谈中国高速列车技术方面问题
作者：愚蠢小猪
Email: foolishsmallpig@hotmail.com
日本的新干线也是个好东西，引进的理由充分，也应该理直气壮，却偏偏心怀鬼
胎，刷上CRH字母就大张旗鼓宣传是“自主创新”。这件事本身就是冒开天大不讳
，本身就是巨大的“创新”。
中国的高铁开通，积极忙忙从图书馆借来数本新干线的书苦读，正好原来
的本行的是电机拖动，看起来驾轻就熟。看了几本书，就敢壮着胆子得出了结论
：新干线是个好东西，中国的中华之星为什么会出局，法国的TGV和德国的ICE从
开始就是陪太子读书的烟雾弹。铁道部从一开始就选择了新干线，这个选择从技
术角度是非常合理的，也是非常英明的，但采取这种曲线迂回方式就不光明磊落
了，不知道藏着什么“鬼”。
本文主要从专业技术角度分析入手，新干线的技术沿革及与其它车型的比较。力
图通俗易懂。
一、 新干线简单的技术沿革
新干线的设想从战前就开始了，战后随着日本经济的高速发展，东京——大阪间
（东海道线）的客流急速增长，旧有铁路不能满足要求。日本的土地狭窄，不能
靠增加铁路缓解客流压力，而是要靠提高车速和行车密度来满足要求。日本的铁
路是窄轨的，轨距1067mm，时速160km就到了极限。采用标准轨轨距1435mm，时速
200km以上，彻底甩开原来的铁路线，于是被称为“新干线”。
1964年10月，新干线正式通车，也可以算是迎接东京奥运会的献礼工程。新干线
并不是传说中的那么安全可靠，最初的几年事故频繁，几乎天天有故障，幸运的
是没有旅客伤亡，但却有维修人员伤亡。《新幹線安全神話はこうしてつくられ
た》（新干线的安全神话是这样创造的），作者是齐藤雅男，当年是新干线抢修
队的队长，讲述他当年的故事。新干线开通不久，多次出现半路抛锚，列车在半
路断电，没有照明没有暖气，乘客在寒风中忍耐，几小时后他们才抵达现场。还
有脱轨事故、车轴断裂、车厢漏水、厕所和车门被吹飞等等等等。还有线路方面
的故障，铁路不均匀沉降，信号系统故障。写出来于是成了这本厚书。
幸好新干线诞生在日本，如果在中国，这么多初期故障早就被枪毙了，中华之星
和运十就是此命运吧。作者带领队伍顽强拼搏，排除故障，查找原因，改进设计
，改进制造工艺。在不断失败挫折中，积累了konw-how。新干线逐步成长，越来
越强壮，创造了安全运行40年的神话。
这最初的被称为0系的新干线，从1964年开始到1985年，共生产了21年，合计产量
3216辆，是产量最高的高速列车，奠定了日本高速铁路的技术基础。总设计师当
年到日本访问，乘坐的就是这0系新干线。20年一贯制，也幸好新干线诞生在日本
，被日本当作骄傲，要在中国会被视为计划经济保守落后的标志，批判的声音铺
天盖地。
不愿意忍受初始的故障，也不愿意忍受20年一贯制，直接就想享受最新最好的东西。这大概是中国诞生不了高速铁路及其它技术的原因吧。也是成不了现代化国家的原因。
0系新干线采用直流电机驱动，分散动力，每个车轴一台直流电机，功率185kw。
调速采用变压器抽头，机械开关切换电压。电磁制动时，电动机处于发电机状态
，发出的电能用电阻消耗。0系新干线的技术是异常简单的，只可惜当年总设计师
乘坐新干线时只知道享受去了，眼睛看不远，没有想到回来自己做。按照当时的
技术能力，集中力量攻关，造出0系新干线应该没有什么问题。
0系新干线的技术虽然简单，但缺点也是显而易见的。直流电机虽然控制简单，实
现容易，但有整流器和电刷部件，维护工作量大，寿命短，也限制了速度提高。
电磁制动时，电能不能回送电网，只能用电阻变为热白白损失掉。进入80年代，
随着电力半导体技术的逐步成熟，逐步从直流向交流电机驱动过渡。
从直流向交流过渡不是一蹴而就，有个缓慢的技术进展过程。1985年开始，在100，
200，400系的新干线上采用可控硅调相调速。用可控硅取代0系新干线上的机械开
关切换电压，实现无级电压调节，还是使用直流电机驱动。400系是最后一种采用
直流电机驱动的新干线，1991年制造，用于1992年开业的山形新干线。
随着半导体技术的进展，出现了GTO器件，可以实现VVVF(Variable Voltage Variable
Frequency)可变电压可变频率控制器。实现对交流电机的控制。300、500、E1、
E2的一部、E3系采用了交流异步电机驱动。交流异步电机结构简单可靠，免维护
，转速高，使新干线由原来的210km/h的速度提到高270km/h，500系的速度则达到
300km/h。由于高速化，需要减轻车体重量，大量使用铝合金结构。300系新干线
1992年投入东海道线运行，东京到大阪的运行时间由原来超过3小时，缩短为2小
时30分。
半导体技术的继续进展，出现了IGBT器件。IGBT比GTO有更高的开关频率，还可以
省略关断回路，能够使系统更加小型轻量高效率化，降低了噪声。使用IGBT的VVVF控
制器的新干线为700、E2的一部、E4系。700系新干线1999年量产，目前是东海道
线的主力车型。
E2系新干线的特点是适合在频繁停靠站的线路使用，例如站间间隔30km，有优良
的加速特性，和减速时电能回送电网特性，还通过了时速315km的耐久试验，1997年
开始在东北新干线使用，运营速度为275km/h。E2系新干线大量采用了轻量化技术
，铝合金车体，齿轮变速箱也采用铝合金，由于轻量化，列车轴重只有13吨。轻
量化进一步提高了列车的启动停止性能。
中国购买的E2-1000型列车是一般E2的升级，使用最新的IGBT控制器。E2-1000系
2002年12月投入东京——八户线（东北新干线的延长段）。E2-1000全面采用铝合
金结构，大车窗，车窗尺寸相当于两列座椅，宽畅明亮。高级车的座椅配置为每
列2+2，间距1160mm。普通车则是3+2，间距980mm。座椅还可以180度回转，大家
可以看看，CRH的内部是否这样。
二、与法国的TGV和德国的ICE比较
竞争中国高速铁路的还有法国的TGV和德国的ICE。新干线最突出的优点是大，新
干线的车宽是3.4m，TGV是2.8m，ICE是3m。由此带来的座椅布置，TGV只能2+2，
间隔只有860mm，太窄了。ICE也只能2+2，间隔为950mm。新干线则可以有3+2，间
隔980mm，很宽敞，甚至还可以密集3+3布置。整辆列车的定员，TGV大约300-500人
，ICE为700人，新干线可以有1600人。差距是巨大的。考虑到新干线的指挥调度
系统，间隔15分钟的发车能力，同样一条铁路的输送能力差距非常巨大。
之所以出现这种差别，跟三国的国土人口关系很大。法国是日本面积的1.6倍，人
口只有一半，人口集中在巴黎。巴黎人口800万，离巴黎400km的里昂人口60万，
其它城市人口只有数万规模。法国不需要新干线那么大的输送能力。需要的是与
飞机相当程度的输送能力（300-500），距离数百公里的点对点运输。这种点对点
的运输，需要提高最高车速，于是车体宽度窄，减少阻力，以利高速。
德国的人口密度比法国大，于是开发法国与日本的中间车型，1列车定员700人左
右。与日本类似，除了长距离的高速区间以外，也有间隔数十公里的车站。由于
还需要在普通线路上行车，车体宽度被限制在3m。
法国的列车用于点对点运输，对启动停止性能要求不高，于是采用集中动力结构
，一头一尾两个动力车，中间则是无动力车。ICE也是采用集中动力结构，但ICE3则
转向了分散动力，提高加减速性能。新干线则一直采用分散动力，有优良的加减
速特性，尤其是能够通过电磁制动把大量的能量回送电网，降低电力消耗。
使用分散动力，由于故障在损失几个轴驱动的情况下，仍然能保证列车安全正点
运行。新干线延误10分钟以上的故障率为0.01件每百万车辆公里。TGV延误15分钟
以上的故障率为0.8件每百万车辆公里。虽然统计的标准有差异，不能严格比较，
新干线的故障率大约只有TGV的百分之一。引起TGV故障率高的原因还有法国半导
体变流技术的落后，还在使用GTO和同步交流电机。同步交流电机有滑环和电刷结
构，维护工作量大，故障率高。ICE3使用分散动力，但历史短，实绩少。半导体
变流依然使用GTO，也反映了德国半导体技术的落后。
气动外形方面，由于欧洲地形平坦，隧道少，车形设计只考虑了空气阻力。而新
的新干线车型都考虑了在隧道中高速通行，显著的特征是车头不象子弹头而更象
鸭嘴，这特点我们可以观察CRH，还有自研的中华之星。
从上面的分析，中国的国土结构和人口分布更类似于日本，选择新干线是必然的
。从客流量就可以判决TGV和ICE的死刑。这一点铁道部从开始就应该心知肚明。
拉TGV和ICE只是摆迷魂阵，当然主要还只是迷魂国内的舆论。随着E2-1000在中国
投入运行，更不可能回头去选择TGV和ICE这样的迷你小车。
当然，ICE3还有一线希望，毕竟也采用了分散动力，车也稍微大一点。但是，高
速铁路除了列车以外，还有车辆的保养维修系统和调度管理系统。不同的车型，
这些系统之间很难兼容。此外，TGV和ICE的轴重为17吨，E2-1000只有13吨，轻意
味着对线路破坏磨损小，对旧线路改造也容易。很难想象，中国会使用万国车，
民族情绪会让位于经济思考，反正都是买车，买德国车和买日本车实际没有本质
区别。
三、中华之星的必然出局
中华之星使用集中动力，必然导致它出局，集中动力不是未来的发展方向，也不
符合中国的使用要求。集中动力，对于普通列车问题不大，但对于高速列车，如
果在车站间隔小的线路上运行，则远达不到标称速度。中华之星最高速度跑到300多
公里，TGV和ICE的标称速度也很高，但实际运行起来，实际达不到新干线的速度
，除非远距离的点对点运输。集中动力的耗电量也大，不能有效的电磁回馈制动
。
但是，集中动力的中华之星依然可以在中国的很多线路上使用。经过这么多年的
岁月，铁道部应该不会象当年的设计师一样鼠目寸光，但有现实的困难。铁道部
面对的实际是毫无技术能力的中国，这和当年的设计师不一样。
中华之星的关键技术点，必须购买国外的。中华之星被枪毙的直接原因是进口轴
承故障。表面是轴承故障，实际是整车与轴承配合问题。只能够根据买来的轴承
去设计车，而不能根据车去设计轴承，或者车和轴承相互调整设计。想自己设计
制造轴承？轴承厂已经根据市场换技术原则给卖掉了，呵呵。VVVF交流控制器中
的CPU/DSP只能买，大功率的GTO，即便已经是上一代产品，也只能买。它们与电
机之间完全不能配合，因为自己不会设计制造。半导体工业早就根据“比较优势
”原则放弃了。至于电机，比如我是电机专业出身，我的同学之中很少有人搞电
机了，我也不搞电机了，呵呵。
即便铁道部想支持国产，准备忍受初期的故障，还准备象0系新干线一样冒着国民
的唾骂搞20年一贯制，20年磨一剑。面临的却是巧妇难为无米之炊，这和总设计
师当年的条件完全不一样。
中国的技术基础已经崩溃了，不能支持这种在传统的集中式基础上进行改进磨合
。当初设计中华之星采用集中动力，也是迫不得已，当时已经能很清楚看出分散
动力的优越性。但是，集中式只需要在原来韶山电力机车上小改就可以了，如果
另起炉灶搞分散式，则需要很多专业合作攻关，在一包就灵的科研体制下，根本
就实现不了。
四、新干线的核心技术和国产化率
新干线的最核心部分是“台车”，四个轮子组成的小车。一节车厢有两个台车。
台车上集成了驱动电机、轴承、刹车、悬挂、VVVF控制器。这么多的部件集成在
小小的台车上，还涉及很多专业。
在“自主创新”的风潮下，跟流行算GDP一样算垃圾一般的国产化率。CRH的国产
化率据说达到了75%。有人戏说，一辆日本列车，一块中国产的CRH牌子，两个中
国产的螺钉，算下来国产化率也达到了75%。
国产化率算法千奇百怪，各有巧妙不同。不知道铁道部的算法如何，是按零件的
个数算，还是按价值算，还是按关键部件计算。
其实呢，国产化率这一指标毫无意义。会做就是会做，不会就是不会。自己会做
包给别人做降低成本，也非常合情合理，比如波音飞机的美国的国产化率算下来
可能不高，中国也参与做了很多部件，但中国就是不会造波音飞机。希望铁道部
能开列个清单，这个CRH里面，哪些我们能做，哪些还不能做。通过购买CRH，能
够做哪些以前不会做的，哪些部分根本就不打算做。
是否那个“台车”就一直从日本买？
选择新干线没有错，但挂着“自主创新”的牌子，自己骗自己就有错了
