正文

zt中國高鐵的假麵 看了喪氣。

(2007-02-27 00:21:17) 下一個
老夫到日本時座過鬼子的高鐵,當時不覺得什麽,現看了此文,才知道小日本的厲害,鬼子的半導體技術和機電工程比法、德好。中華之星的必然出局。中華之星最高速度跑到300多公裏,TGV和ICE的標稱速度也很高,但實際運行起來,都不如新幹線的速度,除耗電量大。鐵道部麵對的實際是毫無技術能力的中國,中華之星的關鍵技術點,必須購買國外的。中華之星被槍斃的直接原因是進口軸承故障。隻能夠根據買來的軸承去設計車,而不能根據車去設計軸承,因為我們沒有技術。中國的技術基礎已經崩潰了。在“自主創新”的風潮下,跟流行算GDP一樣算垃圾一般的國產化率。CRH的國產化率據說達到了75%。中國產的CRH牌子,中國產的螺釘,算下來國產化率也達到了75%。國產化率這一指標毫無意義。會做就是會做,不會就是不會。波音飛機的美國的國產化率算下來可能不高,中國也參與做了很多部件,但中國就是不會造波音飛機。

送交者: lkl 2007年2月23日09:54:25 zt中國高鐵的假麵

日本的新幹線也是個好東西,引進的理由充分,也應該理直氣壯,卻偏偏心懷鬼胎,刷上CRH字母就大張旗鼓宣傳是“自主創新”。這件事本身就是冒開天大不諱,本身就是巨大的“創新”。“中國高鐵”的英文縮寫竟然與“恥辱”的漢語拚音縮寫一樣,不知道鐵道部的字典裏是否有“恥辱”二字,看樣子冥冥之中自有天意。

中國的“恥辱號”開通,急急忙忙從圖書館借來數本新幹線的書苦讀,正好原來的本行的是電機拖動,看起來駕輕就熟。看了幾本書,就敢壯著膽子得出了結論:新幹線是個好東西,中國的中華之星為什麽會出局,法國的TGV和德國的ICE從開始就是陪太子讀書的煙霧彈。鐵道部從一開始就選擇了新幹線,這個選擇從技術角度是非常合理的,也是非常英明的,但采取這種曲線迂回方式就不光明磊落了,不知道藏著什麽“鬼”。

本文主要從專業技術角度分析入手,新幹線的技術沿革及與其它車型的比較。力圖通俗易懂。


一、 新幹線簡單的技術沿革

新幹線的設想從戰前就開始了,戰後隨著日本經濟的高速發展,東京——大阪間(東海道線)的客流急速增長,舊有鐵路不能滿足要求。日本的土地狹窄,不能靠增加鐵路緩解客流壓力,而是要靠提高車速和行車密度來滿足要求。日本的鐵路是窄軌的,軌距1067mm,時速160km就到了極限。采用標準軌軌距1435mm,時速200km以上,徹底甩開原來的鐵路線,於是被稱為“新幹線”。

1964年10月,新幹線正式通車,也可以算是迎接東京奧運會的獻禮工程。新幹線並不是傳說中的那麽安全可靠,最初的幾年事故頻繁,幾乎天天有故障,幸運的是沒有旅客傷亡,但卻有維修人員傷亡。《新幹線安全神話はこうしてつくられた》(新幹線的安全神話是這樣創造的),作者是齊藤雅男,當年是新幹線搶修隊的隊長,講述他當年的故事。新幹線開通不久,多次出現半路拋錨,列車在半路斷電,沒有照明沒有暖氣,乘客在寒風中忍耐,幾小時後他們才抵達現場。還有脫軌事故、車軸斷裂、車廂漏水、廁所和車門被吹飛等等等等。還有線路方麵的故障,鐵路不均勻沉降,信號係統故障。寫出來於是成了這本厚書。

幸好新幹線誕生在日本,如果在中國,這麽多初期故障早就被槍斃了,中華之星和運十就是此命運吧。作者帶領隊伍頑強拚搏,排除故障,查找原因,改進設計,改進製造工藝。在不斷失敗挫折中,積累了konw-how。新幹線逐步成長,越來越強壯,創造了安全運行40年的神話。

這最初的被稱為0係的新幹線,從1964年開始到1985年,共生產了21年,合計產量3216輛,是產量最高的高速列車,奠定了日本高速鐵路的技術基礎。總設計師當年到日本訪問,乘坐的就是這0係新幹線。20年一貫製,也幸好新幹線誕生在日本,被日本當作驕傲,要在中國會被視為計劃經濟保守落後的標誌,批判的聲音鋪天蓋地。不願意忍受初始的故障,也不願意忍受20年一貫製,直接就想享受最新最好的東西。這大概是中國誕生不了高速鐵路及其它技術的原因吧。也是成不了現代化國家的原因。


0係新幹線采用直流電機驅動,分散動力,每個車軸一台直流電機,功率185kw。調速采用變壓器抽頭,機械開關切換電壓。電磁製動時,電動機處於發電機狀態,發出的電能用電阻消耗。0係新幹線的技術是異常簡單的,隻可惜當年總設計師乘坐新幹線時隻知道享受去了,眼睛看不遠,沒有想到回來自己做。按照當時的技術能力,集中力量攻關,造出0係新幹線應該沒有什麽問題。

0係新幹線的技術雖然簡單,但缺點也是顯而易見的。直流電機雖然控製簡單,實現容易,但有整流器和電刷部件,維護工作量大,壽命短,也限製了速度提高。電磁製動時,電能不能回送電網,隻能用電阻變為熱白白損失掉。進入80年代,隨著電力半導體技術的逐步成熟,逐步從直流向交流電機驅動過渡。

從直流向交流過渡不是一蹴而就,有個緩慢的技術進展過程。1985年開始,在100,200,400係的新幹線上采用可控矽調相調速。用可控矽取代0係新幹線上的機械開關切換電壓,實現無級電壓調節,還是使用直流電機驅動。400係是最後一種采用直流電機驅動的新幹線,1991年製造,用於1992年開業的山形新幹線。

隨著半導體技術的進展,出現了GTO器件,可以實現VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)可變電壓可變頻率控製器。實現對交流電機的控製。300、500、E1、E2的一部、E3係采用了交流異步電機驅動。交流異步電機結構簡單可靠,免維護,轉速高,使新幹線由原來的210km/h的速度提到高270km/h,500係的速度則達到300km/h。由於高速化,需要減輕車體重量,大量使用鋁合金結構。300係新幹線1992年投入東海道線運行,東京到大阪的運行時間由原來超過3小時,縮短為2小時30分。

半導體技術的繼續進展,出現了IGBT器件。IGBT比GTO有更高的開關頻率,還可以省略關斷回路,能夠使係統更加小型輕量高效率化,降低了噪聲。使用IGBT的VVVF控製器的新幹線為700、E2的一部、E4係。700係新幹線1999年量產,目前是東海道線的主力車型。

E2係新幹線的特點是適合在頻繁停靠站的線路使用,例如站間間隔30km,有優良的加速特性,和減速時電能回送電網特性,還通過了時速315km的耐久試驗,1997年開始在東北新幹線使用,運營速度為275km/h。E2係新幹線大量采用了輕量化技術,鋁合金車體,齒輪變速箱也采用鋁合金,由於輕量化,列車軸重隻有13噸。輕量化進一步提高了列車的啟動停止性能。

中國購買的E2-1000型列車是一般E2的升級,使用最新的IGBT控製器。E2-1000係2002年12月投入東京——八戶線(東北新幹線的延長段)。E2-1000全麵采用鋁合金結構,大車窗,車窗尺寸相當於兩列座椅,寬暢明亮。高級車的座椅配置為每列2+2,間距1160mm。普通車則是3+2,間距980mm。座椅還可以180度回轉,大家可以看看,CRH的內部是否這樣。


二、與法國的TGV和德國的ICE比較

競爭中國高速鐵路的還有法國的TGV和德國的ICE。新幹線最突出的優點是大,新幹線的車寬是3.4m,TGV是2.8m,ICE是3m。由此帶來的座椅布置,TGV隻能2+2,間隔隻有860mm,太窄了。ICE也隻能2+2,間隔為950mm。新幹線則可以有3+2,間隔980mm,很寬敞,甚至還可以密集3+3布置。整輛列車的定員,TGV大約300-500人,ICE為700人,新幹線可以有1600人。差距是巨大的。考慮到新幹線的指揮調度係統,間隔15分鍾的發車能力,同樣一條鐵路的輸送能力差距非常巨大。

之所以出現這種差別,跟三國的國土人口關係很大。法國是日本麵積的1.6倍,人口隻有一半,人口集中在巴黎。巴黎人口800萬,離巴黎400km的裏昂人口60萬,其它城市人口隻有數萬規模。法國不需要新幹線那麽大的輸送能力。需要的是與飛機相當程度的輸送能力(300-500),距離數百公裏的點對點運輸。這種點對點的運輸,需要提高最高車速,於是車體寬度窄,減少阻力,以利高速。

德國的人口密度比法國大,於是開發法國與日本的中間車型,1列車定員700人左右。與日本類似,除了長距離的高速區間以外,也有間隔數十公裏的車站。由於還需要在普通線路上行車,車體寬度被限製在3m。

法國的列車用於點對點運輸,對啟動停止性能要求不高,於是采用集中動力結構,一頭一尾兩個動力車,中間則是無動力車。ICE也是采用集中動力結構,但ICE3則轉向了分散動力,提高加減速性能。新幹線則一直采用分散動力,有優良的加減速特性,尤其是能夠通過電磁製動把大量的能量回送電網,降低電力消耗。

使用分散動力,由於故障在損失幾個軸驅動的情況下,仍然能保證列車安全正點運行。新幹線延誤10分鍾以上的故障率為0.01件每百萬車輛公裏。TGV延誤15分鍾以上的故障率為0.8件每百萬車輛公裏。雖然統計的標準有差異,不能嚴格比較,新幹線的故障率大約隻有TGV的百分之一。引起TGV故障率高的原因還有法國半導體變流技術的落後,還在使用GTO和同步交流電機。同步交流電機有滑環和電刷結構,維護工作量大,故障率高。ICE3使用分散動力,但曆史短,實績少。半導體變流依然使用GTO,也反映了德國半導體技術的落後。

氣動外形方麵,由於歐洲地形平坦,隧道少,車形設計隻考慮了空氣阻力。而新的新幹線車型都考慮了在隧道中高速通行,顯著的特征是車頭不象子彈頭而更象鴨嘴,這特點我們可以觀察CRH,還有自研的中華之星。

從上麵的分析,中國的國土結構和人口分布更類似於日本,選擇新幹線是必然的。從客流量就可以判決TGV和ICE的死刑。這一點鐵道部從開始就應該心知肚明。拉TGV和ICE隻是擺迷魂陣,當然主要還隻是迷魂國內的輿論。隨著E2-1000在中國投入運行,更不可能回頭去選擇TGV和ICE這樣的迷你小車。

當然,ICE3還有一線希望,畢竟也采用了分散動力,車也稍微大一點。但是,高速鐵路除了列車以外,還有車輛的保養維修係統和調度管理係統。不同的車型,這些係統之間很難兼容。此外,TGV和ICE的軸重為17噸,E2-1000隻有13噸,輕意味著對線路破壞磨損小,對舊線路改造也容易。很難想象,中國會使用萬國車,民族情緒會讓位於經濟思考,反正都是買車,買德國車和買日本車實際沒有本質區別。


三、中華之星的必然出局

中華之星使用集中動力,必然導致它出局,集中動力不是未來的發展方向,也不符合中國的使用要求。集中動力,對於普通列車問題不大,但對於高速列車,如果在車站間隔小的線路上運行,則遠達不到標稱速度。中華之星最高速度跑到300多公裏,TGV和ICE的標稱速度也很高,但實際運行起來,實際達不到新幹線的速度,除非遠距離的點對點運輸。集中動力的耗電量也大,不能有效的電磁回饋製動。

但是,集中動力的中華之星依然可以在中國的很多線路上使用。經過這麽多年的歲月,鐵道部應該不會象當年的設計師一樣鼠目寸光,但有現實的困難。鐵道部麵對的實際是毫無技術能力的中國,這和當年的設計師不一樣。

中華之星的關鍵技術點,必須購買國外的。中華之星被槍斃的直接原因是進口軸承故障。表麵是軸承故障,實際是整車與軸承配合問題。隻能夠根據買來的軸承去設計車,而不能根據車去設計軸承,或者車和軸承相互調整設計。想自己設計製造軸承?軸承廠已經根據市場換技術原則給賣掉了,嗬嗬。VVVF交流控製器中的CPU/DSP隻能買,大功率的GTO,即便已經是上一代產品,也隻能買。它們與電機之間完全不能配合,因為自己不會設計製造。半導體工業早就根據“比較優勢”原則放棄了。至於電機,比如我是電機專業出身,我的同學之中很少有人搞電機了,我也不搞電機了,嗬嗬。

即便鐵道部想支持國產,準備忍受初期的故障,還準備象0係新幹線一樣冒著國民的唾罵搞20年一貫製,20年磨一劍。麵臨的卻是巧婦難為無米之炊,這和總設計師當年的條件完全不一樣。

中國的技術基礎已經崩潰了,不能支持這種在傳統的集中式基礎上進行改進磨合。當初設計中華之星采用集中動力,也是迫不得已,當時已經能很清楚看出分散動力的優越性。但是,集中式隻需要在原來韶山電力機車上小改就可以了,如果另起爐灶搞分散式,則需要很多專業合作攻關,在一包就靈的科研體製下,根本就實現不了。

 

四、新幹線的核心技術和國產化率

新幹線的最核心部分是“台車”,四個組成的小車。一節車廂有兩個台車。台車上集成了驅動電機、軸承、刹車、懸掛、VVVF控製器。這麽多的部件集成在小小的台車上,還涉及很多專業。

在“自主創新”的風潮下,跟流行算GDP一樣算垃圾一般的國產化率。CRH的國產化率據說達到了75%。有人戲說,一輛日本列車,一塊中國產的CRH牌子,兩個中國產的螺釘,算下來國產化率也達到了75%。

國產化率算法千奇百怪,各有巧妙不同。不知道鐵道部的算法如何,是按零件的個數算,還是按價值算,還是按關鍵部件計算。

其實呢,國產化率這一指標毫無意義。會做就是會做,不會就是不會。自己會做包給別人做降低成本,也非常合情合理,比如波音飛機的美國的國產化率算下來可能不高,中國也參與做了很多部件,但中國就是不會造波音飛機。希望鐵道部能開列個清單,這個CRH裏麵,哪些我們能做,哪些還不能做。通過購買CRH,能夠做哪些以前不會做的,哪些部分根本就不打算做,是否那個“台車”就一直從日本買?

選擇新幹線沒有錯,但掛著“自主創新”的牌子,自己騙自己就有錯了。
[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (1)
評論
827 回複 悄悄話 當看到CRH掛著"自主創新"的牌子時,想起了陳凱歌的一句話"見過不知羞恥的,但沒見過如此不知羞恥的".
登錄後才可評論.