高速动车组技术发展及展望.pdf
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1、www.crrcgc.cc高速动车组技术发展及展望Technical development and prospect of high speed EMU演讲人:王雷2019年6月28日Page 2行业技术发展态势Development trend of industry Technology三高速动车组技术创新展望Prospect of Technical innovation of High Speed EMU四高速铁路概述及现状Overview and present situation of High Speed Railway一高速动车组技术创新历程Technical innovat
2、ion course of High Speed EMU二目录cataloguePage 3一、高速铁路概述及现状.Overview and present situation of High Speed Railway铁路发展是世界科技进步的主要标志之一。世界铁路经历了早期快速发展,在第一次世界大战之后,面临公路和航空运输的激烈竞争进入停滞发展期;20世纪60/70年代,因技术革新取得重大进展和石油危机,轨道交通作为陆上运输的骨干地位被重新确认;1964年日本建成世界上第一条高速铁路东海道新干线。1.高速铁路概述世界高速动车组的先驱0系新干线动车组1825年世界第一条运营铁路(英国)速度:2
3、10km/h轨距:1435mm“旅行号”蒸汽火车“旅行号”蒸汽火车速度:速度:15英里英里/小时小时Page 4第一次浪潮1960s至1980s第二次浪潮1980s末至1990s中期第三次浪潮1990s中期至2000s初第四次浪潮2004年至今以中国为代表的高速铁路迅速发展,掀起新一轮的建设高潮,并得到认可。涉及到亚洲、北美、大洋洲及整个欧洲,高速轨道交通呈现全球化趋势。日本等国高速铁路建设取得巨大成就,欧洲发达国家极大关注。高速铁路发展初期,主要由日本、德国、法国和意大利等国推动了建设高潮。TGV-D0系ICE2复兴号高速铁路是指运营速度在时速200公里以上的干线轨道交通,其主要发展为四个阶
4、段,形成了四次建设高潮。一、高速铁路概述及现状.Overview and present situation of High Speed Railway1.高速铁路概述Page 5目前世界上有日、法、德、意、英、中、俄、韩等22个国家和地区开通了高速铁路,总里程超过4万公里,中国约占70%。在“中国高铁”的蓬勃发展的激励下,美国、俄罗斯等国家纷纷制定了规模空前的高速铁路发展计划。序号国家目前高铁里程最高运营速度中长期规划1中国29000km350km/h30000km(2020年)2德国3038km300km/h3400km(2025年)3日本2884km320km/h3800km(2025年
5、)4法国2658km320km/h4000km(2025年)5意大利923km300km/h1200km(2020年)6俄罗斯650km250km/h11000km(2030年)7美国700km240km/h1900km(2020年)一、高速铁路概述及现状.Overview and present situation of High Speed Railway2.高速铁路现状Page 6截止2018年底,我国铁路营业里程13.1万公里,其中高铁2.9万公里,占世界高铁总量的2/3;在线高速动车组3000余组,保有量占世界50%以上,服务于“四纵四横”干线网。四纵:京沪高速铁路京港客运专线京哈客
6、运专线杭福深客运专线四横:徐兰客运专线沪昆高速铁路青太客运专线沪汉蓉高速铁路中国高速铁路发展情况2.高速铁路现状一、高速铁路概述及现状.Overview and present situation of High Speed RailwayPage 7根据2016年发布的中长期铁路网规划,到2020年中国铁路网规模将达15万公里,其中高铁3万公里。正在开展“八纵八横”高速铁路主通道建设(包括川藏铁路等),实现全部省份全覆盖。2.高速铁路现状一、高速铁路概述及现状.Overview and present situation of High Speed Railway 以沿海、京沪等“八纵”通道
7、和陆桥、沿江等“八横”通道为主干,城际铁路为补充的高速铁路网;实现相邻大中城市间14小时交通圈、城市群内0.52小时交通圈;完善普速铁路网,扩大中西部路网覆盖,优化东部网络布局,形成区际快捷大能力通道;零距离换乘,以铁路客站为中心、衔接其他交通方式综合交通体。中国高速铁路发展情况Page 8行业技术发展态势Development trend of industry Technology三高速动车组技术创新展望Prospect of Technical innovation of High Speed EMU四高速铁路概述及现状Overview and present situation of
8、High Speed Railway一高速动车组技术创新历程Technical innovation course of High Speed EMU二目录cataloguePage 9二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU高速动车组是高速铁路核心装备,是铁路技术发展水平的重要标志。经过几十年发展,国外形成了以新干线、TGV、ICE、ETR为代表的高速动车组系列产品。国 家车 型外 观新干线系列TGV、AGV系列ICE、Velaro系列ETR系列法国 德国日本意大利1.国外高速动车组Page 10二、高速动车组技术
9、创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU1.国外高速动车组日本新干线高速动车组1964年10月1日开发出第一列高速动车组东海道新干线0系;经过40多年发展,相继开发出100系、200系、E6系等40种型号高速动车组;速度从0系的210km/h到E6系的320km/h。0系动车组300系动车组100系动车组200系动车组500系动车组700系动车组Page 11二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU1.国外高速动车组法国TGV高速动车组1982年研发出第一代
10、TGV-P型高速动车组,已发展到第四代产品;2007年4月3日,法国用两辆TGV-POS动力车与3节TGV双层拖车组成TGV-V150试验列车,创造574.8km/h最高试验速度记录。TGV-V150TGV-D TGV-RTGV-RAVEPage 12二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU1.国外高速动车组德国ICE高速动车组1991年研发第一代ICE1动力集中型动车组;19972000年陆续研发第二代ICE2和ICE3、ICT(ICE-T)等动力分散型动车组,速度250km/h330km/h;目前主要研发Vela
11、ro系列高速动车组。ICE2ICE1ICE3 ICE-TDVelaro E Velaro RUSPage 13二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU1.国外高速动车组意大利ETR高速动车组1976年研发了第一代Pendolino摆式列车ETR401,陆续研发了第二代ETR450和第三代ETR460、ETR470等高速动车组。最新一代Pendalino高速动车组的速度等级为250km/h。ETR480ETR470ETR460SM3ETR500 ETR600Page 14CRH5A动车组CR400BF动车组CRH380
12、BG动车组1978-2003年2004-2008年自主探索引进消化吸收再创新深化创新自主创新2014年-至今2009-2013年CRH3A动车组第一列交流电动车组春城号动车组CRH3C动车组俄罗斯高速动车组2.中国高速动车组我国高速动车组经过自主探索、引进消化吸收再创新、深化创新和自主创新四个阶段40余年的技术发展,成就斐然。构建了中国高铁技术标准体系,产品已覆盖160-400km/h速度级,能够满足不同环境条件、不同运输需求。二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMUPage 152.中国高速动车组搭建了160200
13、km/h、200250km/h、300350km/h、400km/h的动车组系列化、谱系化产品平台,形成CRH1,CRH2、CRH3、CRH5、CRH380、CR400等系列产品,共35种型号动车组。二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMUPage 16 1979至1989年,研发了我国第一列交流电动车组KDZ1,最高159km/h;1989至2003年间,先后研发了第一列商业运营春城号动车组以及大白鲨动车组、蓝箭动车组、新曙光号动车组等;初步掌握了动车组系统集成、牵引传动、列车网络控制等技术,缩小了与日本、德国等国
14、家技术差距,为后续高速动车组的技术引进和消化吸收奠定了坚实基础。春城号动车组第一列交流电动车组新曙光号动车组大白鲨动车组蓝箭动车组2.中国高速动车组自主探索二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMUPage 172004年在国家组织下,开展动车组技术引进消化吸收再创新工作。指导思想路线方针技术手段创新成果引进先进技术联合设计生产先进成熟先僵化形成200250km/h动车组技术平台形成300350km/h动车组技术平台打造中国品牌经济适用可靠后优化再固化2.中国高速动车组引进消化吸收再创新二、高速动车组技术创新历程.Te
15、chnical innovation course of High Speed EMUPage 18形成了CRH1,CRH2、CRH3及CRH5等多个序列产品,首次在中国进行250km/h及以上高速运营。实现动车组技术的全面升级。CRH2CCRH3CRH1CRH5CRH2200250速度级300350速度级2.中国高速动车组引进消化吸收再创新二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMUPage 19 2008年,原铁道部、科技部联合行动计划;自主研发,九大关键、十大配套取得重大突破;成功研制新一代380km/h系列高速动
16、车组;已累计生产1323列,为300km/h运营主力车型;初步搭建中国高速动车组自主研发平台。九大关键技术2.中国高速动车组深化创新二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMUPage 20 速度:300km/h350km/h;编组:8辆16辆(17辆);运营环境:高寒、风沙等;研制CRH380BL、CRH380B/BG高寒、CRH3A动车组等新产品,成为了我国“四纵四横”高速铁路网主力车型。CRH380BLCRH380CLCRH380BG型高寒CRH5G型高寒抗风沙2.中国高速动车组深化创新二、高速动车组技术创新历程.
17、Technical innovation course of High Speed EMUPage 21满足世界首条高寒地区高铁客运专线“哈大高铁”运用需求,突破了耐高寒、抗冰雪、隔热保温等六大关键技术。满足城市运营运量大、频繁启停、快速乘降、快速通过需求,实现了动车组技术延伸和谱系化平台的持续完善。采用“电力+电池动力”和“电力+油电混合动力”两种动力模式,实现从干线铁路到支线铁路,从电气化铁路到非电气化铁路的跨线运行。2.中国高速动车组CRH380BG型高寒动车组CRH3A型动车组混合动力动车组二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of Hig
18、h Speed EMU深化创新Page 22 2015年,在铁总及中车组织下研制出“复兴号”(CR400AF/BF)标准动车组;正向设计,深化自主创新,形成完备的自主知识产权;实现简统化及互联互通,构建中国高速动车组技术标准体系;2017年9月,车辆在京沪高铁实现350km/h达速运营,使我国成为世界上高铁商业运营速度最高的国家。2.中国高速动车组二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU自主创新Page 23二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed
19、 EMU3.高速动车组技术设计技术在系统集成、车体、气动设计、转向架、牵引制动、网络控制、RAMS、制造技术及服役技术等关键技术上实现突破,在强度、动力学、振动与噪声等领域进行了系统研究,解决了一系列技术问题。Page 24二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU3.高速动车组技术设计技术-系统集成技术系统集成技术是动车组关键核心技术之一,是将车体、转向架、牵引、制动、网络控制、辅助供电、车端连接和旅客服务设施等系统或部件有机的整合成一个整体,使其具备最佳的综合性能。Page 25二、高速动车组技术创新历程.Tech
20、nical innovation course of High Speed EMU3.高速动车组技术设计技术-系统集成技术 系统集成 建立高速列车大系统耦合模型;研究车-线-空气耦合关系;确定高速列车设计的边界条件;合理制定速度、安全、舒适、经济、可靠性等顶层指标;实现关键系统合理匹配设计及深度融合。2.所需知识系统集成技术-发展现状集成技术主要涉及安全、舒适、智能、节能、环保、互联互通等关键技术,确保车辆安全舒适运营和提高运行经济性。轨道车辆安全智能舒适节能环保互联互通Page 26二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed
21、 EMU3.高速动车组技术设计技术-系统集成技术系统集成(指标分解与参数匹配)系统集成(指标分解与参数匹配)转向架与车辆动力学理论网络系统与计算机理论标准体系车内内装设备结构设计与人机工程理论结构设计几何关系硬件开发软件开发标准及规范一致性测试温度场结构设计环境友好人机工程车体技术及可靠性、空气动力学理论结构设计气动车体仿真及试验牵引制动技术及电路分析、摩擦力学理论粘着利用控制策略仿真试验给水卫生、空调采暖环境控制技术空气质量零排放RAMS安全性可靠性力学关系Page 27二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU3.
22、高速动车组技术设计技术-车体技术 车体设计技术包括结构设计、仿真、试验技术。轻量化材料和结构设计技术;气密强度设计技术,保证隧道交汇等恶劣工况舒适度;振动与模态匹配技术,系统解决车体与其他系统、整体与局部的振动与噪声问题;多种材料复合技术,解决隔热保温和减振降噪问题。强度仿真计算车体复合结构气密强度试验Page 28二、高速动车组技术创新历程.Technical innovation course of High Speed EMU3.高速动车组技术设计技术-车体技术 气动设计建立气动设计流程,系统解决外形与气动性能匹配问题。进行外形参数优化、气动优化等基础研究,解决流场分布、阻力、升力、交会
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