我國機車牽引動力發(fā)展史及未來趨勢研究

伍賽特

(上海汽車集團股份有限公司，上海 200438)

0 前言

機車是鐵路運輸?shù)臓恳齽恿?，機車的基本構(gòu)造、功率等級、科技含量和性能特征，代表著鐵路現(xiàn)代化的水平。世界鐵路機車裝備的發(fā)展和進步，遵循同一個規(guī)律，即先有蒸汽機車，然后相繼制造出內(nèi)燃和電力機車。蒸汽、內(nèi)燃和電力機車的出現(xiàn)，代表著不同時期的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和工業(yè)制造水平。

1 我國內(nèi)燃機車及發(fā)展

內(nèi)燃機車是以內(nèi)燃機為動力源的機車，由于機車需要產(chǎn)生的功率較大，所以絕大多數(shù)的內(nèi)燃機車采用的動力源是柴油機[1]。從動力源(柴油機)發(fā)出的功率變成為能夠牽引列車的牽引力，中間須有一個傳動裝置。當(dāng)今世界內(nèi)燃機車的傳動裝置基本有三種類型，即機械傳動、電傳動和液力傳動。機械傳動方式弊端較多，20世紀(jì)70年代以后逐步被淘汰。電傳動方式又分為直-直傳動方式、交-直傳動方式和交-直-交傳動方式三種[2]。

液力傳動方式是用一套液力傳動裝置，將柴油機產(chǎn)生的功率分別傳至每個動輪車軸上的齒輪，以驅(qū)動動輪滾動。液力傳動裝置中最重要的元件是液力變扭器，是個箱形裝置，里面充滿工作油，當(dāng)柴油機高速旋轉(zhuǎn)時，帶動液力變扭器里的泵輪葉片旋轉(zhuǎn)，使工作油得到高壓、高速能量，再傳送給與機車動輪相連接的渦輪，產(chǎn)生牽引功率。

在機車內(nèi)燃化的初期，鐵道部發(fā)展內(nèi)燃機車的技術(shù)政策是“電傳動與液力傳動并舉”。因此，國內(nèi)各工廠在開發(fā)電傳機車的同時，也進行了液力傳動內(nèi)燃機車的開發(fā)研制。由于液力變扭器元件工藝水平要求較高，制造難度較大，所以國產(chǎn)液力傳動內(nèi)燃機車功率相對較小，不適用于貨運機型。我國此前生產(chǎn)的液力傳動內(nèi)燃機車全部是客運機車和調(diào)車機車。

液力傳動內(nèi)燃機車的優(yōu)點是，當(dāng)機車起動和加速時增力趨勢較為平緩，有利于降低列車的沖擊力。因此適用于牽引旅客列車。我國發(fā)展的東方紅1型、東方紅3型和北京型等液力傳動內(nèi)燃機車都是客運機車。我國從德國引進的NY5型、NY6型、NY7型內(nèi)燃機車都是客、貨運兩用機車，但在我國均被安排擔(dān)當(dāng)客運任務(wù)。我國生產(chǎn)的東方紅2型、東方紅5型都屬于定型的調(diào)車小運轉(zhuǎn)機車。

液力傳動內(nèi)燃機車的缺點是液力變扭器設(shè)計、制造工藝水平要求較高，制造和維修難度較大。特別是高速柴油機和較大功率的變扭器，制造和維修困難更大。這對于我國鐵路運輸形勢的適應(yīng)性值得研究。

2 我國電力機車及發(fā)展

電力機車是以外部電源、電力驅(qū)動的機車。1842年，蘇格蘭人戴維森制成了用電池供電的電力機車，但技術(shù)不過關(guān)，未能用于實際的牽引列車。1879年，德國人西門子成功制造出實際意義上的電力機車，標(biāo)志著電力機車的誕生。電力牽引的完整系統(tǒng)，包括外部電源、牽引變電所、接觸網(wǎng)及其支撐構(gòu)件、電力機車等。

外部電源經(jīng)變壓后將電能送至接觸網(wǎng)，電力機車的受電弓將接觸網(wǎng)上的電能吸收到機車上，通過控制電路送至牽引電動機，牽引電動機的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動機車動輪，產(chǎn)生牽引功率。

接觸網(wǎng)的電流制有直流和交流兩種。電力機車的傳動方式因電流制的不同而分為三種。直一直傳動電力機車采用直流制供電方式。牽引變電所的整流裝置將外部電源的三相交流電變成直流電后送到接觸網(wǎng)上，機車從接觸網(wǎng)接收直流電流并供給直流串勵牽引電動機。

這種制式缺點較多，一是接觸網(wǎng)電壓較低，接觸網(wǎng)導(dǎo)線要求相對較粗，消耗有色金屬較多；二是長距離直流輸電，電熱消耗大，效率低下。這種制式出現(xiàn)于電氣化鐵路的前期，蘇聯(lián)和東歐些國家在20世紀(jì)50～70年代曾采用這種制式，后來逐步改造成交流供電方式。

交一直傳動電力機車采用交流制供電方式。牽引變電所將外部電源的三相高壓電流改變成25 kV工業(yè)頻率的單相交流電后送到接觸網(wǎng)上，由機車上的受電弓將接觸網(wǎng)上的交流電接收后通過主變壓器變成直流電，然后將直流電流送到直流牽引電動機產(chǎn)生牽引功率。此種制式由于提高了接觸網(wǎng)的電壓，電熱耗損下降，導(dǎo)線直徑相對較小，可以減少投資和電熱消耗。世界多數(shù)國家(包括我國)基本都采用這種制式。

交一直一交傳動電力機車采用的是無整流子的交流牽引電動機，具有牽引性能優(yōu)異、可靠性高、節(jié)能效益好、全壽命、低成本等優(yōu)點。我國和諧系列大功率交流傳動電力機車采用的就是這種先進技術(shù)。

3 機車牽引動力發(fā)展史

3.1 機車內(nèi)燃化、電力化

20世紀(jì)70年代，我國開發(fā)生產(chǎn)的人民型(客運)、前進型(貨運)蒸汽機車在功率等級和運用性能等方面均達到了蒸汽機車的世界級水平。但是蒸汽機車在構(gòu)造和運用適應(yīng)性方面的缺陷，注定擔(dān)負不了國家建設(shè)時期賦予鐵路的運輸任務(wù)。因此，我國不失時機地開始發(fā)展內(nèi)燃、電力機車，以性能更加優(yōu)越的內(nèi)燃機車、電力機車牽引取代蒸汽機車，是中國鐵路發(fā)展的必經(jīng)之路。

在機車內(nèi)燃化、電力化的進程中。鐵道部工業(yè)管理部門和各機車工廠做出了極大的努力，研發(fā)出一系列內(nèi)燃、電力機車，基本上滿足了運輸?shù)男枰?，為國家?jīng)濟社會的發(fā)展作出了貢獻。但是機車內(nèi)燃化、電力化的道路并不平順，作為正在延續(xù)的牽引動力改革，客觀認(rèn)真地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，無疑是有益和必要的。

中國牽引動力改革啟動時間并不算晚，但完成時間與其他國家相比滯后很多，其原因比較復(fù)雜，有客觀方面的，也有主觀方面的。

客觀方面的原因是整個國家工業(yè)基礎(chǔ)落后、底子薄、起點低、從無到有、白手起家，因此我國機車設(shè)計水平和制造能力相對較低，所開發(fā)出來的樣車因故障較多而不能長時間正常投入運用，也不能及時地投入批量生產(chǎn)。1958年研制成功的巨龍型內(nèi)燃機車，直到1964年才定型為東風(fēng)型投入運營，成熟期長達7年。1985年成功制成東風(fēng)4B型時，質(zhì)量才算穩(wěn)定。1984年研制成功的東風(fēng)8型內(nèi)燃機車，投入運營后故障較多，經(jīng)過不斷改造，直到1995年定型為東風(fēng)8B型內(nèi)燃機車以后才正常投入運營，成熟期長達11年。1958年研制成功的6Y1型電力機車，先后經(jīng)過三次較大規(guī)模的技術(shù)改造，1980定型為韶山1型電力機車，成熟期長達22年。其他型號的內(nèi)燃機車、電力機車也都有不同程度的成熟期。由此可知，每開發(fā)一種新型機車，都需要頻繁的技術(shù)改造和數(shù)年不等的成熟期，必然導(dǎo)致內(nèi)燃化、電力化時間的延長。

主觀方面的原因如下：主要表現(xiàn)于發(fā)展政策的保守和技術(shù)政策的封閉。在機車的設(shè)計理念和制造工藝水平等方面我國與發(fā)達國家相比存在著不小的差距。例如，1984—1986年從美國進口的ND5型內(nèi)燃機車，不論在可靠性或牽引、運用性能方面，都優(yōu)于當(dāng)時的國產(chǎn)內(nèi)燃機車。

3.2 內(nèi)燃機車、電力機車型號繁多

(1)早在2004年以前，我國的機車制造業(yè)已經(jīng)形成了“大而全”和“小而全”的布局，不可能做到專業(yè)化生產(chǎn)、規(guī)?；?jīng)營的機制，也很難實現(xiàn)裝備水平和工業(yè)水平的快速提升。

(2)由于沒有做到“四化”(標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、信息化)，同一型號的機車在不同工廠生產(chǎn)，差別很大，使部件不能通用，不能互換。

(3)由于制造質(zhì)量問題較多，機車不斷進行改造，延長了定型和使用的時間。

(4)由于機型不簡統(tǒng)，造成配件繁雜，工裝多樣，機車運用、檢修負擔(dān)加重，成本加大。

(5)由于制式太多，給人員培訓(xùn)帶來困難，對安全帶來隱患。

為什么在牽引動力改革中，內(nèi)燃機車、電力機車的型號如此繁多，主要原因是所屬機車工廠較多，每個工廠都要為創(chuàng)造自己的品牌產(chǎn)品而求得生存。在這種情況下，如果工廠管理部門能夠建立起發(fā)展內(nèi)燃、電力機車的系列產(chǎn)品目錄和每種機車的制造標(biāo)準(zhǔn)，組織相關(guān)工廠分工承擔(dān)生產(chǎn)任務(wù)，機型繁多的情況有可能減輕。機型繁多深層次的原因可能與鐵路機車工業(yè)的體制有關(guān)。1998年以前，中國鐵路機車車輛工業(yè)總公司及其所屬工廠均為鐵道部的下屬機構(gòu)，機車車輛產(chǎn)品屬于自產(chǎn)自用，包產(chǎn)包銷，很難形成剛性的市場機制。在此期間，工業(yè)部門在開發(fā)新型機車時，也曾征求使用部門的意見，但不是市場制約關(guān)系。更為重要的是，不斷增長的運輸任務(wù)急需大量的內(nèi)燃、電力機車，即便這些機車的性能和功率等級不夠理想，運輸部門還是不得不接受這個現(xiàn)實。

3.3 電力機車發(fā)展速度緩慢

電力機車發(fā)展緩慢是因為電氣化鐵路建設(shè)的滯后。牽引動力改革初期，國家經(jīng)濟實力不夠雄厚，加之大慶油田大規(guī)模開采石油的影響，致使國家修建電氣化鐵路的積極性不高。1965年，鐵道部曾提出，牽引動力改革需要裁員“內(nèi)燃、電力并舉，以內(nèi)燃為主”的方針，說明了當(dāng)時鐵道部對發(fā)展電氣化鐵路的態(tài)度。電力牽引優(yōu)勢的發(fā)揮使運輸管理人員產(chǎn)生出另一種傾向，即片面地突出了電力機車爬坡能力較好，適應(yīng)山區(qū)鐵路的特點。

其實，電力牽引先上山區(qū)或先上平原，本不應(yīng)該成為爭論的課題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)路網(wǎng)運輸?shù)男枰鞒鲆?guī)劃和安排。實際上，這些爭論延誤了鐵路電氣化的時機。對于一條具體的線路，電力牽引與內(nèi)燃牽引相比，運輸能力將由許多因素決定，其中最主要的是牽引動力，因為電力機車功率大、性能優(yōu)越是最大的優(yōu)勢。關(guān)于設(shè)備檢修對通過能力的影響，對于電氣化大運量通道，除了接觸網(wǎng)以外，還有線路、(包括大型養(yǎng)路機械作業(yè))、橋梁、通信、信號等，現(xiàn)代化管理會將這些檢修作業(yè)適當(dāng)安排，制定一個統(tǒng)一的檢修天窗，把影響通過能力的因素控制在最小的范圍。目前，電力牽引得到了充分發(fā)展，電力機車的功率和現(xiàn)代化水平不斷提升。

4 交流傳動機車的研制

交流傳動技術(shù)包括交-直-交傳動和交一交傳動(沒有中間直流環(huán)節(jié)的直接變頻的交流傳動)技術(shù)；目前世界上廣泛采用的是交-直-交傳動技術(shù)，所以目前所稱交流傳動即為交-直-交傳動。

交流傳動機車包括交流傳動電力機車和交流傳動內(nèi)燃機車，近代動車組的動力車也基本上采用交-直-交傳動方式。

4.1 交流傳動的控制技術(shù)

交流傳動的核心技術(shù)是逆變裝置及其控制系統(tǒng)。逆變裝置是以晶閘管為核心，形成對電力處理的電力電子技術(shù)。它的成品器件包括GTO、GTR、IGBT、IGCT等。

(1)GTO是晶閘管(Gate Turn-Off Thyristor)的英文縮寫。它是一種高電壓、大電流雙極型、全控型器件，與普通晶閘管的最大區(qū)別是可以通過向門極施加負脈沖電流進行關(guān)斷。開發(fā)GTO的主要目標(biāo)是提高最大可關(guān)斷電流，縮短關(guān)斷電流時間[3-4]。

(2)GTR是巨型晶體管(Giant Transistor)的英文縮寫。它是雙極型全控器件，經(jīng)歷了雙極晶體管(BJT)，達林頓管和GTR模塊等發(fā)展階段。GTR模塊是將GTR管芯、續(xù)流二極管管芯以及輔助元件組裝成一個功能單元，然后根據(jù)不同用途將幾個單元組裝在塑料樹脂殼內(nèi)。

(3)IGBT是絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor)的英文縮寫。它是構(gòu)成逆變器的一種電力半導(dǎo)體開關(guān)器件，它可以阻斷高的反向電壓，是一種電壓驅(qū)動型開關(guān)器件，很小的驅(qū)動功率可使器件導(dǎo)通，并維持很低的通態(tài)電阻，因此提高了開關(guān)頻率，由此減小輸出波形畸變，并降低噪聲。

(4)IGCT是集成式門集換流晶體管(Integrated Gate Commutated Thyristor)的英文縮寫。它是最近幾年由ABB公司研制的一種新型電力半導(dǎo)體器件，它集GTO和IGBT兩種器件的優(yōu)勢于一身，并克服了GTO和IGBT兩種器件的缺點，其內(nèi)部還包括了使功率器件能可靠工作的電路，易于在中等電壓環(huán)境中使用。這種器件是將上千個功率開關(guān)單元集成在一個改進的GTO晶閘管中，而各單元又可快速同時開關(guān)。此外，它還保留了晶閘管所固有的低通態(tài)和斷態(tài)損耗這一特性。

以上四種器件的使用經(jīng)歷和發(fā)展階段。IGBT兼有場效晶體管(MOSFET)的快速響應(yīng)，高輸入阻抗和GTR的低通態(tài)壓降、高電流密度的特性，是一種新型低功率驅(qū)動的大功率器件，所以至今仍被世界廣泛采用。目前IGCT開始進入實用階段。IGCT器件既具有IGBT器件的開關(guān)特性，同時又具有器件的導(dǎo)通特性，而且相對于GTO和IGBT制造成本較低。正因為具備這些優(yōu)點，預(yù)計今后IGCT會在更多的工業(yè)和牽引領(lǐng)域中發(fā)揮其作用。

4.2 機車交流傳動技術(shù)制式的選擇

(1)主電路形式。交流傳動機車主電路主要有電壓型和電流型兩種制式，我國選擇的是電壓型制式。

(2)牽引電動機。牽引電動機主要有同步電機和異步電機兩種，我國將采用感應(yīng)式異步牽引電動機，由此帶來以下優(yōu)點：

a)異步牽引電動機沒有換向器和電刷，轉(zhuǎn)速可大幅度提高。在相同的安裝條件下，比直流牽引電動機具有更大的功率和牽引力。b)異步牽引電動機結(jié)構(gòu)簡單，故障率低[5-6]、維修方便，大修間的走行公里可明顯延長。c)異步牽引電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，配合先進的控制技術(shù)，可使輪軌間黏著系數(shù)的利用顯著提高。d)機車總效率高，適用性強，既可滿足貨運較大的起動牽引力，又可在客運機車上充分發(fā)揮功率。e)電機質(zhì)量輕，機車曲線通過時具有較好的動力學(xué)性能。

(3)牽引電動機驅(qū)動控制方式

由一臺逆變器向一臺牽引電動機供電，并由一臺微機進行實時控制的單電機獨立驅(qū)動控制稱作“軸控方式”；由一臺逆變器驅(qū)動三臺牽引電動機的稱作“架控方式”。軸控方式比架控方式具有更多的優(yōu)點，我國機車采用的是軸控方式。

(4)系統(tǒng)控制技術(shù)。異步電動機控制策略有三個過程：轉(zhuǎn)差電流控制、磁場定向控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。

最新的直接轉(zhuǎn)矩控制基于定子磁場方向，數(shù)學(xué)模型簡單，具有更優(yōu)良的動、靜態(tài)性能，對于提高整個機車的牽引、制動性能優(yōu)勢明顯[7]。

4.3 交流傳動機車的優(yōu)點

機車交-直-交傳動是機車技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑，它是以高科技控制手段實現(xiàn)牽引電動機的交流制式工作。與傳統(tǒng)的交-直傳動相比，具有許多優(yōu)點：

(1)由于采用了異步交流電動機，取消了所有直流開關(guān)裝置部件(用于制動、牽引和換向的接觸器)連同相關(guān)的配置和控制相互聯(lián)鎖的電器，而這些被取消的部件正是存在可靠性差和維修頻率高的弊端。

(2)可以減少電動機的維修和延長機車維修間隔。交流牽引電動機由于沒有電刷和換向器以及不需要電樞的耐高壓檢驗，因此比直流電動機更可靠，幾乎不需要維修。

(3)可提高有效的黏著，利用黏著條件和改善黏著控制。通過改善黏著和防止打滑特性而得到更高的輪周牽引力，可為每個動軸提供更大的功率，從而較容易地研制大功率機車。

(4)可擴大動力制動速度范圍和盡可能提高動力制動力等級。這樣可以減少空氣制動機的使用，這對于牽引重載列車實行周期制動的區(qū)段，可大大提高安全運行的可靠性。

(5)可在相同功率等級的條件下減輕電動機的質(zhì)量和減小尺寸(提高功率密度)。從機車生產(chǎn)(成本/效益)的觀點看，以上優(yōu)點中最突出的是有效黏著利用的提高和功率密度的提高，使轉(zhuǎn)向架上可裝用更大功率的牽引電動機。

4.4 交流傳動電力機車的研制

交流傳動電力機車是指由交流電網(wǎng)供電，由整流器整流成直流電，再逆變成可以變頻的交流電流送給交流牽引電動機，驅(qū)動機車動輪產(chǎn)生機車牽引力。

20世紀(jì)90年代開始，世界發(fā)達國家已停止生產(chǎn)整流器式(即交-直傳動)電力機車，只生產(chǎn)交-直-交傳動電力機車。基于前述的交流傳動的諸多優(yōu)點，我國今后研制的電力機車和電動車組，也應(yīng)該緊跟世界技術(shù)發(fā)展的形勢，以交-直-交傳動的電力機車和動車組為發(fā)展方向[8]。

5 和諧型機車及其技術(shù)優(yōu)勢

和諧型機車是近年來重點發(fā)展的機車車型，在功率等級、科技含量、運用性能和效率環(huán)保等方面都達到了當(dāng)今世界一流的水平，其先進性和技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在如下方面：

(1)采用當(dāng)今世界上最先進的交-直-交傳動方式。由于在相同功率條件下交流電動機的體積小于直流電動機較多，因此，可在相同轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)條件下裝用更大的牽引電動機，從而提高機車的持續(xù)功率。交流電動機取消了所有直流開關(guān)裝置部件，而這些被取消的部件存在可靠性差和維修頻率高的弊端，因此，和諧型機車是故障率較低、可靠性相對較好的機車。

(2)機車部件采用成熟的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計，造就了優(yōu)良的機車性能。

(3)采用分布式微機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了邏輯控制和自診斷功能。

(4)機車牽引傳動控制(包括限流控制、逆變控制和防空轉(zhuǎn)/防滑行控制、安全保護)實行獨立控制方式。

(5)機車采用IGBT逆變技術(shù)，單軸功率可達到1 200 kW～1 600 kW。

(6)采用滾動抱軸式電機懸掛、異步牽引電動機，機車具有高黏著、高安全和運行平穩(wěn)性。

(7)電力機車采用再生制動系統(tǒng)，可顯著提高動力制動力和制動功率，同時將交通運輸業(yè)變成節(jié)能環(huán)保型。

(8)和諧系列內(nèi)燃機車采用了北美鐵路協(xié)會(AAR)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和GE、EMD公司的內(nèi)燃機車新技術(shù)，使柴油機的功率及效率得到充分發(fā)揮，電氣與主機之間的配合，以及變流系統(tǒng)的可靠性等，都達到了當(dāng)代內(nèi)燃機車的最高水平。

在研制過程中本著“高起點、高標(biāo)準(zhǔn)、造精品車”的目標(biāo)，大量采用國內(nèi)外成熟、先進、可靠的技術(shù)[9]，并且采用了三維設(shè)計，極大地促進了設(shè)計質(zhì)量和工藝水平的提升。

6 機車牽引動力發(fā)展趨勢研究

鐵路跨越式發(fā)展的核心是發(fā)展生產(chǎn)力，關(guān)鍵問題有兩個：一是能力，二是裝備。應(yīng)該說，多年來，我國鐵路技術(shù)裝備進步很大，為鐵路發(fā)展[10-11]，特別是為前四次大提速作出了重大貢獻。但與發(fā)達國家相比，仍存在較大差距。在高速、重載等方面，特別是核心技術(shù)的差距應(yīng)該是在20年～30年。實現(xiàn)技術(shù)裝備四化，即標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、信息化。鐵路技術(shù)裝備要達到國際先進設(shè)計制造水平，必須堅持標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、信息化。

(1)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品設(shè)計、制造和檢驗的依據(jù)，沒有先進的標(biāo)準(zhǔn)就沒有先進的產(chǎn)品。要提高機車車輛技術(shù)水平，必須做好兩方面的工作：第一，必須大力采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外的先進標(biāo)準(zhǔn)。通過采標(biāo)，使我國企業(yè)按照國際和國內(nèi)外先進標(biāo)準(zhǔn)組織機車車輛產(chǎn)品的生產(chǎn)，技術(shù)上盡快達到國際先進水平。第二，建立完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。

(2)實現(xiàn)系列化。既要形成符合我國鐵路實際需要的系列產(chǎn)品，又要運用系統(tǒng)論的觀點對每個產(chǎn)品進行系統(tǒng)優(yōu)化，實現(xiàn)產(chǎn)品整體功能最佳[12]。目前我國機車車輛型號既多又復(fù)雜，大部分是重復(fù)開發(fā)。就某一產(chǎn)品而言，又缺乏整體優(yōu)化，產(chǎn)品的整體功能不能實現(xiàn)最優(yōu)[13]。發(fā)達國家鐵路機車車輛具有明顯的系列化特征，例如，日本新干線、法國TGV、德國ICE等，集中發(fā)展幾種主力車型．且各類車型技術(shù)經(jīng)濟特征明顯。

(3)實現(xiàn)模塊化。優(yōu)化設(shè)計，將產(chǎn)品部件功能特征分解成相對獨立的功能單元，做到模塊化組裝，實現(xiàn)換件維修。實現(xiàn)模塊化就能夠保證部件的互換性，有利于提高產(chǎn)品的可靠性，也是降低配件儲量、減少資金占用，推行修程、修制改革的一個重要條件。如電力機車變流機組做到了模塊化產(chǎn)品，那么同一牽引功率等級的機車，無論是客運還是貨運，都可以使用這個機組，只需要改變控制程序就可以了。

(4)實現(xiàn)信息化。充分運用信息技術(shù)，提高裝備的自動化和信息化水平。將控制指令、狀態(tài)檢測、故障監(jiān)測等信息采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實時傳輸給微機控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)鐵路技術(shù)裝備的信息化，以達到資源共享，提高運輸安全的可控性。例如，將機車車輛的狀態(tài)檢測、監(jiān)測的信息及時傳送到維修管理部門和調(diào)度部門，有針對性地制定扣車的維修計劃，實現(xiàn)資源共享。

在較長的時間里，由于技術(shù)裝備的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、信息化程度不高，還導(dǎo)致資源不易優(yōu)化配置，結(jié)構(gòu)匹配不強，科技含量不高、等級管理難度大等問題，還給運用、維修部門增加了很多負擔(dān)。

未來，鐵路裝備現(xiàn)代化的具體實施方案主要如下：①瞄準(zhǔn)世界鐵路技術(shù)裝備制高點，鎖定當(dāng)今國際上最先進、最成熟、最可靠的技術(shù)，進行引進、消化、吸收、再創(chuàng)新；②以鐵道部為主導(dǎo)，以國內(nèi)企業(yè)為主體，以掌握核心技術(shù)為目標(biāo)，實現(xiàn)先進技術(shù)的引進和轉(zhuǎn)讓；③利用我國鐵路巨大的市場，聯(lián)合國內(nèi)外科研、設(shè)計、制造企業(yè)實現(xiàn)低成本引進；④在已有技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，堅持原始創(chuàng)新、繼承創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新相結(jié)合，著力提高國內(nèi)企業(yè)的創(chuàng)新能力，扶持國內(nèi)民族工業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)本土化生產(chǎn)，打造中國名牌；⑤實現(xiàn)我國鐵路技術(shù)裝備水平的快速提升、運輸能力的快速擴充、以適應(yīng)經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展對鐵路運輸?shù)钠惹幸骩14-15]。

7 結(jié)論

鐵路運輸是我國重要的陸用運輸方式，機車是實現(xiàn)鐵路牽引的核心設(shè)備，因此針對機車開展的研究及試驗有著格外重要的意義。近年來，我國機車牽引動力的技術(shù)水平相比之前已有了大幅提升。以和諧型機車為例，其具有超大功率和優(yōu)良運用性能，顯著地提升了我國機車牽引動力的現(xiàn)代化水平，為提高客貨運輸能力和效率效益改善了條件。