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1、XXX学院毕业论文现代电气发展（铁路电气化设备制造业）现状综述系别： 机电工程系 专业名称： 电气自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： XXX学院毕业论文（设计）任务书学生姓名学 号承担指导任务单位导师姓名导师职称专业班级联系方式论文题目题目分类科学研究教学研究理论分析文献型综述技术开发工程软件其它（必须选适合自己题目的类型在内打） 开题时间完成论文时间教研室审定意见教研室主任签字： 年 月 日系审定意见系主任签字： 年 月 日现代电气发展（铁路电气化设备制造业）现状综述摘 要 对国内外电气化铁路和城市轨道交通电气化设备与一般的电力设备制造业的现状和异同进行了总结性的分析。结合铁道行业客运专
2、线的大规模建设中如何引进、吸收再创新，结合工业基础及行业管理国情，有针对性地分别对供变电设备、与速度直接相关的接触网悬挂受流零部件、接触网腕臂结构受力零部件所应采取或选择的技术路线方向提出了中肯的合理化建议。 关键词 电气化 设备制造 供求分析 技术路线 1 国内电气化铁路和一般的电力设备制造的区别 电气化铁路和城市轨道交通电气化设备和一般的电力设备制造有所不同，主要区别如下：一是与电力部门通用的高压设备主要是高压开关、断路器类和10kV的产品；二是中压设备由于我国电气化铁路27.5kV单相（对地）的特殊性，耐压等级相当于电力系统设备42kV的耐压要求，介于35kV和66kV电压系统等级之间，
3、同时铁路单相直接接地工作方式和短时负荷变化的特点与电力部门大大不同，导致27.5kV设备不完全通用和具备专业性，需要特别的生产经验和标准以至较为专业的生产厂家，尤其是牵引变压器和馈线断路器、开关设备；三是接触网设备相对于电气化工程的外线工程装备，是通过电力架空悬链线系统向铁路上的高速运动中的电力机车持续供电的大功率架空悬挂电网，可靠性要求高、安装要求精确、工作状态要求稳定且没有备用条件，是电气化铁路特有的产品，故与通用电力金具的使用方法和要求有所不同，除了馈线设备可以通用以外，一般的比如定位器、承力索线夹等都极为特殊，需要由特别的生产经验和标准以至较为专业的生产厂家生产。 2 国内外专业设备制
4、造企业在我国铁路电气化市场中的现状 2.1 合资和外商独资企业 铁路电气化已有100多年历史，现已遍及世界各国。目前，已进入我国电气化和城轨铁路设备市场的主要国外公司有：德国NKT、SIEMENS、BB、ABB、RIBE、KP；日本明电舍、TOSHIBA、MITSUBISHI、HITACHI、住友、古河电工、三合等；美国GE、ICS、CPC、POWELL公司；韩国的HYUN-DAI、日进；法国的AREVA、阿尔斯通、耐克森、SEDEM、GALLAND；英国的WHIPPBORN等。 2.2 国内铁路电气化供电设备制造企业的市场份额分配情况 我国铁路电气化供电设备制造企业发展史和市场份额分配情况从
5、1961年我国第一条电气化铁路宝成线宝丰段开通以来，一直处于较大的变化中，大致可以分几个大的阶段：从19611985年，所有电气化设备均是由我国自主开发和生产的；1985年引进日本国铁的AT供电方式技术，并引进了由东芝公司集成的日本成套供电设备建成了京秦线；1998年以来，随着国内设备水平的提高，牵引变压器、远动装置、继电保护装置、故障判定装置等国内设备夺回了失去的市场；真空断路器、电动隔离开关、接触导线、接触网零部件研发和小批量生产水平已达到或接近国外水平，在市场上正与国外产品进行着激烈竞争，但总的，国内产品占据大部分市场份额；2001年至今，随着客运专线铁路和铁道部大提速工程的大规模建设拉
6、开序幕，市场份额重新分配调整中。 3 国内电气化产品的需求和供应能力分析 3.1 国内电气化铁路的市场需求预测 随着生活水平的提高，人们对出行提出了更安全、更便捷的要求；航空运输、汽车运输的飞速发展，使铁路运输面临巨大竞争压力；迫于石油资源的制约我们必须大力发展电力牵引方式。这些都要求我国必须加速客运专线建设，加速对既有路网电气化改造。 国家中长期铁路网规划计划，到2005年电气化里程将达到2万km，2010年将达到3.5万km客运专线5000km，2020年将达到5万km（客运专线万）。其中包括：北京上海、北京武汉广州深圳、北京沈阳哈尔滨（大连）、杭州宁波福州深圳、徐州郑州兰州、杭州南昌长沙
7、、青岛石家庄太原、南京武汉重庆成都“四纵四横”客运专线；环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区三个城际客运系统；既有线电气化改造1.6万km。据此推算：2010年、2020年铁道电气化过程中需要超大量的供电设备和接触网系统主要设备。 3.2 我国电气化产品的供应能力分析 我国铁路电气化设备需求与电力系统相比较小，国内大型制造企业涉足较少，基本是中小企业的为主，因此，形成了供电设备制造企业数量多、规模较小、产品单一的局面。 随着铁路跨越式发展，我国电气化铁路对其产品的质量和生产量的要求大幅度提高，但总体上看，我国企业（包括合资和外商独资企业）基本能够保证对铁路电气化设备的供应。供变电设备因为
8、电气化的生产装备本身和电力系统是通用的，借助于我国强大的电力设备制造工业基础，完全可以从产能上满足需求。 对比较特殊的接触网产品因其品种繁多，虽然加工过程和社会制造基础能力大多通用，但受行业许可证和国家3C认证等严格的市场准入管理的限制，且需求不稳定，单一的零件难以形成大的稳定的批量，投入的国内企业资源较为有限，据调查，目前的生产能力作特别分析如下： 接触线，全国共约13 000t/年左右；承力索因为不需要特别的专用设备，只要有原材料，几乎所有电缆厂家均可生产，生产能力很大，可以认为“没有限制”。 需要说明的是，200km/h以下的产品国产零件基本过关，除了定位器等合金零件的批量工艺需要控制以
9、外，基本可以替代进口，质量和产能要求满足市场需要。但200km/h以上的高速铁路接触网零件，以铝合金和铜合金为主，我国的批量生产工艺管理需要改进，还没有大规模生产的成功经验。考虑到高速铁路的安全高可靠性要求，在负荷特点不明的条件下，暂采用以国外为主的生产模式（包括合资）可以规避预料不到的风险。 高强度的导线，如镁铜合金线或高强度锡铜线，因为国际水平的限制，导线生产极限的技术能力难以突破，国外也是普遍在降低安全系数使用，为稳妥起见，在使用较小的安全系数（保证大工作张力的弓网受流技术性能）时和没有取得足够的工程经验以前，在客专建设的早期采用国外（合资）的产品亦是合理选择。 4 技术路线的发展趋势
10、在我国科技创新大规划的目标下，当前铁道行业客运专线建设的最根本目标之一，就是搭建客运专线等高等级的系统技术平台，铁道部专门成立了客专技术部按照电力电气化系统集成的工程管理方式，借助于市场开放要求国外供货商提供全方位的技术服务，同时推进完成国外先进的设计研究技术、装备制造技术引进吸收和再创新。通过在系统集成项目中引进、消化、吸收，铁道部逐步推进了中外合资、合作企业的建立，实现设计最高行车速度350km/h、验收速度350km/h、运营速度300km/h牵引供电系统关键设备及零部件的国产化。通过已陆续开工了12条客运专线的建设，包括津京、合武、合宁、石太、武广、广深、京沪、哈大、广珠、甬温、温福、
11、福厦线等项目，培育国内装备制造企业和施工集成商已显雏形。 从技术层面分析，在津京、武广、郑西、广深、京沪等300km/h以上的高等级客运专线，电气化的技术标准基本上以引进国的成熟原型为主导路线。对于供变电设备技术方案，因为对可靠性的高要求和对新事物的担心，采用了比国外原型更高和更复杂的备用方式和接线形式；对于接触网设备，以目前最新的津京、武广项目为例分析，主要涉及到德国的原型而采用了铝合金类接触网产品为主，原因是原型产品的风险较低，成功率高，也有利于引进和吸收我国较为缺乏的合金产品制造关键技术。但在以后的京沪等后续的高等级铁路、将毫无疑问走以合资和国产为主的自主创新路子，需要结合我国多年的经验
12、积累，进行合理的技术方向选择。 从供变电设备技术方案的角度分析，因为供电主接线方案可以有备用，所以设备单体的可靠性不足时可以通过接线方式加以弥补，随着制造的单体设备可靠性提高或客专铁路投运一段时期的经验积累和充分认识以后，相信将在主接线方式、总平面布置方面大大简化，以降低工程投资，并在立体布置、减少占地、无维修等方面作为主要的技术发展方向，逐渐向国外的法国、德国等较为简约的模式靠拢。与软件有关的综合自动化系统类产品因为用户使用升级和维护的需要，从一开始到今后，肯定是以国内自主，部分硬件设备会结合性价比可能部分采用国外产品。 多年以来的研究和实践已经在业内达成了基本共识，即接触网的技术方案路线确
13、定了以德法的欧洲体系为主，但在接触网设备零部件领域，需要特别加以分析。在以前我国的电气化铁路接触网设备制造业曾经历了铸造工艺加工质量管理有所失控的痛苦经历，导致最终用户失去信心转而让国外企业有机可乘，基于此，从国家管理层到技术行业标准中都强制以锻造工艺替代并基本淘汰了铸造工艺，虽然有一刀切的弊端，但至少在短期内对控制质量下降起到了积极的促进作用，保持了起码的可靠性水平和行业声誉。据此，如果技术路线按照仿造从国外原型引进的普遍以铜合金、铝合金铸造件为主要产品结构的接触网设备材料路线，以我国普遍较为落后的冶金工业基础条件和大规模质量控制水平，是否会继续或应该简单地回到铸造工艺为主的方向值得慎重研究
14、。 国外早期也大量采用以黑色金属钢铁为主的工艺，近年在高速铁路领域和新建铁路行业普遍采用合金材料的初衷是减少维修提高产品寿命、采用没有镀锌过程的环保工艺，另外国外较高的国民经济实力和冶金工业水平也是其采用合金类产品的基础条件，实质上，深入技术研究后可以发现，除了与高速机车运行和大电流导电需求有直接关系的部分特殊和重要产品外，铜合金或铝合金类新产品对原有的钢铁类零件的使用性能和技术参数方面并无实质性变化，尤其是与接触网的安装腕臂结构有密切关系的受力零部件没有实质性的改进。高等级铁路应用切实需要和工艺技术得到实质性改进主要方面体现在采用高强度、轻质、非磁性导电的铜合金或铝合金材料才是技术必要的。
15、因此，对于未来的我国的接触网零部件的技术主流，如何扬弃国外原型产品技术路线方面应该结合国情区别对待，对此，笔者建议：第一，对与高速机车运行和大电流导电需求有直接关系的部分接触网悬挂零部件，如接触线、定位器、电连接、中心锚节、下锚终端、吊弦等应采用铜合金或铝合金材料产品。该部分应作为技术引进、优化设计方案或工艺研究的重点。第二，对和速度无直接关系的以支撑和受力为主要用途的接触网安装腕臂结构类受力零部件，仍然应该充分利用既有的工装设备和品质管理成功经验，继续发扬锻造工艺的优点，最大限度地减少制造缺陷，尽量用锻造工艺替代铸造工艺，并用钢铁的黑色金属类材质取代贵重的铜合金、铝合金材质零部件，不仅便于大规模生产的质量控制，而且有利于大大降低成本，很好地在各方面满足国情需要，提高我
