐洲鐵路歐盟為實現(xiàn)各國鐵路互聯(lián)互通，確定了歐洲鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)統(tǒng)一的技術(shù)平臺，即ETCS。其中，基于GSM-R無線傳輸?shù)腅TCS2用于高速鐵路，現(xiàn)已成功投入商業(yè)運(yùn)營，代表未來高速列車運(yùn)行控制技術(shù)的發(fā)展方向。通信信號技術(shù)創(chuàng)新國外高速鐵路列控系統(tǒng)發(fā)展趨勢通信信號技術(shù)創(chuàng)新列控中心車站聯(lián)鎖調(diào)度中心CTC軌道電路應(yīng)答器道岔信號機(jī)車載設(shè)備

系統(tǒng)組成CTCS-2級列控系統(tǒng)通過軌道電路和應(yīng)答器為列車提供控車信息，由軌道電路提供行車許可。用于提速既有線和時速250公里高速鐵路。通信信號技術(shù)創(chuàng)新CTCS-2列控系統(tǒng)介紹調(diào)度中心CTC信號機(jī)道岔中央聯(lián)鎖車載設(shè)備列控中心區(qū)域聯(lián)鎖應(yīng)答器帶燈停車牌現(xiàn)場控制單元軌道電路CTCS-3D列控介紹

系統(tǒng)組成CTCS-3D列控系統(tǒng)通過軌道電路和應(yīng)答器提供控車信息，閉塞分區(qū)入口設(shè)置有源應(yīng)答器，由應(yīng)答器提供行車許可。用于京津城際鐵路。CTCS-3D列控系統(tǒng)介紹京津城際鐵路采用GSM-R數(shù)字專用移動通信系統(tǒng)，全線單網(wǎng)交織覆蓋，實現(xiàn)了移動話音通信和無線數(shù)據(jù)傳輸。武廣、鄭西高速鐵路實現(xiàn)了GSM-R數(shù)字專用移動通信系統(tǒng)，車地雙向無線傳輸列車運(yùn)行控制信息。GSM-R無線通信高速鐵路是當(dāng)今世界高新技術(shù)的集成，是國家科技實力和綜合實力的集中體現(xiàn)，高速動車組是高速鐵路的核心裝備之一。高速動車組普遍采用了輕量化鋁合金車體、高可靠性無搖枕轉(zhuǎn)向架、大功率交直交牽引傳動、微機(jī)控制的電空聯(lián)合制動、基于計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的列車控制和旅客信息系統(tǒng)等。高速動車組技術(shù)創(chuàng)新高速動車組技術(shù)創(chuàng)新CRH1型動車組主要用于廣深線、浙贛線城際間的中短途運(yùn)輸，牽引功率5300kW，5動3拖，定員670人。適用中長途運(yùn)輸?shù)?6輛編組動車組即將下線。高速動車組技術(shù)創(chuàng)新

CRH2型動車組主要用于北京以南地區(qū)，牽引功率4800kW，4動4拖，定員610人。16輛編組動車組已上線運(yùn)營。高速動車組技術(shù)創(chuàng)新CRH2-300型動車組牽引功率8208kW，6動2拖，定員610人，最高運(yùn)營時速350公里。高速動車組技術(shù)創(chuàng)新CRH3型動車組牽引功率8800kW，4動4拖，定員556人，最高運(yùn)營時速350公里。高速動車組技術(shù)創(chuàng)新CRH5型動車組主要用于東北和華北地區(qū)，牽引功率5500kW，5動3拖，定員622人。高速動車組技術(shù)創(chuàng)新CRH380A型動車組

CRH380A型動車組為動力分散式、交流傳動的電力動車組，其中8輛編組的動車組被命名為為CRH380A，而16輛編組的動車組被命名為CRH380AL，最高營運(yùn)速度380公里/小時。CRH380B型動車組

CRH380B型動車組由北車集團(tuán)制造，其中短編組動車為CRH380B，而長編組動車為CRH380BL，最高營運(yùn)速度380公里/小時。CRH3型動車組ICE3型動車組車體由2.9米加寬到3.3米，斷面面積9m2增加到11.4m2，二等車座椅2＋3布置，定員增加100余人。寬車體技術(shù)創(chuàng)新高速動車組技術(shù)創(chuàng)新CRH3型動車組4動4拖，由兩個動力單元組成。起動牽引力300kN，輪周功率8800kW。牽引電機(jī)牽引變流器牽引電機(jī)牽引變壓器牽引電機(jī)牽引變流器牽引電機(jī)牽引電機(jī)牽引變流器牽引電機(jī)牽引變壓器牽引電機(jī)牽引變流器牽引電機(jī)輔助變流器充電裝置輔助變流器充電裝置牽引系統(tǒng)組成

高速動車組技術(shù)創(chuàng)新寬敞舒適的客室環(huán)境

高速動車組技術(shù)創(chuàng)新調(diào)度指揮堅持路網(wǎng)完整性和調(diào)度集中統(tǒng)一指揮，建立以北京、上海、武漢、廣州為中心的調(diào)度指揮系統(tǒng)，構(gòu)建運(yùn)營調(diào)度技術(shù)體系，實現(xiàn)高速鐵路運(yùn)營調(diào)度現(xiàn)代化。運(yùn)營調(diào)度技術(shù)創(chuàng)新運(yùn)營調(diào)度技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)揭示系統(tǒng)客運(yùn)服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新客運(yùn)服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新高鐵玫瑰

京津城際鐵路采用自主研制的高速綜合檢測列車定期檢測，利用先進(jìn)的檢測手段對線路、牽引供電、通信、信號等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行綜合檢測和評估。綜合檢測技術(shù)創(chuàng)新綜合檢測技術(shù)創(chuàng)新

設(shè)施檢測自動化、綜合維修一體化、維修手段機(jī)械化維修效率高，運(yùn)營成本低綜合維修技術(shù)創(chuàng)新三枕搗固車20頭道岔打磨車AHM800型路基處理車綜合維修技術(shù)創(chuàng)新第三部分技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)美國鐵路一公里埋著一個華工尸體（太平洋鐵路）一根枕木一條命、一顆道釘一滴血（滇越鐵路）中國高鐵一公里埋著一卡車人民幣高鐵投資大、耗資大鐵路項目名稱線路全長鐵路投資每公里造價京滬高鐵1318公里2209.4億1.676億/Km京津城際119.4公里214.5億1.796億/Km青藏鐵路二期工程1142公里330.9億0.29億/Km2008年北京奧運(yùn)會基礎(chǔ)設(shè)施投資2000億人民幣地鐵線路從54—200km,約146km地鐵造價4億/Km缺乏核心技術(shù)依托日本新干線——日本川崎重工法國TGV——法國阿爾斯通德國ICE——德國西門子加拿大鐵路——加拿大龐巴迪

我國引進(jìn)了法國阿爾斯通公司的技術(shù)到長春軌道客車股份有限公司，日本川崎重工的技術(shù)到南車，加拿大龐巴迪公司的技術(shù)到青島BSP公司，德國西門子公司的技術(shù)到唐山機(jī)車車輛廠，從此“和諧號”動車組從此駛?cè)肓税傩盏纳钪?。鐵路發(fā)展的新特點(diǎn)鐵路發(fā)展的新特點(diǎn)從2003年到2012年，是我國鐵路建設(shè)規(guī)模最大的時期，完成這些建設(shè)任務(wù)，發(fā)達(dá)完善的鐵路網(wǎng)將初具規(guī)模。突出特征是規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)高。鐵路發(fā)展的新特點(diǎn)從2003年到2012年，是我國鐵路科技進(jìn)步最快的時期，經(jīng)過不懈努力，我國技術(shù)裝備將基本達(dá)到世界