高速铁路是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高铁上到底使用了哪些核心技术和核心材料，会带来哪些商机呢？小编为您盘点如下：

中国高铁

    高铁的核心技术有哪些？

    目前，中国大陆高速铁路运营里程居世界第一位，预计到2020年，高速铁路建设里程将超过1.8万公里，形成整体的高速铁路网。高速铁路的建设将带来巨大的商机。

    高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。下面请看高铁上的那些核心技术。

    世界上首条高铁

    世界上首条出现的高速铁路是日本的新干线，于1964年正式营运。日系新干线列车由川崎重工建造，行驶在东京－名古屋－京都－大阪的东海道新干线，营运速度每小时271公里，营运最高时速300公里。学校地址：陕西省渭南市国家高新技术开发区西新街与石泉路十字西200米（1路公交车终点站--渭南轨道交通运输学校下车即到）

    此后高铁技术得到各个国家的重视，高铁在世界各个城市遍地开花，缘起法国的TGV技术、缘起德国的ICE技术、缘起西班牙的Talgo技术以及得益于航空航天技术发展而诞生的磁悬浮技术都为高铁速度的提升探索了思路和方式。而中国研究的CRH技术是高铁科技领域的又一重大突破。本文就是向各位介绍CRH技术，而CRH技术正是高铁与普通铁路区分的关键技术因素之一。

    高铁动车的基本组成

    1.车体

    车体的作用是安装基础和承载骨架。现代动车组车体均采用整体承载的钢结构或者轻金属结构，以实现在最轻的自重下满足强度和刚度要求。

    2.转向架

    转向架有动力转向架和非动力转向架之分。其作用是承载、转向、减振、制动，动力转向架还具有驱动的功能。转向架由构架、悬挂装置、轮对轴箱装置和基础制动装置等组成。而动力转向架还有驱动装置。

    3.牵引传动控制系统

    作用是传递能量和运行控制。牵引传动系统主要是指列车的电气设备，分为传动电路系统、辅助电路系统和电子与控制电路系统。主传动电路系统主要包括主变压器、主变流器、牵引电机。辅助电路系统主要包括通风冷却装置、车内供电装置。

    4.制动装置

    该装置包括机械部分、空气管路部分和电气控制部分。制动方式有空气制动和电气制动，不同的制动方式有不同的制动装置。

    5.车端连接装置

    该装置包括各种车购缓冲装置、铰接装置和风挡等。作用是连接车辆成列及缓和纵向冲击。

    6.受流装置

    动车组均采用受电弓受流器。

    7.车辆内部设备和驾驶室设备

    这里面就是些类似于“家具”一样的东西了，如空调、灯、座椅等。

    CRH核心技术点

    动车本质上是人类科学技术水平的集中体现，里面的所有设备装置都是科技在铁路运输上的应用。所以谈到动车组的核心技术，很多都是在别的地方有应用的。

    动车组核心的核心是牵引传动系统

    我国动车组均采用交直交传动，接触网上的交流电经过受电弓和变压器之后，被整流成直流，再逆变成交流通入异步牵引电机。

    弓网关系

    高速列车在运行的时候，列车速度越高，受电弓与接触网的良好接触就越难实现，这就是弓网关系。

    轮轨关系（转向架）

    高速下，轮对与钢轨之间的蠕滑、轮轨动力学、运动稳定性、曲线通过性能，这些基本上可以归纳到转向架中。

    变流技术

    要实现整流和逆变最根本的是器件，所以动车的运行必须要大功率的可控器件。其中以IGBT为代表。其次，逆变器和整流器的拓扑结构决定了输出的性能。再者，整流器和逆变器的控制技术也非常重要，而且控制技术牵涉到整车的运行策略和工况，难度非常高。

    牵引电机控制技术

    对牵引电机的控制一般是将逆变器和电机作为整体进行控制的，现在最成熟的两种控制方法一个是矢量控制一个是直接转矩控制。在具体的控制方法中，还有很多实现上的困难。在其中，会添加一些技术，比如无传感器技术，非线性解耦等。

    再生制动

    再生制动是一种非常环保的制动技术，它利用列车的动能发电，将电能返送到电网中去。再生制动技术本质上是控制技术，它不需要额外的主电气设备，它只是将电动机作为发电机，逆变器作为整流器，整流器作为逆变器，参照上图。再生制动技术中最主要的，是如何保证返送回电网的电能的质量。

    网络控制系统和列车运行系统

    动车组通常动力较为分散，设备都分布在不同的车厢上，在高速运行中，如何使设备协调工作，消除延时，这个是网络控制系统解决的。其中涉及到信号传输、通信协议、车载计算机等技术。

    至于列车运行系统主要针对外部和列车的协调。这其中包括区间闭塞技术、无线通信技术。

    辅助供电系统

    这段不多说，详情见目前火车是如何供电的。

    动车组CRH和和谐电HXD系列。动车组的牵引供电系统由接触网经受电弓到牵引变压器，牵引变压器变压后到牵引整流器，然后是牵引逆变器，最后到牵引电机。这是牵引供电系统。而车厢内照明、空气制动机和列车控制系统供电来源是由辅助变流器得到，在变压器后面有另一个绕组接出，接上辅助变流器。而控制电路和照明供电有专门的蓄电池备用。

   材料技术

    车窗、车体、转向架、轮对、闸瓦都需要材料技术的支撑。这个无需赘言。

    此外，高铁和普通铁路还有很大差别。

    1.高速铁路使用无砟轨道（在中国是设计时速超过250km/h的高速铁路使用无渣轨道，设计时速200-250km/h的客运专线很多使用的是有砟轨道）。

    普通铁路轨道是在小块石头堆砌的基础上，再铺设枕木或水泥枕木，被称为有砟轨道。京沪高铁用的是无砟轨道，路基不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上，整条线路水平误差不超过0.1毫米。在轨道方面，大量采用长距离无缝钢轨。也就是在高铁上几乎听不到传统火车的哐当哐当的声音。没有了钢轨接缝，对于列车速度的提高也有帮助。而且道岔都采用高速可动心道岔。其通过速度比普通道岔高很多。且高速铁路线路弯道更少，火车尽可能的是直线。（需要说明的是无砟轨道的技术仅日本和德国拥有，中国缺乏轨道板制造技术，遂选择引进外国技术及自主研发。）

    2.高速铁路使用的列车是动力分散式动车组。

    动力分布式列车是铁路列车的一种和动力集中式相对的牵引方式，特点是动力来源分散在列车各个车厢上的发动机，而不是集中在机车上，中国的“和谐号”动车组是以架空电缆方式提供电力来驱动牵引电动机的电力动车组。而普通列车是由火车头牵引的，这是动力集中式的牵引方式。

    3.信号控制系统不同。

    中国列车控制系统，简称CTCS，是中国铁路参照欧洲列车控制系统，并结合中国国情构建的技术体系。使用数字控制信号，比传统的模拟信号更加的精确和稳定，确保列车运行安全。

    4.定价和定位不同。

    需要注意的是磁悬浮列车也属于高速铁路的一种。

    高速铁路用材料有哪些？

    铁道车辆（车体、转向架、车辆内装及设备）

    轮-轨、受电弓滑板、制动摩擦、路基等，高速需要大的动力，导致更大的振动。

    为满足节能、安全、环保、舒适目标，对于高速铁路用材料的要求：轻质高强、隔振减振、高铁轻量化材料、不锈钢和铝合金。

    车体

    与普通钢相比，不锈钢减重40%。

    不锈钢车体不易解决车体气密性问题，只用于制造时速200公里级的车体。

    由于铝合金比强度高，特别是大型空心薄壁铝材轧制技术的完善，成为高速列车车体最理想的材料。

    铝合金车体的发展

    轻量化车体用中空双表面大型铝合金挤压型材中空双表面大型铝合金挤压型材，可大幅度减少焊接工作量，简化车辆的制造工艺。

    日本新干线选用的铝合金大体上有：Al-Mg  系合金、Al-Mg-Si  系合金，Al-Zn-Mg 系合金。如系合金。如5083 、7003  等牌号的铝合金。

    由于车辆轻量化的要求越来越高，于是人们把目光注视到复合材料上来。

    复合材料车体的发展

    意大利 ETR500 高速列车的车头前突部分采用的是芳纶纤维增强环氧树脂的 FRP，用这种材料模型成型的符合空气动力学线型要求的车头，具有优异的抗冲击能力，当列车以 300 km/h 速度行驶时有很好的尺寸稳定性。

    法国国营铁路公司（SNCF）认为对于未来的 TGV 高速列车，考虑到迫切需要进一步减轻车体质量，采用法国国营铁路公司（SNCF）认为对于未来的 TGV 高速列车，考虑到迫切需要进一步减轻车体质量，采用碳和玻璃纤维强化环氧脂包覆发泡蜂窝材料芯碳和玻璃纤维强化环氧树脂包覆发泡蜂窝材料芯，制造双层挂车，并进行线路运行试验，对其耐火性、抗冲击强度等进行运行测试，结果表明：

    复合材料车体的制造工艺是有效的，它比铝制或钢制车体的强度大，用碳纤维复材预计可比铝制车的质量减少25 %；

    复合材料车体在振动性能、透声性能和绝热性能方面的优点，提高了车体的舒适性。

    转向架

    能相对车体回转的一种装置，起支承车体、转向和制动的作用，并保证机车车辆在轨道上安全平稳地运行。

    转向架的构架是特别重要的高强度部件，关系到整个车辆安全性。转向架必须满足安全、运行舒适度以及耐磨损、易检修等要求。

    多采用优质碳素钢、低合金低碳高强度钢、耐候钢制造的构架。近来研究热点为高分子复合材料和铝合金制造的构架。

    德国开发了世界上第一个纤复合材料的转向架构架，并过了静态模拟实验、耐久试验、运行试验，运营了 100多万km后检测未现任何损坏、磨损或撕裂。

    车辆内装及设备

    车辆内装及设备主要有装饰板、厕所、盟洗室、座椅及水箱等， 应以铝合金和高分子材料为主， 如装饰板采用铝合金上叠合一层不燃性的纤维增强塑料， 厕所、盟洗室、座椅及水箱还要考虑到卫生和耐腐蚀性， 也以不燃性的为佳。

    轮 轮 -  轨材料

    轮- 轴

    当列车的时速达到300公里时，高速列车车轮的杂质含量必须严格控制。在钢铁冶炼的时候，就必须要求车轮钢当列车的时速达到300公里时，高速列车车轮的杂质含量必须严格控制。在钢铁冶炼的时候，就必须要求车轮钢杂质含量极低且分布均匀。由于车轮不过关，曾经导致德国高速列车脱轨，人员伤亡。车轴是空心轴，列车所有的重量都压在车轴上，技术虽然不是特别尖端，但批量生产的时候单件产品质量控制必须非常严格。

    钢轨

    就线路而言， 高速铁路区别于一般铁路最主要的特点是曲率半径大、应变速率高、轴重轻和牵引力大， 钢轨的磨耗较小， 疲劳损伤相对突出， 因此对钢轨材料的选择要求较高。

    对于钢轨材料而言， 欧洲铁路一直在合金钢轨上进行研究，如非热处理的Cr-Mo。合金钢轨除了有较高的循环软化抗力外，也有较好的抵抗短波磨损的能力， 是今后钢轨材料的重点选择对象之一。

    此外， 还应从钢轨钢的 强韧化 和 纯净化方面进行努力， 大力发展全长热处理钢轨、稀土钢轨和降噪降振新钢轨。

    接触网导线材料

    高速列车通常采用电力牵引。需要保证接触网导线与受电弓滑板之间在高速运行时具有良好的受流性能，目前高速铁路研究开发了铜合金导线，主要品种有高速列车通常采用电力牵引。需要保证接触网导线与受电弓滑板之间在高速运行时具有良好的受流性能，目前高速铁路研究开发了铜合金导线，主要品种有 铜银合金导线 、 铜镉合金 及 铜锡合金导线等。

    随着车速进一步提高，导线材料已由 单一材料 向 复合材料的方向发展，其中一个品种是 钢芯铜皮的铜— 钢复合材料 。

    受电弓滑板材料

    受电弓滑板是机车供电系统中的重要集电元件， 高速运行的电力机车上的滑板一旦失效， 将严重危及行车安全， 因此要求它的使用必须经济安全， 既对接触网导线磨耗小， 自身有足够的使用寿命， 又不影响弓网关系。

    目前， 国内外研究的浸金属碳滑板已步入了实用化的阶段，它主要是利用了碳滑板材料的多孔性质， 将熔融的铜或铜合金等高导电性金属， 在高温高压下浸入到碳滑板基体中去， 使它既有碳材料的自润滑和抗电弧性能， 又具备金属材料的集电、强度高、抗弹撞击力强的特点， 成为最理想的滑板材料。

    与此同时， 还应加强 碳纤维一金属复合材料滑板的研究， 这种滑板在集电、润滑、抗撞击性能方面都会超过现有的的研究， 这种滑板在集电、润滑、抗撞击性能方面都会超过现有的金属滑板、碳滑板、浸金属碳滑板和粉末冶金滑板金属滑板、碳滑板、浸金属碳滑板和粉末冶金滑板 , 其应用前景十分广阔。

    无砟轨道系统

    板式无砟轨道是由长钢轨、扣件系统、轨道板、水泥沥青砂浆、混凝土底座及凸形挡台组成长钢轨、扣件系统、轨道板、水泥沥青砂浆、混凝土底座及凸形挡台组成 的一种新型轨道结构。

    为了使板式轨道具有一定的弹性，并固定轨道结构的位置，在混凝土底座和轨道板之间，以及凸形挡台周围填充缓冲材料层，同时消除混凝土构件施工误差。

    作为缓冲充填材料，应既有一定的弹性，又有一定的强度，水泥砂浆强度足够高，但弹性不足，沥青弹性好，但强度低，受温度影响大，因此采用了将二者结合的水泥沥青砂浆，一般采用水泥、乳化沥青、砂及各种掺和料混合而成，通称作为缓冲充填材料，应既有一定的弹性，又有一定的强度，水泥砂浆强度足够高，但弹性不足，沥青弹性好，但强度低，受温度影响大，因此采用了将二者结合的水泥沥青砂浆，一般采用水泥、乳化沥青、砂及各种掺和料混合而成，通称CA 砂浆。

    铁路轨道扣件分类

    木制枕木扣件、水泥枕木扣件、高速铁路扣件系统

    每公里客运专线需要的扣件在6200-6600 套之间，以1.6万公里计算，高铁共需要万公里计算，高铁共需要9920-10560万套扣件，如果按照现在的万套扣件，如果按照现在的300元左右的价格，市场空间为元左右的价格，市场空间300亿元左右。

    高速铁路无砟轨道系统用高分子材料

    高铁铁轨所用到的高分子减振、降噪材料多达十几种。聚氨酯、碳纤维复合材料、热塑性弹性体、聚氯乙烯、硅橡胶、环氧树脂、丁基橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙胶等。

    CA 砂浆及专用沥青乳液

    微粒带正电荷；贮存稳定性好；配制砂浆外加水少，有利于防止砂浆泌水；与水泥、细骨料附着力好，可有效防止砂浆离析；抗冻性与耐候性好，有效延长了使用寿命。

    凸形挡台填充聚氨酯树脂

    粘度小，易于施工；防沉降效果好，具有较高的承载强度及韧性，抗冲击性能优秀，并拥有良好粘结强度，优异的抗疲劳性、耐热老化性及耐腐蚀性。

    聚脲弹性体涂层在高铁中的应用由于高铁采用无碴轨道，要求防护层不仅具有防水、防渗和抗裂等基本性能，还要能经受火车高速行驶带来的高速、重载、交变冲击等作用。聚脲涂层无接缝，粘结力强，真正做到了整体防水，同时还具有优异的耐磨性、抗冲击、抗开裂、耐紫外光和耐高低温性能，可满足高铁的特殊要求。

    PU 枕木

    PU枕木是一种玻纤增强的硬质PU微孔弹性体，具有比强度大、减震、降噪、耐电气绝缘、高耐久和环保等优良性能。在日本，塑料枕木的应用历史已超过25年，且已应用於新乾线高速列车的铁轨上。

    PU枕木目前已受到PU和铁路业界高度关注，是全球PU材料界研究的一个热点课题。根据国家发展高速铁路长远计划，为了适应高速列车提速要求，开发PU枕木以取代或部分取代混凝土枕木必将是未来发展趋势。按国外经验1km高速铁路需用1800根左右轨枕计，则7000km高速铁路PU枕木市场规模将达到500亿元，这无疑将给我国新型PU弹性体带来巨大市场空间。

    高铁会给我们带来什么投资机会？

    年均投资将达8000亿元，为高速铁路系统配套的化工材料将扮演越来越重要的角色。中国高速铁路这块大蛋糕吸引的不仅仅是中国企业，国外的供应商同样嗅到了商机。德国巴斯夫公司专门组建了高速铁路团队，向中国提供从防水材料

    到沙浆材料、从道碴胶到土工布胶、从外加剂到防腐剂、从涂料到地坪、从保温到吸音等系列解决方案。

    中国的高速铁路建设不仅仅给新材料企业带来了发展机会，同时也给新材料产业提出了更高的要求。用于高速铁路路基和轨道之间的减振材料中国的高速铁路建设不仅仅给新材料企业带来了发展机会，同时也给新材料产业提出了更高的要求。用于高速铁路路基和轨道之间的减振材料——聚酯聚醚弹性体，目前国内生产企业还不能满足需求，主要从国外进口。 而美国杜邦公司的聚酯聚醚弹性体材料售价在每吨10万元左右甚至更高。如果该材料实现国产化，价格可以降低一半。

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