中国高速铁路自主创新体系

中国高速铁路技术体系

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

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

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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200～250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

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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/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》、《站细》、 《段细》等规章制度，加强人员培训，保证提速顺利实施。

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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，

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特别是为了控制工后沉降、节约土地，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。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CRTSⅠ、CRTSⅡ、CRTSⅢ和CRTSⅣ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CRTSⅠ型无碴轨道；武广客运

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专线采用CRTSⅡ型无碴轨道；郑西客运专线采用CRTSⅢ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。

Ⅲ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。

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，3×

16根斜拉索

主梁：三片主桁，桁宽2×15m

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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：

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接触网采用简单链形悬挂，H形钢柱，绝缘爬距

1400mm。

接触导线：150mm2铜合金，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（Ｂ）「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

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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500～3000Hz的频率，以60～300bit/s的速度，反复传输40～60bit的数据。

法国UM2000+TVM430系统：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+TVM430三种高速列

控系统均采用大量专有技术，技术平台不开放。

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-R无线传输方式的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CTCS3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-R无线通信传输列控信息，主要由车载

ATP、无线闭塞中心RBC、微机联锁、调度集中CTC、应答器、

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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CTCS3列控技术体系。

CTCS2列控系统主要用于200～250km/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、ZPW2000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-R用于无线通信。

通过在时速300公里和200公里跨线列车上装备CTCS2和

CTCS3车载系统，实现高速列车的跨线运行。

CTCS2运行示意图: CTCS2列控系统通过 ZPW2000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。

CTCS3系统设备结构: CTCS3在CTCS2基础上，地面增加了

无线闭塞中心RBC，车载ATP集成了CTCS2模块，增加了无线接收模块。

CTCS3高速动车组运行示意图

CTCS3列控系统基于GSM-R无线通信传输列控信息，其中的

CTCS2功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。

CTCS3列控系统中的RBC通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

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备控制列车安全运行。

高速动车组下到200～250km/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控制方式，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CTCS2方式运行。

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

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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、GSM-R

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。

ZPW2000轨道电路、列控地面的应答器设备等已实现了国产

化；

CTCS3中的列控车载设备、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-R核心网、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

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国外先进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；编组灵活

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、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

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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

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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。

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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，同时，时速300公里及以上的高速客运专线与时速200～250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。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。