中国铁路运输设备技术发展方向分析

中国铁路运输设备技术发展方向分析

【标题】

中国铁路运输设备技术发展方向分析(2000年文献)(11104字)【副标题】

铁道部科学研究院副院长王忠文/铁道部科学研究院科技处处长黎国清【正文】

１机车车辆１.１内燃机车世界上生产和使用内燃机车最多的地区当推北美.俄罗斯和中国。２０世纪９０年代随着三相交流传动技术在内燃机车上使用的成功，美国内燃机车技术发展主

要体现在机车功率大幅度提高。新一代４４７４ｋＷ大功率内燃

机车主要体现在大功率机车柴油机.三相交流传动技术.微机控制

及诊断技术.径向转向架等方面的技术发展。

我国内燃机车从１９５８年开始生产至今已经历４１年的发

展历程。在最近１０年内，我国内燃机车取得了丰硕成果。批量

生产的货运内燃机车有ＤＦ4B，ＤＦ4C，ＤＦ8等型号；客运内燃机车有ＤＦ4D，ＤＦ9和ＤＦ11型。ＤＦ4D和ＤＦ11的生产标志着我国内燃机车的生产已经进入了第３代。大连厂已研制出交流

传动内燃机车。

内燃机车应着手开发以交流传动技术为主要特征的第４代内

燃机车。其关键技术有：采用成熟的微机自动检测.控制与故障诊断技术；采用交流传动技术；货运机车采用径向转向架，客运机

车采用高速.准高速或径向转向架；采用新型电子喷射高强化大功率.低污染柴油机。对于第４代内燃机车的最高速度，根据我国的线路情况，普通货运为９０--１００ｋｍ／ｈ，快速货运为１２

０--１４０ｋｍ／ｈ，客运应提高到１４０--１６０ｋｍ／ｈ，

考虑到技术发展的可能性和国际市场的需要，还可以考虑速度到

１８０--２００ｋｍ／ｈ。

１.２电力机车４０年来，我国电力机车的发展基本上适应了我国电气化铁路发展的需求。进入９０年代，国外交流传动的

发展已经进入了成熟期，交流传动已占据电力机车主导地位，尤

其是在铁路高速和重载牵引方面显示了很大的优越性。随着电力

电子技术的发展，出现了采用调节频率和电压的交流电机调速方式，从而进入了现代交直交传动的时代。交流传动技术是当代铁

路机车高技术的标志。

我国干线电力机车的技术发展分成４个阶段。第１代电力机

车产品有ＳＳ

1.ＳＳ2，其特征是开关有级调压；第２代机车产品只有ＳＳ3，其特征是级间相控调压；第３代机车产品有ＳＳ

4.ＳＳ

5.ＳＳ

6.ＳＳ7和ＳＳ8，以及派生的ＳＳ4B.ＳＳ4C.ＳＳ6B.ＳＳ7B.ＳＳ7C等，其特征是采用相控无级调压的调速方式；第４代电力机车产品的特征是以传动方式来确定的。前３代均为交直传动，

第４代是交直交传动。我国交流传动技术已起步，１９９６年研制出了第１台交流传动电力机车原型车，２０００年６月生产出了首批满足商业运营的交流传动高速客运电力机车。

电力机车未来１０年，应发展交流传动大功率货运和客运电力机车。我国交流传动电力机车，货运单轴功率为１０００--１６００ｋＷ，最高速度１４０ｋｍ／ｈ；客运单轴功率为１０００--１６００ｋＷ，最高速度１６０--２００ｋｍ／ｈ是我国电力机车未来的发展方向。与交流传动技术同步开发微机自动检测.控制与故障诊断系统。结合我国国情，开发适用面广.动力学性能好的新一代机车转向架。

１.３客车旅客列车速度一直是铁路运输的重要指标，也是加强铁路市场竞争力的重要条件。近年来，国外铁路发展高速列车的势头很强，最高运营速度已达３００ｋｍ／ｈ。我国的客车技术应从两方面着手，一方面是跟上世界先进技术水平，研究开发３００ｋｍ／ｈ的高速列车，另一方面要不断提高既有线行车速度。

客车轻量化是客车制造中关键技术之一，车辆轻量化是包括车体结构轻量化.车体内装及设备的轻量化.转向架轻量化等综合问题。轻量化工作主要从优化设计和采用新材料两方面入手。如车体采用铝合金和不锈钢，同时车体内装及设备轻量化。无摇枕转向架和主动悬挂已成为世界新一代转向架的基本特征，应重点开发具有无摇枕和主动悬挂技术的转向架，其最高速度为１８０-

-２００ｋｍ／ｈ。开发具有良好气密性的旅客列车，并为今后向开发舒适的压力密封式客车过渡打好基础。开发具有良好缓冲性能的新型客车牵引装置缓冲器。随着旅客列车速度的提高，采用密封式集便厕所装置势在必行，优先开发真空式厕所。

１.４货车由于地域辽阔.矿产资源丰富，使得煤炭和矿石等大宗散装货物占铁路货运量比重较大的一般需要重载运输，因此，美国.南非.加拿大和前苏联的重载运输较为发达。从８０年代前期我国已开始进行铁路重载运输的研究，目前已成功地在大秦线上开行万吨重载列车，京广.京沪线部分区段开行５０００ｔ重载列车。在站线有效长度难以继续延长，而又维持轴重２１ｔ的情况下已很难进一步增加列车重量。根据国际上的成功经验和我国实际情况，在相同站线有效长度下，采用大型货车可使列车重量提高２０％左右，所以发展２５ｔ轴重大型货车.牵引机车和相应线路配套设施是一项关系到２１世纪铁路运输发展的重要战略措施和系统工程。

长期以来，为了提高运输能力，一直以增加列车重量为重点，特别是货车，忽视了行车速度的提高，在客运提速后，客.货速差的加大对运输组织也造成很不利的影响。除必须对这些繁忙干线进行提速外，还必须对现有货车进行改造，较大幅度地提高普通货物列车的速度，形成快捷.舒适的快速客.货运系统，扩大运输能力和对市场的适应能力，加强铁路运输在大交通运输体系中的作用和地位。目前普通货车提速的关键是对转８Ａ型转向架

的改造及研制轴重１８ｔ.运营速度在１２０--１４０ｋｍ／ｈ的快运货车。

１.５动车组国外铁路在电气化线路上采用电动车组和在非电气化线路上采用内燃动车组运送中短途旅客已经非常普遍。常用的动车组有电动车组和内燃动车组２种基本形式，在电气化铁路上，一般都选用电动车组。最高速度超过２００ｋｍ／ｈ的动车组，称为高速动车组，如日本新干线各系列.法国ＴＧＶ系列和德国ＩＣＥ系列都属于高速电动车组。最近我国铁路在研制动车组方面已做了有益的尝试。唐山机车车辆厂于１９９８年设计生产出最高速度１２０ｋｍ／ｈ的双层内燃动车组。从国外铁路发展历史可以看出，城间.市郊及高速客运必将走上动车组之路。在考虑内燃动车组的传动方式时，采用交流传动或液力传动方式。

城市轨道交通系统应开发ＶＶＶＦ交流传动控制系统的地铁和轻轨列车。车体结构采用铝合金和不锈钢是发展方向之一。开发具有良好缓冲性能的新型地铁和轻轨车钩缓冲装置，微机控制的直通式制动控制系统，信息管理和故障诊断系统。

１.６摆式列车摆式列车因其自身的优越性而受到了世界上许多国家的青睐。目前，已有意大利.加拿大.西班牙.日本.德国.瑞士.芬兰.葡萄牙等国开行了摆式车体高速列车。我国广州铁路（集团）公司也租了１列Ｘ２０００摆式列车在广深线上运行。

摆式列车各国形式各异，且不断改进.提高性能。按有无能源可分为被动（自然）摆式列车和主动（强迫）摆式列车，主动倾