國外高速列車發(fā)展

國外高速列車的發(fā)展趨勢高速鐵路始于日本新干線,新干線列車為動力分散配置,開通后近20年內(nèi)最高運(yùn)行速度維持在210～240km/h,20世紀(jì)90年代以后速度提高到270km/h以上。由于基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)保條件的限制,實(shí)際運(yùn)營速度沒有進(jìn)一步提高,但試驗(yàn)證明高速列車本身的技術(shù)可以達(dá)到或超過350km/h。法國高速列車采用動力集中方式,高速鐵路建成初期(20世紀(jì)80年代)便把最高運(yùn)營速度提高到270km/h(TGV/P)和300km/h(TGV/A),并于1990年創(chuàng)造了515.3km/h的最高試驗(yàn)速度。2001年5月又創(chuàng)下以平均速度317.47km/h連續(xù)運(yùn)行1000km的長距離快速運(yùn)行的世界紀(jì)錄。德國ICE高速列車在客貨混運(yùn)線路上運(yùn)行速度達(dá)到250km/h。所以目前日本和歐洲的高速鐵路運(yùn)營線路較多的國家,列車速度都達(dá)到或超過300km/h。列車速度的不斷提高來源于運(yùn)輸市場的需求和新技術(shù)的應(yīng)用,同時由于高新技術(shù)的應(yīng)用,在提高速度的同時,列車的安全性、可靠性和舒適性得到加強(qiáng)和改善。根據(jù)各國高速列車的發(fā)展情況和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn),可以看出目前高速列車的發(fā)展趨勢具有以下幾方面的特點(diǎn):(1)速度不斷提高,表現(xiàn)在以提高試驗(yàn)速度為基礎(chǔ),不斷提高運(yùn)營速度。最高運(yùn)營速度達(dá)到300km/h并向350km/h發(fā)展。(2)車體結(jié)構(gòu)和動力設(shè)備不斷輕量化。車體結(jié)構(gòu)和部分機(jī)械零部件大量采用鋁合金、大型擠壓型材、蜂窩結(jié)構(gòu)和高分子復(fù)合材料等新材料、新工藝,在保證強(qiáng)度的前提下大幅度減輕重量,如日本500系列車軸重已降到108kg左右。減輕車體及設(shè)備重量一方面可以增加載客量,如日本E4系雙層客車,一節(jié)車廂定員達(dá)到133席；另一方面減輕軸重可降低線路維修費(fèi)用。(3)向動力分散布置方向發(fā)展。針對輪軌粘著系數(shù)隨速度提高而下降的物理現(xiàn)象,一方面提高粘著控制技術(shù),另一方面為進(jìn)一步提高速度和列車的加速能力,在輪軌粘著牽引力的限制下,不得不增加動力輪對數(shù)量,自然形成向動力分散布置方向發(fā)展。如原采用動力集中方式的德國ICE列車,開發(fā)的ICE一3改為動力分散型,法國也已將鉸接式拖車轉(zhuǎn)向架發(fā)展成為動力轉(zhuǎn)向架,設(shè)計(jì)了動力分散式AGV列車。所以說動力分散型高速列車是列車增加載客量、提高速度和提高加速能力、提高運(yùn)輸能力、降低運(yùn)輸成本的需要。(4)電力牽引傳動系統(tǒng)向功率大、體積小、重量輕、高可靠性和低成本方向發(fā)展。主要是源于新型電力電子器件和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。表現(xiàn)在:①新型大功率半導(dǎo)體開關(guān)元件(如GTO,IGBT,IPM以至IGCT)的發(fā)展和應(yīng)用,為電傳動系統(tǒng)提供了體積小、重量輕、損耗小、可靠性高的變流器。②交流電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,使列車獲得了優(yōu)良的調(diào)速與粘著性能。③牽引變壓器、變流器、牽引電機(jī)等不斷提高效率、降低重量。④列車控制系統(tǒng)往網(wǎng)絡(luò)通信方向發(fā)展,列車診斷、監(jiān)測及安全防護(hù)系統(tǒng)不斷改進(jìn)與完善。(5)車內(nèi)環(huán)境和設(shè)備不斷改善,提高了旅客乘坐舒適度和服務(wù)質(zhì)量。(6)將列車的安全防護(hù)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與高速鐵路的安全保障系統(tǒng)、列車檢修、運(yùn)用系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一的運(yùn)營系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行及安全保障自動化,提高列車使用效率,降低運(yùn)營成本?？刺蔷壏?回帖是美德更多鐵路評論請登陸中國鐵道論壇(/)20世紀(jì)下半葉,世界許多發(fā)達(dá)國家對機(jī)車牽引動力進(jìn)行了一系列改革和創(chuàng)新,尤其是在廣泛采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝及安全監(jiān)控等方面,取得了重大突破。鐵路機(jī)車及動車組作為中國交通運(yùn)輸?shù)闹匾\(yùn)載工具,在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了極為重要的作用。一、國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前,時速在220公里以上的高速鐵路均采用電動車組。電動車組的牽引動力型式可分為動力集中式和動力分散式兩大類。動力集中式電動車組的特點(diǎn)是動力集中設(shè)在動車組兩端的頭車上,中間編掛非動力的拖車,制造和維修成本低,但牽引電氣設(shè)備總質(zhì)量小。動力分散式是把牽引動力分散到全列車地板下,增加客席,列車粘著性能好,起動制停快。但由于動力設(shè)備分散,車廂內(nèi)噪聲較大,電氣設(shè)備總重增大,動車組本身的維修和制造費(fèi)用也相應(yīng)增高。隨著近年來電氣控制設(shè)備輕量小型化、集成化和減振降噪技術(shù)的提高,動力分散型式越來越得到人們的普遍認(rèn)可。世界各國新研制的速度300公里以上的高速列車基本上采用動力分散方式。二、現(xiàn)代高速列車技術(shù)發(fā)展水平各國高速電動車組發(fā)展都緊密結(jié)合國情、路情,突出各自特點(diǎn)。總體來看技術(shù)成熟、可靠性好、使用周期長、成本低。1.機(jī)電一體化技術(shù):電動車組是在繼承內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車最新成果基礎(chǔ)上,陸上最大的機(jī)電一體化系統(tǒng)工程。2.牽引技術(shù):各國的新型高速列車所采用的交流傳動技術(shù),向功率大、體積小、質(zhì)量輕、高可靠性、低成本方向發(fā)展。隨著大功率、高頻率、模塊化、智能化的新型電力電子器件的不斷出現(xiàn),以及計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代控制技術(shù)的迅速發(fā)展,使交流傳動技術(shù)水平得到不斷提高。3、制動技術(shù):復(fù)合制動系統(tǒng)應(yīng)用更加合理,使不同方式的制動性能發(fā)揮到極致。在優(yōu)先再生制動,提高制動盤耐熱耐裂性的基礎(chǔ)上,又推出一種不依賴輪軌之間粘著的制動技術(shù)——線性渦流制動技術(shù),并成功應(yīng)用到日本新干線、德國IC、法國AVE上,確保300km／h以上動車組可靠安全開行。4.網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 依靠現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)全列車所有由計(jì)算機(jī)控制部件聯(lián)網(wǎng)通信和資源共享；達(dá)到全列車的制動控制、自動門控制、軸溫監(jiān)控及空調(diào)控制等功能；進(jìn)行全列車的自檢及故障診斷決策。為了減輕列車級網(wǎng)絡(luò)的通信數(shù)據(jù)負(fù)荷,降低收發(fā)器的驅(qū)動能力,保證控制的實(shí)時性,列車通信網(wǎng)絡(luò)一般采用列車級和車輛級2級網(wǎng)絡(luò)。5.動力學(xué)性能:不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)向架動力學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì),改進(jìn)一系、二系懸掛系統(tǒng)的參數(shù),越來越多的車型(如ICE3.700系、500系、E2系1000型等)采用了半有源或有源懸掛裝置和非線性剛度空氣彈簧等措施,提高旅客的舒適性。實(shí)現(xiàn)300km／h的平穩(wěn)行駛。6.受流技術(shù):改善受電弓的形狀和滑板材質(zhì),達(dá)到降低噪聲,減少阻力,減輕接觸導(dǎo)線磨耗的目的。7、車體氣密性技術(shù):采用象飛機(jī)一樣的壓力密封列車,車輛具有很好的氣密性能和防噪聲干擾,在多隧道地區(qū)線路運(yùn)行時能保證良好的舒適性,旅客的耳朵不會因列車外部巨大的氣壓變化而感到不適。8、擺式技術(shù) 為克服線路曲線半徑的制約,開發(fā)各種型式的列車傾擺裝置,提高列車通過曲線的速度,縮短運(yùn)行時間。9、多制式兼容技術(shù)：開發(fā)適應(yīng)各種接觸網(wǎng)高度和制式的電動車組,使其成為真正意義上的國際高速列車。10、絞接式技術(shù):法國電動車組車輛連接采用絞接結(jié)構(gòu),增強(qiáng)車輛間整體性和各種振動的約束,提高整列車的運(yùn)行平穩(wěn)性、舒適性和安全性。11. 最大程度滿足旅客需求車體配置:車內(nèi)裝設(shè)單人閉路視頻音響系統(tǒng)、旅客信息服務(wù)系統(tǒng)(GPS)。12、流體動力學(xué):隨著速度提高,進(jìn)一步完善車頭流線形,車廂表面及車下設(shè)備更加平滑化,導(dǎo)致列車空氣阻力及噪聲的有效下降,會車壓力波明顯降低,改善乘坐舒適性,降低能耗。13.材料力學(xué)：車體結(jié)構(gòu)不斷輕量化和剛性化,大量采用鋁合金、高分子復(fù)合材料和航空結(jié)構(gòu)以控制自重,盡量降低軸重。14、診斷技術(shù):隨著微電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行中對整個列車的全面診斷,同時還向司機(jī)提出故障信息和處理建議,并將診斷信息通過無線通信系統(tǒng)實(shí)時發(fā)送地面維修部門。15.運(yùn)行控制技術(shù):列車自動停車(ATS)系統(tǒng)；列車超速防護(hù)(ATP)系統(tǒng)；列車自動控制(ATC)系統(tǒng)；列車自動運(yùn)行(ATO)系統(tǒng)。16.人機(jī)工程學(xué):通過安全行為學(xué)、數(shù)學(xué)建模、圖形圖像處理等技術(shù)的研究,實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)最優(yōu)組合,為司機(jī)創(chuàng)造最佳的作業(yè)條件和環(huán)境。17、電磁兼容:20世紀(jì)70年代以來,進(jìn)行了大量電磁兼容理論研究和無數(shù)驗(yàn)證。無論從電磁騷擾抑制方面還是從抗干擾方面都取得了世人矚目的成就。18：檢修技術(shù) 建立完整的科學(xué)檢修體系。比如漢堡檢修段、紐倫堡檢修段采用3層立體檢修面,百臺微機(jī)信息診斷系統(tǒng)、專用檢修設(shè)備保證了動車組的任何故障都能在60min內(nèi)得以解決。19：可靠性技術(shù)：可靠性技術(shù)已貫穿于機(jī)車和動車組設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、使用、維修和管理等各個環(huán)節(jié),形成一個完整的系統(tǒng)工程。三、世界高速列車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前世界生產(chǎn)高速列車的重點(diǎn)企業(yè),主要分布在日本、德國、法國和加拿大。據(jù)德國交通銀行(DVB)2001年初對世界高速鐵路投資分析,世界高速列車產(chǎn)業(yè)多集中在歐亞地區(qū):在1999-2009年的10年時間里,全球鐵路投資規(guī)劃總額高達(dá)4520億美元,是半個世紀(jì)以來前所未有的。其中,歐洲高達(dá)1950億