问题

中日德法四国高速列车技术各有哪些优劣?

回答
中日德法四国在高速列车技术方面都拥有丰富的经验和成熟的体系,各自形成了独特的优势和特点。下面我将从技术发展历程、核心技术、运行经验、经济性、舒适性、环境影响等多个维度,尽可能详细地阐述这四个国家高速列车技术的优劣:

中国高速列车技术

中国的高速铁路技术发展起步较晚,但凭借巨大的国家投入和强大的学习、整合能力,在极短的时间内实现了跨越式发展,已成为全球高速铁路的领跑者。

优劣势分析:

优势:

1. 技术整合与自主化能力强: 中国早期引进日本、德国、法国的技术,并在此基础上进行消化吸收、再创新。通过技术引进、合资合作,逐步掌握了核心技术,并实现了高度的自主化。复兴号系列动车组就是典型代表,拥有100%自主知识产权。
2. 建设速度快、规模大: 中国拥有全球最长的高速铁路网,建设速度惊人。这使得中国在高铁建设的工程技术、规模化生产、供应链管理等方面积累了丰富的经验。
3. 强大的产业链协同能力: 中国政府强大的组织协调能力,能够整合国内的钢铁、电力、通信、机械制造等众多行业,形成协同效应,保障高铁项目的顺利推进和高效生产。
4. 适应性强的平台化设计: 以“复兴号”为代表的动车组采用了平台化设计理念,同一平台可衍生出多种速度等级、不同编组长度的车型,满足多样化运营需求,提高了生产效率。
5. 智能化与信息化水平高: 中国高铁在智能运维、自动驾驶(如自动发车、自动进站)、运行控制系统(CTCS)等方面投入巨大,目标是实现更高程度的智能化和自动化,提高运行效率和安全性。
6. 性价比高: 在技术成熟的基础上,中国高铁具有较强的成本优势,无论是建设成本还是车辆制造成本,都相对较低,使其在全球市场具有竞争力。
7. 强大的动车组牵引与制动能力: 中国在牵引系统和制动系统方面取得了显著进步,能够适应各种复杂的气候和地理条件,如高原、严寒等。

劣势:

1. 技术深度与原创性仍在追赶: 虽然自主化程度高,但在一些核心部件的原创性技术和材料科学方面,与日德法等老牌强国相比,可能还存在一定的差距,一些关键材料和零部件仍依赖进口。
2. 运行经验的积累相对较短: 与日德法几十年的安全运行历史相比,中国高铁的运行经验虽然丰富,但在极端情况下的应对和长期可靠性验证方面,积累的时间尚不如前者。
3. 用户体验和细节优化: 在座椅舒适度、车厢静音性、照明设计等细节体验方面,虽然不断改进,但与一些以舒适性著称的欧洲动车组相比,可能还有提升空间。
4. 高寒、高原等特殊环境适应性: 虽然在积极研发和验证,但在极高寒(如零下40℃以下)或极高海拔(如海拔5000米以上)等极端条件下的长期稳定运行,仍是技术挑战。

日本新干线技术

日本是世界上第一个成功运营高速铁路的国家,以其“准时、安全、舒适”而闻名。

优劣势分析:

优势:

1. 安全性极高: 新干线是全球公认的最安全的交通系统之一,运营至今未发生过因列车自身原因导致的乘客死亡事故。这得益于其严苛的安全标准、先进的地震预警系统(新干线地震早期预警系统)、完善的防灾减灾措施和成熟的维护体系。
2. 运行的准时性世界领先: 新干线的准时性几乎达到了极致,年平均延误时间通常以秒计算,这依赖于精密的时刻表、高效的调度系统和严格的运营管理。
3. 技术成熟稳定,可靠性高: 日本新干线技术经过数十年的发展和改进,在车辆设计、轨道工程、供电系统、信号控制等方面都非常成熟和稳定,拥有极高的可靠性。
4. 舒适性与人性化设计: 日本新干线在乘坐舒适性方面表现出色,包括座椅的人体工程学设计、车厢的静音处理、平稳的运行等,为乘客提供了良好的乘坐体验。
5. 先进的自动驾驶技术(ATC): 日本早期就发展了自动列车控制系统(ATC),能够实现精确的列车运行控制,保证了安全和准时。
6. 环保理念的融入: 日本新干线在设计和运营中也注重环保,例如采用电力驱动,减少噪音等。

劣势:

1. 技术更新速度相对较慢,保守性强: 为了保证最高的安全性和可靠性,日本新干线在技术更新换代上相对保守,不像中国那样快速迭代和集成最新技术。
2. 价格较高: 由于技术成熟、高品质和严苛的安全标准,日本新干线的建设和运营成本相对较高,车辆制造成本也较高。
3. 标准对外输出相对困难: 日本新干线的一些技术标准和设计理念非常独特,且倾向于自主化,在与其他国家合作输出技术时,可能存在一些兼容性和标准化的问题。
4. 对大规模网络建设的适应性: 日本新干线的网络规模相对有限,在面对中国那样大规模、高密度的网络建设需求时,其经验和模式可能需要调整。
5. 地震等自然灾害的挑战: 日本位于地震带,虽然有先进的预警系统,但地震带来的结构性影响和快速恢复仍是持续的挑战。

德国ICE技术

德国的ICE(IntercityExpress)是欧洲高速铁路的代表,以其高品质、舒适性、多功能性以及在不同铁路网络下的兼容性而闻名。

优劣势分析:

优势:

1. 高品质与舒适性: 德国ICE以其卓越的乘坐舒适性著称,包括宽敞的座位、良好的隔音效果、人性化的车厢设计(如餐车、会议室等),以及平稳的运行品质,提供了高品质的旅行体验。
2. 技术成熟与可靠: 德国在铁路技术领域有着悠久的历史和深厚的技术积累,ICE列车在技术上成熟可靠,经受住了长时间的运行考验。
3. 强大的牵引与制动系统: 德国在电力机车牵引技术和再生制动等领域具有优势,确保了列车的强劲动力和高效制动。
4. 多功能性与兼容性: ICE列车通常设计为多功能,可以适应不同的运营场景。更重要的是,德国的铁路标准在欧洲有较高的通用性,使得其列车能够跨越国界在不同国家的铁路网上运行(虽然仍需适应不同国家的信号系统)。
5. 先进的信号与控制系统: 德国在信号系统(如ETCS)和列车运行控制方面有很强的实力,保证了高效安全的运行。
6. 环境友好: ICE列车主要采用电力驱动,并注重降低能耗和噪音,符合环保要求。

劣势:

1. 成本较高: 德国ICE的研发、制造和维护成本都相对较高,导致其列车制造成本和运营成本偏高。
2. 技术更新相对缓慢且模块化不足: 相较于中国,德国在技术更新和车型迭代的速度上较慢。虽然有模块化设计,但大规模平台化衍生能力不如中国。
3. 部分早期车型可靠性问题: 在ICE系列的部分早期车型中,曾出现过一些可靠性问题和故障率偏高的情况,虽然经过改进,但对品牌形象造成一定影响。
4. 在极端气候适应性方面可能不如中国: 在极寒或高湿等极端气候条件下,德国列车的适应性表现可能不如中国专门针对这些环境优化的车型。
5. 标准化与互联互通的挑战: 尽管在欧洲有一定兼容性,但欧洲各国铁路标准仍存在差异,为跨国运行带来了复杂性。

法国TGV技术

法国TGV(Train à Grande Vitesse)是世界上最早投入运营的高速列车之一,以其高速度、高效运营和在长途客运中的主导地位而闻名。

优劣势分析:

优势:

1. 高速度与高效运行: 法国TGV以其持续的高速度运营能力而著称,是世界上少数能够实现300公里/小时以上商业运营的动车组。这得益于其先进的动力分散式或动力集中式设计(早期为动力集中式,后期发展为动力分散式),以及优化的气动外形和轨道设计。
2. 动力牵引技术突出: 法国在电力牵引技术、大功率机车设计方面有深厚积累,TGV列车拥有强大的牵引能力,能够稳定地维持高速运行。
3. 多制式兼容性(早期优势): 法国TGV早期采用的是动力集中式设计,即由两端的机车牵引或推挽列车运行,这种设计使其能够更换不同类型、不同功率的机车,并且便于与不同制式的列车在同一线路上混合运行(例如,同一轨道可以运行TGV和普通列车)。但这也成为其后期向动力分散式转型的部分原因。
4. 能源效率与环保: TGV作为电力驱动的列车,具有较高的能源效率和良好的环保表现。
5. 广泛的国际合作和技术输出: 法国在高速铁路技术输出方面经验丰富,将TGV技术授权给多个国家,并在全球范围内推动了高速铁路的发展。
6. 长途客运的可靠性: TGV在法国国内长途客运市场占据主导地位,运营经验丰富,能够满足大规模客运需求。

劣势:

1. 早期动力集中式设计的局限性: 早期的TGV采用动力集中式,即车头和车尾各有一个动力单元,虽然灵活,但在加速性能、爬坡能力、安全性(碰撞时动车组的保护作用)等方面不如动力分散式设计。
2. 技术更新迭代相对缓慢: 与中国的高速迭代不同,法国TGV的技术升级和车型更新速度相对较慢,虽然有新一代车型研发,但其整体发展节奏不如中国。
3. 舒适性与静音性仍有提升空间: 相较于日本新干线和德国ICE,法国TGV在车厢内的舒适性、隔音降噪等细节方面可能存在一定差距。
4. 对基础设施依赖性强: TGV的高速度对线路标准、轨道平顺性、供电系统等基础设施有极高要求,一旦基础设施出现问题,会直接影响运行效率。
5. 成本效益问题: 法国TGV的建设和运营成本同样不菲,如何在成本和性能之间取得最佳平衡是持续的挑战。

总结比较表格(简要):

| 特征 | 中国高速列车 | 日本新干线 | 德国ICE | 法国TGV |
| : | : | : | : | : |
| 优势 | 技术整合快、自主化高、建设速度快、规模大、性价比高、智能化高 | 安全性极高、准时性世界领先、可靠性高、舒适性好 | 高品质、舒适性卓越、技术成熟可靠、多功能性 | 高速度、高效运行、牵引技术突出、国际化合作经验丰富 |
| 劣势 | 技术深度原创性待追赶、运行经验时间短、细节体验待提升 | 技术更新慢、价格高、对外输出有一定难度 | 成本高、技术更新相对慢、早期车型可靠性问题 | 早期动力集中式局限、技术更新慢、舒适性有提升空间 |
| 发展模式 | 引进、消化、吸收、再创新、跨越式发展 | 稳健、渐进式发展,追求极致安全与可靠 | 高品质、舒适性导向,注重细节与长期可靠性 | 高速度、长途客运导向,技术输出能力强 |
| 核心竞争力 | 规模化、智能化、成本效益 | 安全、准时、可靠 | 品质、舒适、兼容 | 速度、效率、长途客运 |

总体而言:

中国的高铁技术正在以前所未有的速度发展,以其强大的整合能力、规模化优势和性价比在全球市场上占据重要地位,并不断追求智能化和技术领先。
日本以其极致的安全、准时和可靠性定义了高速铁路的标杆,其技术哲学更侧重于稳定和用户体验的细微之处。
德国的ICE代表了欧洲对高速铁路的理解,强调高品质、舒适性和多功能性,是商务旅行的理想选择。
法国的TGV则以其开拓性的速度和高效的运营能力引领了高速铁路的发展潮流,特别是在长途客运方面表现突出。

这四国的高速列车技术各有千秋,它们都在不同的维度上推动着世界轨道交通的进步。未来的发展趋势可能是技术融合与差异化并存,各国将继续在安全性、效率、舒适性、智能化和可持续性等方面进行探索和创新。

网友意见

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谢邀 。 题主这问题太大了~ 都可以出一本书了。 我实在懂的极少,只能就自己了解的车辆技术领域的说一点皮毛。

1. 德国

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整个工业体系历史悠久,实力雄厚。德系车在引进的平台中是技术最先进的。很多人只知道西门子,但其实庞巴迪的轨道交通部分也在德国,加拿大只是飞行器部分。我个人认为西门子的技术特点是完整、精密,但稍显复杂。比如列车控制系统,从最基础的数据交换卡、继电器、PLC,到中央控制卡、操作系统、应用软件,甚至软件开发工具,都是自己做的。(应该也有整体收购的,没有考证过。)

2. 日本

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接触不多,但是从引进的平台看,日系车整体风格还是实用为主,技术上没有徳系那么高端。比如传感器没有徳系车多,很多是定性的采集。

3. 法国

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不太了解,另外阿尔斯通高速平台在国内推的好像不是太好。

4. 中国

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铁道部最初就制定了“引进、消化、吸收、再创新”的方针。 由于各个引进平台的起点不同,上述过程和成果也很难简短描述。南车消化吸收日系多一些,北车徳系多一些。另外铁总也已经开始着手统一国内动车技术标准。


最后想说的是,高速铁路技术的进步是一个国家整体工业体系发展的结果,就中国目前的工业水平,很多技术的局限不是铁路行业相关企业能够解决的。
比如高速受电弓的炭滑板、控制板的DSP芯片,即使国外原始厂家也都是从外部采购的。很多出于各种目的而热衷炒作高铁话题的媒体,经常抓住一些产品需要进口这一点大做文章,着实令人不齿。

最后,上述全部回答谢绝一切引用、转载,特别是财新、21世纪等,望自重。

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写在前面的话:有些朋友说我答非所问,这个确实有一点。我只是说了一下我知道的,关于中国高铁技术现状的情况,信息收集基本都来源于网上公开的信息、新闻等。对于问题所涉及的中日德法四国技术的对比,

毛苇

Frank

的答案都比较客观和专业。

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我不是这个领域的专业人员,说一下我知道的情况吧。

2004年4月,国务院召开专题会议,就发展高速铁路和机车装备问题提出一个重大指导方针:“引进先进技术,联合设计生产,打造中国品牌。”主要投标的有德国西门子,法国阿尔斯通,日本川崎重工,加拿大庞巴迪,这四家公司。当时公开招标,这四家公司互相斗的比较厉害。因为当时全世界只有中国有大规模的高铁建设计划,是个完全的买方市场,所以铁道部把价格压的很低。第一次招标西门子没扛住,先撤了,回去谈判团队就被整体撤职了。后来第二次的结果是,铁道部以很低的价格引进了西门子350km/h的车,另花8000万欧元引进全车制造技术(这个非常难得,相当于虎口夺食了),另外川崎重工的车和技术也是按引进西门子的价格低价引进。

技术引进后,南车自己消化吸收,并改进技术(这事儿比你想象的更难一点)做出的车,直接用到了京沪高铁上,试车的时候跑出了486的时速(志军同学亲自上驾驶台试车的)。我记得当时我爸还给我打电话说这事儿了。也就是从那时候起开始自称拥有高铁的自主知识产权,并且可以不受任何限制出口到其他国家。


志军同学是很有手段的。他定下的政策是,所有零部件必须用国产,即使中国暂时造不了要买外国的,外国公司也必须和国内企业合资经营,才可以进入采购名单。此举让国内许多厂商迅速升级了自己的技术,改良了整个高铁产业链。

以380系列举例,380A是南车主导,消化吸收改进的川崎的技术。380B是北车主导,消化吸收改进的西门子的技术。380C是中外合资,互相融入。380D是外国技术,用以对380A和B形成外部竞争压力。同时还自己发展了CIT400 CIT500这些车。

从细节上来说,车辆厂的任务有5个:

1、车辆总体设计

2、转向架生产

3、车体生产

4、总体装配

5、调试

总体设计是车辆厂自己做, 子系统设计分包出去,如客室设计分包给有专门做内饰设计的公司。

转向架需要自己生产。但是零部件,比如垫片、轮对、轮轴都是采购。这个很正常,这些本身也不应该是车辆厂自己生产的。

车体需要自己生产。但车体材料和加工设备是采购的。这也是行业分工的正常现象。

总装和调试都要自己做,这个也是实打实的技术。

很多人觉得自主就是啥都要自己能造,这在现代化工业生产中是不现实的,基本没有任何一个国家能做到这一点。要说打起仗来,所有我们要用的东西我们都能造,造出来能用,成本另说。这就叫具有完整的工业体系。世界上具有完整工业体系的国家,美国、俄罗斯、中国、法国,没了。在平时,零部件大家哪家公司的东西给力就上哪家公司买。但是也有西门子公司这种巨无霸级别的奇葩,高铁上用的东西它全部能自己内部解决,基本上全世界只此一家别无分号。戴姆勒、宝马这种牛逼到不行的汽车企业,轮胎啥的也采购。南车四方机车公司能在E2上做出来跑到486时速的车,说明它把五大系统是完全掌握了的。


再说细一点,关于各个部件的:

1、加工高铁车辆的机床,大部分是进口的。

2、轴承,基本是日本NTN、日本NSK 、德国FAG、瑞典SKF几家。

3、高速车轮,太重从2012年开始投产,生产设备全部从欧洲引进,是目前国内唯一一家高速车轮生产商。马钢的高速车轮项目已经停止。感谢

@袁卿

的提醒。

4、晋西车轴,核心加工设备,精锻机是从奥地利买的。

5、接触网、牵引供电系统。这个是国产的,宝鸡保德利电气做的。这个也是高铁非常关键的核心技术。7月18日更新:谢谢

@newlifechou

的提醒。保德利的技术确实是引进德国和意大利的,但是吸收的比较充分,并作出了很多改进,因此也算是我们的自有技术。

6、列车运行控制系统,这是高铁最核心的技术。是西门子和日立制作所跟国内的中铁电气化局、中铁通信信号公司、北京和利时公司一起做的。后来中铁通号的CTCS-3级列控系统,算是我们自己的核心技术。

7、运动控制系统:连接器,减震器,水泵系统,采购的ITT公司的东西。

8、轮对(转向架核心部件),引进意大利lucchinirs公司的技术,由山西智奇铁路设备公司做(太重集团托管这家公司),数控加工设备80%都是进口的。

9、铝合金车体。我们国家50MN以上的大型铝挤压机23台,其中13台是引进的。市场份额最大的公司是吉林麦达斯铝业,用的从德国引进的技术。另外山东丛林铝业,利用西安重型机械研究所设计的世界首套万吨油压双动铝挤压机,是给包括法国阿尔斯通供货的,还是比较有水平。

10、250/350公里高速转向架,这个技术是国内自己攻克的,得了国家科技进步一等奖,10家参与单位中有我的母校同济大学。

总的来说,我们的核心竞争力在于全车制造,接触网/牵引供电系统,列车运行控制系统。其他的部分也在慢慢进步。高铁这东西要靠积累,没有几十上百年的工业积累是做不出顶尖的东西来的。我们现在虽然不能在所有门类上达到最前沿,但已经也已经有了一定发言权。另一个同学在答案里引用南车的某副总工程师说的那些风凉话,不听也罢,那小子屁股是有问题的。

再说一点,关于网上常说的,国外公司掌握的都是核心技术,利润都被外国公司赚取。这实际上印证了网上流传的一个观点:凡是中国掌握了的技术都不是核心技术。这句话是非常不公平的。举个栗子,接触网/牵引供电系统,列车运行控制系统,250km高速转向架算不算核心技术?中国没搞定之前,大家都觉得这些技术高深莫测牛逼的不行。搞定了之后,大家的眼光立马就放到了其他中国还没掌握的技术上,好像这一块一夜之间要么就变成做服装一样,属于高铁技术边角料,没有利润,要么就是技术水平不高(好比网上有些人说,只搞定了250km转向架,350km才是真正的高技术呢!)。许多关键的零部件制造技术我们还没有掌握,这不可否认,但说“真正在金字塔顶端赚取高额利润的还是外国厂商”,是有失公允的。再举个栗子,大家都知道,苹果公司的利润非常高,但是苹果的产品,基本所有零部件都是采购的。为什么外国公司做总体设计,全球采购,大家无可非议,换到中国公司做这个工作(车辆厂就是做类似苹果公司的工作),许多人就会下意识的认为“核心技术、金字塔顶端的利润还是在外国人手里”?这是不公平,也是不符合事实的。我们采购了许多外国公司的零部件,它们赚取利润也很正常,但要说它们是否赚取了“金字塔顶端的高额利润”,这个要另看了。对于我们的机械制造能力,不能妄自尊大,也不能妄自菲薄,要看到自己的进步,也认识到那些不足,一步一个脚印才能进步。

最后说句题外话,刘跨越虽然栽了,但是他的罪名里只有受贿罪,没有贪污罪,里面有什么名堂我就不说了,以免喝茶。跨越同志是我党罕见的能吏,短短十来年把高铁技术搞到现在的程度,修了一万八千公里铁路(大家可以百度稍微了解一下这是个什么概念),比汽车界那帮买办强几十条长安街。

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