交通运输行业中高速铁路技术体系

1、中国高速铁路技术体系局总工程师关宝岩在局党委中心组学习扩大会上的发言提纲第一部分 自主创新和系统集成自主创新的基本思路：高速是铁路现代化的重要标志，自 1964 年日本东海道新干线开通以来，目 前，世界上投入运营的高速铁路总长约达 6300 公里，拥有高速铁路的国家主要 有德国、日本、法国、西班牙、意大利、比利时、英国、瑞典、丹麦、韩国等， 其中德国、日本、法国高速铁路里程已分别达到 815、2300、1580 公里；正在修 建高速铁路的有 10个国家和地区， 累计约为 2660公里；同时，国外铁路既有线 通过改造达到时速 200公里及以上的营业里程有约 2 万公里。中国高速铁路技术的自主创新

2、为全面贯彻落实科学发展观， 实现铁路跨越式发展， 铁道部党组坚持自主创 新，要求充分利用我国铁路多年来积累的技术储备， 依靠国内企业， 发挥国内专 家、学者和广大技术人员的聪明才智， 认真学习和充分借鉴人类一切优秀文明成 果，尤其是国外铁路高速客运的成功经验， 加强包括原始创新、 集成创新和引进 消化吸收再创新在内的全面自主创新， 建立具有中国特色和世界一流水平的铁路 技术体系。“十一五”期间，中国铁路要在技术创新上取得大的突破，实现大的 跨越。通过自主创新，建立包括工务工程、牵引供电、通信信号、动车组、运营调 度、客运服务等在内的中国铁路高速铁路技术体系。（1）工务工程：以原始创新为主，依靠

3、自己的力量，建立我国高速铁路和 客运专线工务工程的技术体系。（2）牵引供电和通信信号：通过博采众长，建立我国高速铁路和客运专线 牵引供电系统、 通信信号系统的技术平台。 关键设备和主要配件正在逐步实现国 产化。（3）动车组：通过“引进先进技术、联合设计生产，打造中国品牌” ，完成 了具有中国品牌动车组系列 CRH产品的开发，第一批国内制造的时速 200250 公里的CRH2动车组已经下线，时速300公里的CHR3动车组将于2008年下线。（4）运营调度和客运服务系统：坚持原始创新，借鉴国外高速铁路运营调 度和客运服务的先进理念和成熟经验， 结合中国铁路的实际， 建立有中国特色的 高速铁路和客运

4、专线运营调度、客运服务系统。即有线改造技术上可行改经过五次大面积提速、 长期试验研究和积极消化吸收国外先进技术， 以及 京秦和广深线技术改造，我国铁路已经具有时速200km既有线提速改造的技术储 备，编制了既有线提速 200km/h 技术条件（试行）。特别是通过胶新线货车提 速120km/h试验、遂渝线提速200km/h综合试验、京秦线提速200km/h列车交会 试验，对既有线提速提供了技术支撑。技术上可行国内首次批量生产的时速200km动车组将按期投入运用，开展了线桥设备 评估和改造技术的研究、200km/h动车组列控系统技术研究等 60多项相关 配套的关键技术研究，能够解决提速 200km

5、/h 的关键技术，保证提速 200km/h 的顺利实施。经济上合理无论从铁路自身经营效益方面看， 还是从国民经济效益方面看， 既有线实施 200km/h提速在经济上都是合理的。旅客列车和货物列车分别提速， 可压缩列车追踪间隔时间； 区间运行时分减 少，高等级旅客列车增多，有利于组织列车群发。这些因素综合起来，明显提高 了线路通过能力。在对GDP贡献方面，货物在途时间节省，旅客旅行时间节省，外部环境成本 节省，以及推迟、缓建其他交通项目所产生的社会经济效益是非常明显的。安全上可控采用行车安全综合监测系统等先进的安全检测系统， 监测、整治与维修好设 备，为提速提供安全保障手段；通过完善技规 、行规

6、、站细、 段细 等规章制度，加强人员培训，保证提速顺利实施。客运专线（高速铁路）各子系统间既自成体系、 又相互关联， 既有硬件接口、 又有软件联系， 对整体性和系统性的要求非常高。 为确保客运专线技术体系的完 整性和各子系统之间紧密衔接， 必须采取系统集成的模式， 统一协调管理客运专 线建设。系统集成既是德、 法、日三个高速铁路原创国采用的模式， 也是意大利、 荷兰、韩国等成功建设高速铁路的国家普遍采取的方法。中国客运专线（高速铁路）系统集成的目标： 通过集中人力资源、管理资源、设计资源、施工资源，使高速铁路系统在技 术上实现优化配置，达到一流工程质量、一流装备水平、一流运营管理的目标。中国客

7、运专线 （高速铁路） 是对世界铁路最前沿、 最尖端的技术平台进行系 统集成。既有线提速 200km/h 技术体系适用范围既有线提速 200km/h 技术体系，适用于客货列车共线运行、 旅客列车最高运 行速度200km/h、货物列车最高运行速度120km/h，以及25t轴重的双层集装箱 列车的既有线提速改造工程。第二部分 工务工程 经过多年的技术攻关和试验研究， 中国铁路依靠自己的力量， 借鉴国外高速 铁路的先进技术和成熟经验，制定了时速 300公里及以上高速铁路、时速200 250 公里客运专线的设计规范；完成了大量的地质勘探、线路设计、工程试验和 主要站场等设计，特别是为了控制工后沉降、节约

8、土地，大量采用高架线，以桥 代路；进行了软土地段路基及桥梁沉降控制、 特大桥和长大隧道等关键技术的科 研试验；对国内外先进的无碴轨道、 扣件和高速道岔技术进行系统集成并实现国 产化；建立我国高速铁路和客运专线工务工程的技术体系。正线平纵断面速度二百公里线路改建地段夹直线及圆曲线最小长度为0.7Vmax困难条件下为0.5Vmax；既有线保留地段，困难条件下可为 0.4Vmax。区间直线地段线间距不小于4.4m,曲线地段的线间距按有关规定进行加宽。路基础工程京沪高速铁路昆山段修建了 800m长的软土地区路桥试验段 昆山试验段主要用于验证 “京沪暂规”和路基、桥梁设计、施工参数，以 及相关工程定额。

9、试验成果优化了路、桥设计参数。轨道工程无碴轨道、扣件和高速道岔： 借鉴德国博格、佛莱德尔、旭普林和日本板式 无碴轨道技术与成熟经验， 充分利用国内对无碴轨道研究的成果， 进行系统集成， 形成具有自主知识产权的 CRTS、CRTS、CRT®和CRT®型无碴轨道技术体 系。实现扣件和高速道岔相关技术的消化、吸收和国产化。京津城际轨道交通工程采用 CRTS型无碴轨道；武广客运专线采用 CRTS 型无碴轨道；郑西客运专线采用 CRT®型无碴轨道钢轨、道岔及轮轨关系60kg/m钢轨，铺设跨区间无缝线路。 川型预应力混凝土轨枕，每公里配置 1667 根。扣件与轨枕类型配套使用

10、。有碴轨道采用一级道碴。旅客列车运行速度大于 160km/h 的区段，正线采用直向过岔速度200km/h可动心轨道岔。桥梁工程桥梁上部结构优先采用预应力混凝土结构 桥梁主要承重结构满足 100年使用寿命的要求 在适宜的条件下，优先采用连续结构武广客运专线天兴洲公铁两用长江大桥正桥全长： 4657.1m上层公路：6车道、宽27m下层铁路：4线，2线300km/h客运专线、2 线一级干线主塔：采用钢筋混凝土结构，承台以上高度为188.5m, 3X 16根斜拉索主梁：三片主桁，桁宽2X 15m主跨504m,为世界斜拉桥桥梁跨度之首；世界上第一座按 4 线铁路修建的公铁两用斜拉桥； 世界上荷载量最大的

11、公铁两用桥，可以同时承载 2万吨的荷载。 京沪高速铁路南京大胜关长江大桥6 线铁路桥：双线 350km/h 高速铁路、双线普通铁路和双线城市轻轨 主桥采用多跨连续梁桁拱结构，三片主桁主桥跨径为 108+ 192+ 336+ 336+ 192+ 108= 1272m站场工程北京南站 新武汉站 新广州站第三部分 牵引供电高速铁路牵引供电的特点满足高速运行的弓网关系；满足可靠稳定的供电要求；满足免维护、少检修、抵御自然环境侵害的要求；动车组自动过分相；供电能力适应高速度、高密度、大功率； 具有综合一体化远程监控能力。接触网系统影响高速弓网关系的重要因素：接触网采用简单链形悬挂，H形钢柱，绝缘爬距14

12、00mm 接触导线：150mm2同合金，张力不小于25kN。 承力索：120mm2铜合金，张力不小于 20kN。 最高运行速度：低于 70的接触悬挂波动传播速度。自动过分相无列车状态；列车靠近；进入中间断电区、在线检测；开关断路器（E）断 开；开关断路器（A） 闭合；开关断路器（A） 断开牵引供电系统技术创新采用国内外先进牵引供电技术，进行系统集成；培育高速铁路牵引供电设计、施工、装备制造系统供应商； 形成统一的客运专线技术标准体系； 构建具有自主知识产权的客运专线牵引供电系统技术平台。第四部分 通信信号国外典型的高速铁路列控系统德国LZB系统：采用轨道环线电缆传送列控信息， 其中：地面对列车

13、的呼叫 码为 83.5bit 编码序列，传输速率为 1200bit/s ；列车对地面的呼应答码为 41bit 编码序列，传输速率为 600bit/s 。日本DS-ATC系统：采用有绝缘的数字轨道电路传送列控信息，使用5003000Hz的频率，以60300bit/s的速度，反复传输4060bit的数据。法国UM2000+TVM43S统：采用无绝缘数字轨道电路传送列控信息（分级控 制），传输数据量 27bit/ 帧，有效信息 21bit/ 帧，校验位 6bit/ 帧，帧周期大于 1.5s 。德国LZB日本DS-ATC和法国UM2000+TVM43三种高速列控系统均采用大 量专有技术，技术平台不开放

14、。欧洲ETCS系统：为实现欧洲铁路互联互通，欧盟组织确定了适用于高速铁 路列控的标准体系， 技术平台开放， 欧洲正在建设和规划的高速铁路均采用 ETCS 列控系统；基于GSM-Rc线传输方式的ETCS2系统，技术先进，并已投入商业运 营，是未来高速列车控制系统的发展方向。我国客运专线（高速铁路）列控系统列控系统技术平台的确立必须做到： 有利于路网完整统一、 有利于调度集中 统一管理。我国300km/h及以上高速客运专线确定CTCS列控系统作为全路统一技术平 台体系，并兼容CTCS2列控系统实现动车组上下线运行。CTCS3系统采用GSM-RC线通信传输列控信息，主要由车载 ATP无线闭塞 中心R

15、BC微机联锁、调度集中 CTC应答器、ZPW2000轨道电路构成，我们将 建立符合中国国情路情的、世界一流水平的高速铁路 CTCS：列控技术体系。CTCS2列控系统主要用于200250km/h客货混运客运专线（含既有线提速 线路），主要设备包括：车载ATP列控中心、微机联锁、调度集中CTC应答器、 ZPW200C轨道电路，并已基本实现国产化，拟在时速200公里提速线路上应用。 CTCS2列控系统采用轨道电路加点式应答器作为信息传输手段，实现列车运行的安全控制，GSM-RB于无线通信。通过在时速300公里和200公里跨线列车上装备CTCS却CTCS眸载系统, 实现高速列车的跨线运行。CTCS2!

16、行示意图：CTCS別控系统通过ZPW200（轨道电路发送行车许可， 列控车载设备根据轨道电路信息码，并结合应答器信息控制列车安全行车。CTCS系统设备结构：CTCS3在 CTCS基础上，地面增加了无线闭塞中心 RBC 车载ATP集成了 CTCS2莫块，增加了无线接收模块。CTCS3高速动车组运行示意图CTCS洌控系统基于GSM-Rc线通信传输列控信息，其中的CTCS劄能是通 过轨道电路信息码传输列控信息实现，点式应答器信息共用。CTCS：列控系统中的RBCffi过联锁和轨道电路获得前方列车位置信息，并通过无线方式传送给后续列车，后续列车的车载设备控制列车安全运行。高速动车组下到200250km

17、/h客运专线的列控方式装备CTCS3车载ATP设备的高速动车组在300km/h及以上客运专线上按照 CTCS3方式运行，当进入200-250km/h铁路，通过执行点应答器时列控车载设备 自动切换到CTCS2空制方式，按照CTCS2方式运行装备CTCS2车载的动车组上到300km/h客运专线300km/h客运专线列控系统地面设备兼容 CTCS2当装备CTCS2列控车载设 备的既有动车组进入300km/h客运专线时，列控车载设备仍控制既有动车组按照 CTCS防式运行。列车控制系统关键技术 列控地面子系统（无线闭塞中心） 列车控制系统关键技术 列控地面子系统 （无源应答器 ） 功能：无源应答器提供的

18、信息主要包括线路的坡度、 闭塞分区或轨道电路长 度、载频、线路固定限速等信息。设置位置：区间根据需要在闭塞分区的分界处设置， 其应用原则是： 一处丢 失，不影响正常运用。列车控制系统关键技术列控地面子系统 （有源应答器 , 电子单元 LEU）功能：接收车站列控中心的信息，并向列车传送。LEU的作用相当于功率放大器。有源应答器提供的信息主要包括进路信息和临时限速信息。1个LEU控制4 台应答器。设置位置：车站的 4 架进站信号机处各设 1 个有源应答器。 列车控制系统关键技术调度集中CTC考虑建立全路统一调度指挥网 我国客运专线（高速铁路）通信系统客运专线通信系统以传输及接入、电话交换、数据网、

19、GSM-F专用移动通信等设备为基础，建立调度、会议电视、救援指挥、动力环境监控和同步时钟分配 等通信系统，将有线和无线通信有机结合，实现话音、数据、图像、列控的多种 功能。通信信号系统的集成创新 根据我国铁路通信信号各子系统的现状， 不同的子系统采用不同的集成创新 途径。ZPW200轨道电路、列控地面的应答器设备等已实现了国产化；CTCS沖的列控车载设备、列控地面设备的无线闭塞中心将结合国内外技术 实施集成创新；联锁系统设备、调度集中系统（CTC，通过联合设计，进行集成创新； 实现GSM-舷心网、智能网的互联互通，实现通信网各种业务综合集成的创 新。第五部分 动车组高速动车组发展趋势 国外先进

20、的高速动车组已普遍采用了轻量化铝合金车体、 高可靠性无摇枕转 向架、大功率交直交牵引传动、 微机控制的电空联合制动、 基于计算机和网络技 术的列车控制和旅客信息系统等。由于动力分散动车组与动力集中动车组比较在高速运用条件下有明显的优 点，原采用动力集中技术的国家在开发时速 300公里及以上高速动车组时， 也选 择了动力分散的技术。动力分散是高速动车组的发展趋势。动力分散动车组优点 : 牵引功率大；轴重小；启动加速性能好；可靠性高；列车利用率高；编组灵动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向按照国务院提出的 “引进先进技术， 联合设计生产， 打造中国品牌” 的要求， 铁道部确定了“先进、

21、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，成功引进了世界 一流的动车组技术。目前，国产化工作进展顺利。引进技术的内容和范围在全面系统引进动车组设计和制造技术的前提下， 重点引进动车组总成、 车 体、转向架、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、牵引控制系统、列车网络控 制系统、制动系统等九大关键技术。除九大关键技术外，确定了十项主要配套技术引进项目，包括：空调系统、 集便装置、车门、车窗、座椅、风挡、钩缓装置、受流装置、辅助供电系统和车 内装饰材料等。九大关键技术引进的意义在动车组成本中占有 50以上； 是动车组的核心技术和技术先进性的标志， 是衡量技术引进和国产化成功与 否的关键；是建立具有技术提升能

22、力平台、 提高国内企业自主创新能力、 打造中国品牌 的重要基础 。中国铁路高速 2 型动车组 CRH2速度等级为时速 200/300 公里CRH2动车组速度提升的主要设计变化：动车组由4动4拖（总牵引功率4800kW改为6动2拖（总牵引功率7200kW）中国铁路高速 3 型动车组 CRH3速度等级为时速 300 公里四种动车组在平直道的加速性能表技术引进的阶段性成果实现了动车组在国内批量生产， 关键技术、 主要技术和配件的国产化， 形成 了以四方股份和长客股份为龙头、遍布全国 12 个省市、涉及 120 多个企业和冶 金、电子、电气、化工等行业的产业链。建立了可持续提升的CRH动车组开发技术平

23、台，进行了动车组由时速200公里向时速 300 公里提升的再创新。第六部分 运营调度 高速铁路运营调度系统与既有铁路调度系统比较，具有以下特点： 调度区段长、范围大，时空概念发生变化； 以高速干线点到点调度为主，同时兼顾网络； 运营调度的核心地位更显突出，综合性强、计划严格、效率高。 我国客运专线（高速铁路） 运营调度系统将以国内企业为主体， 引进国外高 速铁路运营调度系统建设、 运营的先进理念和成熟经验， 依靠国内企业应用开发 和系统集成力量， 联合设计， 自主创新， 创建拥有自主知识产权的运营调度技术 体系，实现客运专线运营调度现代化。中国铁路客运专线运营调度系统必须基于全国路网进行优化，

24、同时，时速300公里及以上的高速客运专线与时速 200250公里客货混运客运专线及既有 线提速改造线路必须兼容。运营调度系统的建设坚持路网完整性和调度集中统一指挥， 确保各客运专线 间、客运专线与既有线间运营调度的有机协调；坚持统筹规划、分步实施。运营调度系统必须满足高速列车按 3 分钟追踪间隔运行时调度指挥的需要。 运营调度系统集成的主要内容包括：计划编制、运行管理、车辆管理、供电 管理、旅客服务、综合维修等功能。运输计划是运营调度各项工作的基础和主线。 计划编制功能主要是依据计划 编制规则要求， 提供计算机编制列车运行图及相关计划的功能和手段， 具备牵引 计算、合理性检查和模拟仿真等功能。

25、基本计划以线路数据、动车组参数、信号 系统参数、 车站参数等数据为依据， 结合客流分析与列车开行方案进行编制。 基 本计划包括：基本列车运行计划、基本动车组交路计划、基本车辆分配计划、基 本乘务计划等。第七部分 客运服务高速铁路客运服务系统的特点： 客流大，旅客上下车频繁，服务档次要求高；系统交易量大，控制信息复杂，业务数据处理难度高。我国高速铁路客运服务系统建设的基本思路是：在借鉴国外高速铁路客运服 务理念、成熟经验、先进技术和系统集成方法的基础上， 结合中国铁路的实际情 况，依靠自主创新，自主开发，建立具有自主知识产权的、国际领先水平的客运 服务系统。客运服务系统建设的基本原则是：统一基础

26、平台统一应用软件统一技术标准统一规划管理客运服务系统创新点原始创新用开放系统技术构建超大型票务系统自主构建超大型交易处理平台自主构建安全交易信息安全防护体系集成创新系统集成方案设计中的整体优化和局部技术创新。第八部分运用维修高速铁路的综合维修采用综合检测列车、钢轨探伤车和轨道状态确认车，实 现对轨道几何状态、接触网及受流状态、通信信号设备工况、钢轨表面及内部伤 损、轨道部件状态、线路限界侵入等的定期检测和临时检测，向调度指挥中心（综 合维修系统）、地面维修部门发送信息，并作为制定维修计划和安排综合维修天 窗的主要依据。一、综合维修中国高速铁路综合维修体系：借鉴国外经验，结合中国客运专线（高速铁

27、路） 的具体情况，建立包括各专业的综合维修体系。高速综合检测列车:充分利用我国已开发出的高速动车组， 结合国外先进的 综合检测技术和设备，通过系统集成，开发我国300km/h高速综合检测列车。目 前已完成了集成方案的制定。综合维修体系初期建立四个综合维修中心将来根据路网发展建设其它维修中心高速综合检测列车综合检测列车是实施定期检测、 综合检测和高速检测的重要手段。 实现对轨 道、接触网、通信信号等基础设施的综合检测。检测速度 200km/h 以上的综合检测车综合检测列车主要装备：录象装置、架线间隔测定装置、ATCM定装置、列车无线设备测定装置及测定台； 轴重横压测定轴、 轴箱测定加速度计； 轨道高低 变位和车辆摇动