淺談中國高速動車組發(fā)展歷程及展望

劉方全 劉偉堯 林澤磊 李景濤

摘 要：簡要介紹了中國高速動車組的發(fā)展歷程，從前期的獨立探索期到中期的引進(jìn)、消化吸收期，再到現(xiàn)在的自主創(chuàng)新期，并對各個時期的主要高速動車組型號進(jìn)行了介紹，并簡要分析了各時期對中國高速動車組整體發(fā)展的影響。最后展望了下一代高速動車組的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：高速;動車組;發(fā)展歷程

Abstract： This paper briefly introduced the development of the high speed emu of China， which from the early stage of independent exploration to the middle stage of introduction， digestion and absorption， and now to the independent innovation period. In the next section， the paper introduced the main high-speed emu models in each period， and briefly analyzed the influence of each period on the overall development of China's high-speed emu. Finally， the development trend of the next generation of high-speed emu was forecasted.

KeyWords： high speed; EMU; development history

中國高鐵動車組以其安全、舒適、快捷的特點已經(jīng)越來越多的成為國人出行的首選交通方式，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到特殊的地位和作用。中國高鐵也已成為我國新時代國家戰(zhàn)略“走出去”的一張亮麗的名片，李克強(qiáng)總理也擔(dān)起了中國高鐵的國際“推銷員”，中國高鐵儼然已成為中國高端制造的代名詞。然而，中國高鐵的發(fā)展并非一帆順利，先后經(jīng)歷了前期的自主探索，中期的技術(shù)引進(jìn)、消化吸收，以及后期的自主創(chuàng)新，才有了現(xiàn)在的中國高鐵。

1、獨立探索期（1997-2003）

我國高鐵的起步可追溯到 20 世紀(jì) 90 年代，原鐵道部為緩解交通運(yùn)輸緊張，從 1997 年到 2003 年，先后將中國鐵路五次大提速，計劃將既有鐵路的最高運(yùn)行速度從 120km/h 提高到 140-160km/h，部分鐵路提高到 200-250km/h，由于動車組具有高速、準(zhǔn)時、低能耗等方面的優(yōu)勢，我國正式啟動了國產(chǎn)高速動車組的研發(fā)計劃，同時原鐵道部也布置了一系列的高速列車研發(fā)項目，就此拉開了中國高速動車組的成長之路[1]。

由于直流傳動限制了電力機(jī)車的功率，中國電力機(jī)車要想實現(xiàn)高速化，就必須解決交流傳動技術(shù)。株洲所自 20 世紀(jì) 70 年代就開始了交流傳動的理論研究，并在鐵道部的支持下，于 1995 年研發(fā)出 1000 千瓦交流傳動系統(tǒng)。1996 年，株洲所和株機(jī)廠就利用該系統(tǒng)研發(fā)出 AC4000 交流傳動原型車，雖然該車為試驗車，但對我國掌握交流傳動技術(shù)具有里程碑意義，同時也為我國后續(xù)的國產(chǎn)高速動車組研制提供了重要經(jīng)驗[2]。

1998 年 6 月，我國在京廣線許昌至小商橋段進(jìn)行了第一次時速超過 200km/h 高速動車實驗，該試驗車是以韶山 8 為基礎(chǔ)，加裝了安達(dá)公司的交流傳動系統(tǒng)，并由四方、長客和鋪鎮(zhèn)各提供一輛拖車組裝而成。雖然該車并非真正的國產(chǎn)高速動車組，但此次實驗采集了上億個實驗數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了高速列車研發(fā)者的信心。次年，株機(jī)廠就在韶山 8 的基礎(chǔ)上，研制成我國第一代動力集中式高速動車組“大白鯊號”，株洲所在該車首次實現(xiàn)了中國動車組的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)控制。但該車存在可靠性差、能耗高等缺點，已于 2002 年停運(yùn)。

1999 年，為滿足昆明世界園藝博覽會的客運(yùn)需求，由長客和株洲所聯(lián)合研發(fā)的“春城號”正式交付給昆明鐵路局，雖然其最高運(yùn)行速度為 120km/h，尚未達(dá)到高速動車組 160km/h的最低時速要求，但確是我國首列商業(yè)運(yùn)營的電動車組。同年，南京鋪鎮(zhèn)車輛廠聯(lián)合戚墅遙機(jī)車車輛廠研發(fā)了準(zhǔn)高速雙層內(nèi)燃動車組，命名為"新曙光"號，最高運(yùn)行時速為180km/h。

2001 年，由四方機(jī)廠、株洲機(jī)廠和株洲所聯(lián)合研發(fā)的“中原之星”號正式交付給鄭州鐵路局，該車為早期國產(chǎn)動車組中少數(shù)采取動力分散式的動車，也是首款使用 IGBT VVVF 元件的車輛之一。同年，“奧星號”也在株機(jī)廠下線，“奧星號”實現(xiàn)了國產(chǎn)機(jī)車在交流傳動、牽引電機(jī)和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等方面的自主化，并成功出口哈薩克斯坦。

2002 年，由國家計委立項、原鐵道部主持，中國南車和北車共同研制的“中華之星” 動車組在秦沈客運(yùn)專線跑出 321.5km/h 的速度，成為當(dāng)時中國的“中國鐵路第一速”。但由于在實驗過程中多次表現(xiàn)出重大安全問題，處于安全方面的考慮，鐵道部最終停止了對該車的繼續(xù)投資。

雖然我國在該時期未能完全掌握時速 200km/h 的高速動車組制造技術(shù)，但是形成了相對完整的軌道交通裝備制造體系，培養(yǎng)了大批專業(yè)技術(shù)人才，為后續(xù)的消化國外技術(shù)提供了很好的基礎(chǔ)。日本川崎重工曾表示四方需要消化吸收 16 年，才能進(jìn)入創(chuàng)新階段，而四方卻用了不到 8 年的時間就研發(fā)了當(dāng)時世界上最先進(jìn)的車型 CRH380A，這可能就要歸功于該時期我國對于高速動車組的技術(shù)儲備和人才培養(yǎng)。

2、技術(shù)引進(jìn)、消化吸收期（2004-2010）

2004 年國務(wù)院通過了我國鐵路第一個《中長期發(fā)展規(guī)劃》，提出到 2020 年建立“四縱四橫”客運(yùn)專線，并提出全國鐵路運(yùn)營里程達(dá)到 10 萬公里，其中包括 1.2 萬公里的客運(yùn)專線。在此背景下，國務(wù)院召開專題會議討論機(jī)車車輛相關(guān)問題，明確提出“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)、打造中國品牌”的方針，并確定重點扶持國內(nèi)幾家機(jī)車車輛企業(yè)。中國南車青島四方股份公司、北車唐車軌道客車有限公司、北車長客股份有限公司和四方— 龐巴迪有限公司分別從日本川崎重工、德國西門子、法國阿爾斯通和加拿大龐巴迪引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，展開聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)。鐵道部將引進(jìn)的車型同一命名為“和諧號（CRH）”， 具體分為四個系列[3]。

CRH1 型車是青島四方—龐巴迪鐵路運(yùn)輸有限公司從加拿大龐巴迪引進(jìn)的，引進(jìn)的原型車是龐巴迪的 ReginaC2008，由于引進(jìn)方是龐巴迪在中國的合資企業(yè)，故沒有技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)。四方—龐巴迪在設(shè)計研發(fā)新車型時以鋁合金作為車體材料，并研發(fā)了速度等級在 200—250km/h 的 CRH1A/1B/1E 型車。

CHR2 型車是青島四方股份有限公司從日本川崎重工引進(jìn)的，引進(jìn)的原型車是日本的新干線 E2-1000，技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)約為 6 億元人民幣。青島四方股份有限公司在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行消化、吸收，研發(fā)了速度等級為 250-300km/h 的 CRH2A/2B/2C/2E 型等動車組。

CRH3 型車是唐山軌道客車有限責(zé)任公司從德國西門子引進(jìn)的，引進(jìn)的原型車是西門子的 ICE3，技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)越 8000 萬人民幣，唐山軌道客車有限責(zé)任公司在 CRH3 型車的基礎(chǔ)上自主研發(fā)了速度等級為 300-350km/h 的 CRH3C 型動車組。

CRH5 型車是長春軌道客車股份有限公司從法國阿爾斯通引進(jìn)的，引進(jìn)的原型車是阿爾斯通的 Pendo LinoSM3，技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)越 9 億元人民幣，長春軌道客車股份有限公司在其基礎(chǔ)上研發(fā)了速度等級為 200-250km/h 的 CRH5A 型動車組。

通過對國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化和吸收，中國已完全掌握高速動車組的九大關(guān)鍵技術(shù)，并成功研制出 250km/h 和 350km/h 的高速動車組，特別是由青島四方股份有限公司自主研制的 CRH380AL 在京滬高鐵上跑出 486.1km/h 的運(yùn)營速度，更是標(biāo)志我國的高鐵技術(shù)已處于世界領(lǐng)先地位。

高鐵技術(shù)的引進(jìn)對我國高速動車組的成長起到了關(guān)鍵的作用，它不僅僅只是通過購買國外先進(jìn)車型，進(jìn)行國內(nèi)組裝，而是通過雙方對現(xiàn)有車型的重新設(shè)計，使中國企業(yè)獲得了高速列車的完整研發(fā)經(jīng)驗，構(gòu)建了系統(tǒng)化的研發(fā)平臺，培養(yǎng)了大批中國工程師和工人。此外，技術(shù)引進(jìn)的同時還引入了現(xiàn)代化的企業(yè)管理，打破了中國企業(yè)傳統(tǒng)的粗放式的制造過程，新引進(jìn)的車型倒逼國內(nèi)企業(yè)必須從動車的生產(chǎn)流程、質(zhì)量保障、物料供應(yīng)和操作規(guī)程等方面進(jìn)行全面學(xué)習(xí)，從而間接幫助中國軌道交通裝備制造企業(yè)完成了現(xiàn)代化的企業(yè)轉(zhuǎn)變。

3、自主創(chuàng)新期（2011 年—至今）

為解決我國在技術(shù)引進(jìn)時期造成的國內(nèi)動車組型號眾多，尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以及我國對新一代動車組在環(huán)保、節(jié)能、安全和全生命周期等方面提出了更高的要求[4]。2012 年，由中國鐵路總公司牽頭組織，正式開啟了我國新一代具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)動車組的研制，新一代標(biāo)準(zhǔn)動車組的研制旨在我國現(xiàn)有動車組運(yùn)用和研發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計一款全新的自主創(chuàng)新平臺，建立統(tǒng)一的中國動車組標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化動車組控制界面、提高旅客舒適度、提高列車的安全可靠性和實現(xiàn)不同主機(jī)廠生產(chǎn)車輛的互聯(lián)互通，便于各鐵路局的管理和維修，節(jié)約運(yùn)營成本[5]。

2015 年 6 月 30 日，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組正式下線。2017 年 7 月，兩列標(biāo)準(zhǔn)動車組在鄭徐高鐵實現(xiàn)了 420km/h 的交會和重聯(lián)運(yùn)行實驗，創(chuàng)造了實際運(yùn)營動車組的最高實驗速度。2017 年 6 月 25 日，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組正式被命名為“復(fù)興號”，并投入京滬高鐵運(yùn)營，運(yùn)行時速為 350km/h。

“復(fù)興號”的研制成功并不是我國在高速動車組領(lǐng)域的終點，而是新時期我國在高速動車領(lǐng)域的起點，標(biāo)志著我國已完全具有自主研發(fā)新一代高速動車組的能力。面對新一代高速動車組的研發(fā)，我國的軌道交通裝備制造企業(yè)也已開始了新一輪的技術(shù)研發(fā)。

2016 年 5 月，株機(jī)廠和國防科技大學(xué)等高校合作，研發(fā)了世界上首款中低速磁懸浮列車，并于長沙磁懸浮快線上正式開始運(yùn)營。2019 年 5 月，時速 600 公里的高速磁懸浮樣車在中車青島四方股份有限公司下線，標(biāo)志著我國在高速磁懸浮領(lǐng)域取得重大突破，預(yù)計到2020 年，5 輛編組的時速 600 公里的高速磁懸浮工程樣車也將下線。此外，中國中車集團(tuán)也正在研發(fā)時速 400 公里的可變軌高速列車。

4、展望

隨著碳纖維復(fù)合材料、高速軸承和碳化硅等材料的不斷突破，以及 5G 技術(shù)、自動駕駛技術(shù)、智能化旅客服務(wù)和自動故障檢測及維修技術(shù)的不斷成熟，下一代高速動車組必定朝著智能化、高效化、綠色節(jié)能、低成本和新材料大規(guī)模應(yīng)用的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙薇. 我國高鐵動車組技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制研究[D]. 2016.

[2]路風(fēng). 沖破迷霧——揭開中國高鐵技術(shù)進(jìn)步之源[J]. 管理世界（09）.

[3]謝慶華. 淺談我國動車組的種類及發(fā)展歷程[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊， 2019（28）.

[4]申瑞源. 我國機(jī)車車輛技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 鐵道學(xué)報， 2019， 41（01）：42-48.

[5]胡亞東.? 堅持自主創(chuàng)新道路積極推進(jìn)中國標(biāo)準(zhǔn)動車組研制[J].? 中國鐵路， 2014（8）：1-5.

作者簡介：

劉方全（1994-05-06），男，漢族，碩士研究生，工程師助理.