动车组关键技术

九大关键技术上有创新:
第一是集成创新。我告诉大家，一列动车组大约有8000个零部件组成，涉及到电子、微电子、计算机
技术、网络技术、通讯技术，涉及到机械加工、非金属等等。再生产过程中，直接设计的企业达100多个，
中国人用自己的智慧完全掌握了系统集成的技术。我们在第六次大提速的动车组全部使用过产化生产的。
第二是牵引技术。交流传统技术，交流传统技术是世界上高速列车的核心技术之一。我们通过引进消
化吸收，完全掌握了大功率的交流传统技术，我们现在的动车组一列车交流传统的功率可以做到8800千瓦
，而且采用世界上最先进的电流IPG技术。在这里它有变压器、变流器、牵引电机、牵引控制四个关键技术
。还有就是制动技术。大家知道，高速列车的制动技术是涉及到行车安全的，我们现在采用的制动是再生
制动，列车在250公里实施制动以后，从200公里降到90公里左右完全是靠电机反向旋转，利用列车的巨大
惯性产生电能再往上输电，这一段是没有任何机械磨损的，是一个非常绿色的、环保的技术，只有当列车
的速度降到90公里以下才开始实施第二阶段的机械制动。200公里的列车制动距离小于2000米，完全达到世
界先进水平。
车体技术。高速列车重要技术之一是要轻量化，列车运行每牵引一吨重量大约要消耗12个千瓦，到300
公里的时候，每牵引一吨大约要消耗16—17千瓦，因此，世界各国都在轻量技术上进行了竞争。我们生产的
动车组，车体重量比传统客车减轻一半，轻量化技术达到。
专项化技术也就是走行技术。走行技术简单的讲，要求动车组在200公里、250公里运行的时候，要有比
较好的稳定技术，这是安全性指标。还要有很好的平稳性，这是舒适性指标。还要有比较好的曲线通过能力，
我们在转向驾方面也已经达到了世界先进水平，我们现在的转向驾技术最高时速可以达到350公里。
最后是网络技术。大家知道，在动车组上为旅客提供的大量的服务设施是要靠电子计算机来控制的，整
个列车实行两级网络，对全列车所有设施设备进行监控、控制。可以这样讲，中国人已经掌握了时速200公里
以上动车组的核心九大技术。动车组的国产化率达到了75％以上。我们在核心技术上实现了全面创新的目标。
高速铁路机车车辆关键技术分析
摘要：针对高速铁路机车车辆应普遍具有的牵引传动技术、复合制动技术、高性能转向架技术、车辆轻
量化技术、外形的空气动力学设计技术、高速列车的控制、检测和诊断技术、车辆间密接式连接技术、车厢密
封

减噪及集便排污技术、高速列车倾摆技术、高速受电弓技术等十大关键技术进行分析，提出高速列车应进
一步 完善的技术问题。

高速列车是高速铁路的技术核心，是机车车辆
现代化的有效载体。如果说高速铁路是现代高新技 术的综合集成，则高速列车是机械、电子、材料、计
算 机、数控等现代技术综合集成的集中体现。根据国 务院批准执行的“中长期铁路网规划”要求，2020年
前我国将修建四纵四横的客运专线及三个城际快速 客运系统，共计达12000km以上。为此，研究高速列 车关
键技术，推进我国机车车辆现代化建设已成为 铁路科技工作者面临的紧迫任务。
高速列车按列车动力轮对分布和驱动设备的设 置来分类，可分为动力集中型和动力分散型；按列车 转向
架布置和车辆联结方式来分，可分为独立式转
向架和铰接式转向架。随着高速列车速度进一步提
高到300km／h以上，动力集中与动力分散两种类型 正在相互靠拢，动力分散式相对集中，动力集中式将
动轴扩展，粘着利用将更加充分。
各型高速列车不论其具体结构及设备如何，其
关键技术基本是一致的，主要可以概括为以下十大 方面：
l牵引传动技术
1．1 高速列车牵引传动装置的特殊要求 高速列车牵引传动装置的特殊要求是大额定输
出功率，牵引电机重量轻，易维修，耐恶劣环境条件， 速度控制方便，电机的转矩一速度特性较陡，可抑制
空转，提高高速下粘着利用，电机无换向，不会引起
电气、机械损耗。
1．2交一直一交变流系统
交一直一交变流系统是将单相交流电通过整流 转变为直流电，又通过逆变器将直流电转变为可调 频调压的
三相交流电，供交流牵引电机牵引所用。 高速列车的交流传动系统与一般工业领域的变流装 置相比，具有调速
范围宽、控制特性全面，有良好的
快速动态响应特性，输出电压波形质量良好，牵引与
再生制动可频繁转换，效率高，可靠性好，重量轻，体 积小，防振性能好。
1．3牵引电机悬挂及机械传动方式
传统的牵引电机采用轴悬式架承在轮对车轴上 (也叫抱轴式)，这种方式缺点是电机全部重量支承 在车轴上
，增大簧下质量，引起轮轨冲击振动，恶化 电机工作条件。高速列车的牵引电机可采用架悬式 或万向轴车体悬
挂式和轮对空心轴半体悬挂式。
2复合制动技术 高速列车的制动系统，在技术上完全突破传统
的列车制动模式。高速列车制动系统必须具备的条 件是尽可能缩短制动距离以保障行车安

全，保证高 速制
动时车轮不滑行，尽量降低制动系统的簧下重 量。

采用微机控制的电气指令式动力制动和摩擦制 动的复合制动方式。制动过程优先使用动力制动系 统，并达
到动力制动与空气制动协调配合。可由司 机手动或根据列车运行自动控制系统的要求实行制 动或缓解。各种方
式的制动力组合或转换衔接平 稳、无冲动，达到列车运行要求的舒适度。一般拖车 上仅有空气制动，司机的制
动指令直接传送到拖车 的电空转换阀(此时拖车上安装的UIC标准空气分 配阀仅作备用)，并通过中继阀执行制动
及缓解功 能。
2．2基础制动系统——大功率盘形制动装置 盘形制动机是高速列车诸多基础制动方式中应

用最为广泛的一种。制动盘与闸片在高速制动时承 受极为苛刻的热负荷。为此必须重点解决三个问 题：一
是增加制动盘和闸片的强度和减少热裂纹；二 是减轻制动盘的重量，降低高速转向架的簧下重量； 三是在结构
上又能满足热量消散程度好，气流功率 损失较少。
3高性能转向架技术
高速转向架必须具备高速运行稳定性、舒适性、 走行安全性和曲线通过性能等动力学特性，保证列 车高速
运行中的安全。
3．1一系悬挂系统 一系悬挂系统的轴箱定位刚度和簧下质量对直
线运动稳定性有较大影响。
3．2二系悬挂系统
空气弹簧作为二系悬挂系统的关键部件，成功 地解决了车体振动问题，特别是垂向振动及乘坐舒 适性问题。
空气弹簧的设计经历了从约束膜式发展 到自由膜式过程，空气弹簧内部节流孔也从初期固 定式发展为可变式。在
无摇枕转向架中，空气弹簧 的横向刚度也大大降低，水平变位可大于±100mm， 各种形式的空气弹簧设计都有不同的技巧。
3．3减轻横向振动的主动／半主动有源控制系 统

高速列车的稳定性、平稳性、曲线通过性能是相 互制约的，在参数选取方面是难以获得兼顾的最优 匹配系统
，比如在直线运行稳定性与曲线通过性能 在轴箱定位刚度的选取上是相互矛盾的，空气弹簧 参数在平稳性和相对位
移间也是矛盾的，采用主动 或半主动有源控制技术，目的是适应复杂条件下，使 转向架动力学性能具有随机应变的
能力，更好地解 决横向振动问题，提高高速下的舒适性。
4轻量化技术
4．1车体轻量化技术
4
万方数据
．车体轻量化的主要途径是采用新材料和优化结 构设计。
传统的车体材料是碳素钢，由于预留r较大的 腐蚀余量，因此自重大、寿命短。所以各国高速列车 在车体设计
制造中已基

本采用铝合金挤压型材或不 锈钢材质，使车体结构具有无涂装，免维修或少维修 特点。尤其是铝合金挤
压型材，包括异型或大截面 空腹断面型材，是目前高速列车车体结构的主导材 料。
大量采用高分子非金属材料作为车厢内部设备 材料也有较好的减重效果。如水箱、集便器、整体厕 所、座椅等。
4．2转向架轻量化技术 转向架重量约占车辆自重的20～30％，因此高
速列车转向架轻量化具有重要意义。各国高速列车 的转向架轻量化技术主要包括采用无摇枕结构，构 架采用H型
钢板焊接结构，取消端梁，采用空心车 轴，车轮小型化，采用铝合金齿轮箱和轴箱，采用交 流牵引电机，制动盘轻量
化，二系悬挂中采用了空气 弹簧等技术。
5外型的空气动力学设计技术 高速列车相关的空气动力学特性包括在开阔地
区运行时列车的表面压力、两列高速列车会车时表 面压力、隧道内列车表面压力、隧道微气压波、列车 风对站台
退避距离影响、列车空气阻力等。
5．1列车头型设计
各种头型的流线化主要目的是降低空气阻力， 减少压力波，改善尾部涡流，减少列车交会时压力波 动值。头型设计
一般长细比越大，减少阻力越有效， 但制造难度及制造成本相对增加。