高速鐵路的核心技術有哪些？和普通鐵路有哪些不同？

12-28

佔個坑，待會兒寫
==================================================================
我錯了我食言了。因為電腦拿去修了，不能寫個長文了。這個多少算是我的專業，所以能寫出個較為完整的回答來，就等修電腦的了！
==================================================================
乾貨來了！
對於不喜歡看文字的同學，可以直接看下面這張圖，圖中加了南車標誌的就是南車具有知識產權的技術（PS380系列除了380D，基本上是中國自己掌握的動車技術，其中尤以380A為代表，它我最喜歡的車型）。感謝南車集團編輯@高鐵見聞Sina Visitor System。
在圖片之後我有簡單的介紹。

動車的基本組成

1.車體
車體的作用是安裝基礎和承載骨架。現代動車組車體均採用整體承載的鋼結構或者輕金屬結構，以實現在最輕的自重下滿足強度和剛度要求。
2.轉向架
轉向架有動力轉向架和非動力轉向架之分。其作用是承載、轉向、減振、制動，動力轉向架還具有驅動的功能。
轉向架由構架、懸掛裝置、輪對軸箱裝置和基礎制動裝置等組成。而動力轉向架還有驅動裝置。
3.牽引傳動控制系統
作用是傳遞能量和運行控制。
牽引傳動系統主要是指列車的電氣設備，分為傳動電路系統、輔助電路系統和電子與控制電路系統。
主傳動電路系統主要包括主變壓器、主變流器、牽引電機。輔助電路系統主要包括通風冷卻裝置、車內供電裝置。參考我的另外兩篇回答目前火車是如何供電的？和電力機車的驅動電機是交流電機還是直流電機？
4.制動裝置
該裝置包括機械部分、空氣管路部分和電氣控制部分。
制動方式有空氣制動和電氣制動，不同的制動方式有不同的制動裝置。
5.車端連接裝置
該裝置包括各種車購緩衝裝置、鉸接裝置和風擋等。作用是連接車輛成列及緩和縱向衝擊。
6.受流裝置
動車組均採用受電弓受流器。
7.車輛內部設備和駕駛室設備
這裡面就是些類似於「傢具」一樣的東西了，什麼空調啊，燈啊，座椅啊。。。不多說

核心技術點

動車本質上是人類科學技術水平的集中體現，裡面的所有設備裝置都是科技在鐵路運輸上的應用。所以談到動車組的核心技術，很多都是在別的地方有應用的。
動車組核心的核心是牽引傳動系統
牽引傳動系統直觀的可以見下圖

我國動車組均採用交直交傳動，接觸網上的交流電經過受電弓和變壓器之後，被整流成直流，再逆變成交流通入非同步牽引電機。
弓網關係
高速列車在運行的時候，列車速度越高，受電弓與接觸網的良好接觸就越難實現，這就是弓網關係。
輪軌關係（轉向架）
高速下，輪對與鋼軌之間的蠕滑、輪軌動力學、運動穩定性、曲線通過性能，這些基本上可以歸納到轉向架中。

沈志雲, 張衛華. 輪軌接觸力學研究的最新進展[J]. 中國鐵道科學, 2001, 22(2): 1-14.

變流技術
要實現整流和逆變最根本的是器件，所以動車的運行必須要大功率的可控器件。其中以IGBT為代表。其次，逆變器和整流器的拓撲結構決定了輸出的性能。再者，整流器和逆變器的控制技術也非常重要，而且控制技術牽涉到整車的運行策略和工況，難度非常高。
牽引電機控制技術
對牽引電機的控制一般是將逆變器和電機作為整體進行控制的，現在最成熟的兩種控制方法一個是矢量控制一個是直接轉矩控制。在具體的控制方法中，還有很多實現上的困難。在其中，會添加一些技術，比如無感測器技術，非線性解耦等。
再生制動
再生制動是一種非常環保的制動技術，它利用列車的動能發電，將電能返送到電網中去。再生制動技術本質上是控制技術，它不需要額外的主電氣設備，它只是將電動機作為發電機，逆變器作為整流器，整流器作為逆變器，參照上圖。再生制動技術中最主要的，是如何保證返送回電網的電能的質量。
網路控制系統和列車運行系統
動車組通常動力較為分散，設備都分布在不同的車廂上，在高速運行中，如何使設備協調工作，消除延時，這個是網路控制系統解決的。其中涉及到信號傳輸、通信協議、車載計算機等技術。
至於列車運行系統主要針對外部和列車的協調。這其中包括區間閉塞技術、無線通信技術。
輔助供電系統
這段不多說，詳情見目前火車是如何供電的？
動車組CRH和和諧電HXD系列。動車組的牽引供電系統由接觸網經受電弓到牽引變壓器，牽引變壓器變壓後到牽引整流器，然後是牽引逆變器，最後到牽引電機。這是牽引供電系統。而車廂內照明、空氣制動機和列車控制系統供電來源是由輔助變流器得到，在變壓器後面有另一個繞組接出，接上輔助變流器。而控制電路和照明供電有專門的蓄電池備用。
材料技術
車窗、車體、轉向架、輪對、閘瓦都需要材料技術的支撐。這個無需贅言。
高速鐵路建造技術
這個歸土木了，幫你一下 @徐騰飛老師。
就這樣，還有的話繼續補充。

對於高速鐵路，我只有一點粗淺的了解，說說我了解的幾點，權當拋磚引玉：

1, 對鐵軌的要求肯定比普通鐵路要高得多，但因為當時的歷史原因，我國大部分幹線鐵路鐵軌在修建的時候就是按照軍用標準修建的，有先天優勢，一下子就可以省下幾百億的投資——這也是高鐵項目上馬的一個重要原因。

2, 運行控制系統，這個是保證運行安全的核心，目前中國高鐵使用的應當是德國技術——它與普通火車的以司機為主的控制系統完全不同，是類似於地鐵系統的全數字化控制，控制中心起核心作用，司機僅作為斷網或故障時的輔助控制員。

3, 轉向架，因為運行速度極高，轉向時離心力也比普通火車要大很多，要避免脫軌，轉向架需要全新的設計。

4, 牽引電機，高鐵是全電力牽引的，在長距離運行過程中，一方面要穩定輸出強大的功率，但出於經濟性和現實情況考慮，能耗必須降下來，對電網的負擔也不能太大，於是，變壓器和節能技術就變得很關鍵——與現今大部分混合動力汽車一樣，高鐵在剎車時都能將剎車動能轉化為電能回收，與傳統火車相比，相當節省能源。

5, 制動技術，高鐵以如此高速運行，對於剎車系統的要求自然很高，而且為了降低能耗，剎車系統還需要一套能源回收系統。

5年前，一個偶然的機會，我幫一個就讀於某鐵道學院高速列車研究中心的朋友翻譯一篇荷蘭的高速列車建設合同中的一部分，第一次接觸了無砟軌道這個事物。悅涵已經提到了，無砟軌道是除開列車車體本身以外，配套基礎設施中很重要的環節。

我認為變流器技術也應該是核心技術之一，比如整流、逆變，包括其控制技術及電力電子元件的製造技術。其實，就算在諸多子領域中使用了常規原理，然而當技術指標提高到原有水平的極限時，任何應用技術都面臨挑戰，凡是挑戰成功並且獨家掌握了，那就都是核心技術了。簡單舉個例子，軸承在250kM/h運行速度中不是問題，但是在350kM/h下就是挑戰了，還有IGCT器件、車廂共振、電流短路保護速度。

車輛狗強行簡答。

一、氣動外形。高速狀態下，空氣阻力占所有阻力的98%

二、車體自重。嚴格意義上來講這個不太重要，重要的是簧下質量越輕，轉向架就可以具備更優良的運動性能。

三、制動能力。跑得快不是本事，跑得快停得住才是本事。

四、受電弓受流能力，300km/h速度下，那弓網配合已經是一路火花帶閃電了，速度再快的話要怎麼保證受流效能是個很大的學問。

五、牽引能力。這個倒反是最不重要的因素了。

所以車輛方面最大的限制是受流問題和制動能力問題。
其他專業的就不一一而舉了，工務的線路，供電的接觸網，電務和通信的信號和列控也都很重要

事實上高鐵和普鐵沒有本質區別，大多是量的區別，高鐵技術也有很多下放到普鐵的例子，而且最近在西方很流行，比如德鐵的ICx，法國的新一代通勤車，都大量應用了高鐵的技術成果。車載信號技術還有集中調度什麼的更不要說了，高鐵上能看到的，普鐵，尤其是西方，現在也都有應用。

不過高鐵還是有一個區別於普鐵的地方的，我反覆想了幾回，只有這一個。

一是道岔種類，全世界的高鐵都只有選擇使用雙開道岔的，普鐵則多種多樣。

與其說不同，還不如說高鐵是普鐵的一個分支。

首先要明確高鐵的概念，時速大於200Km/h的都可以稱為高速鐵路，日本的新幹線是第一條高速鐵路，是以它的速度來劃分的啊！
有的知友說到有砟和無砟軌道，其實法國高鐵就用有砟軌道，因為彈性更好，因為法國有級配較高的優等火山岩，碎石顆粒大，然後用瀝青灌澆，粘和，德國是最先使用無砟軌道的，其實就是把四根混凝土枕木，做成一塊、學名叫博格板。高鐵修建過程最怕沉降，所以都余留有調整支座。高鐵的曲線半徑最小5000km 一般是8000-12000 。高鐵列車對鋼軌要求不是很高，目前仍然才有60軌，重載鐵路，大秦線用的75軌。雖然很多技術是我們引進的啊，但是通過學習和掌握，我們是運用技術最成熟的啊。而且有點不計成本，大多以橋代路，著眼未來。
另一個技術是信號，簡單說就是自動控制，其實跟普速一樣，鐵路信號是四現實，紅黃黃綠綠。是四個信號區間，四個信號區間內只有一列車，有車的區間顯示紅燈。技術沒有多大改變，只是多用了一些電子原件代替人工。
再說列車，這個其實只要是動車組，白色的上高鐵都能跑、包括普速京廣隴海等鐵路，部分區段都是200km/h。動車組的每個輪子都有動力荷載，跟以前，全靠車頭帶是不一樣哦！
最後再說電力，其實跟普速也一樣。都是單廂電，有一個很複雜的技術是單廂電流如何驅動電機，日本的跟德國的還不一樣，載重量大的是日本的啊，6K技術很牛，司機都知道。
所以高鐵的最根本還是地面路基，在此感謝那些，普速，高鐵上最辛苦最默默的線路養護人員。
不是很全面，多多指教啦！

這裡主要說明我國的高速鐵路和普通鐵路的不同點：

1.高速鐵路使用無砟軌道（在中國是設計時速超過250km/h的高速鐵路使用無渣軌道，設計時速200-250km/h的客運專線很多使用的是有砟軌道）。

普通鐵路軌道是在小塊石頭堆砌的基礎上，再鋪設枕木或水泥枕木，被稱為有砟軌道。京滬高鐵用的是無砟軌道，路基不用碎石，鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上，整條線路水平誤差不超過0.1毫米。在軌道方面，大量採用長距離無縫鋼軌。也就是在高鐵上幾乎聽不到傳統火車的哐當哐當的聲音。沒有了鋼軌接縫，對於列車速度的提高也有幫助。而且道岔都採用高速可動心道岔。其通過速度比普通道岔高很多。且高速鐵路線路彎道更少，火車儘可能的是直線。
（需要說明的是無砟軌道的技術僅日本和德國擁有，中國缺乏軌道板製造技術，遂選擇引進外國技術及自主研發。）

2.高速鐵路使用的列車是動力分散式動車組。
動力分散式列車是鐵路列車的一種和動力集中式相對的牽引方式，特點是動力來源分散在列車各個車廂上的發動機，而不是集中在機車上，中國的「和諧號」動車組是以架空電纜方式提供電力來驅動牽引電動機的電力動車組。而普通列車是由火車頭牽引的，這是動力集中式的牽引方式。

3.信號控制系統不同。
中國列車控制系統，簡稱CTCS，是中國鐵路參照歐洲列車控制系統，並結合中國國情構建的技術體系。使用數字控制信號，比傳統的模擬信號更加的精確和穩定，確保列車運行安全。

4.定價和定位不同。

P.S: 需要注意的是磁懸浮列車也屬於高速鐵路的一種。

我補充一個小小的不同點：對密封的要求很高。
要是坐過CRH1型動車的人就知道，那破車過隧道的時候，因為密封不好，車廂氣壓會急劇升高，耳膜疼！！！

運營時速160及以下的採用目視行車（LKJ）
運營時速160以上採用CTCS+ATP行車
在我國設計時速200以上必須使用箱梁（膠濟例外，其使用劉志軍時期研製的2201型第六次大提速的提速T梁，且進行了橫向加固，可以滿足250）
我國的普速鐵路都是用的T梁，高速鐵路主流箱梁型號：2322A 設計時速350專用、2229A設計時速250專用、2224A設計250 預留300及以上、2221A兼容貨車設計時速250，蘭新貴廣版設計時速350
明天再編輯睡了

高鐵高鐵，還是一種交通方式，本質上講，和汽車沒有區別。。。
所以，要想跑的快，就要有一條能跑的快的好的跑道，再加上一種能跑的快的火車，另外還有一套能夠調度這個速度的控制系統。當然這一切，還包括一系列的輔助設備。

跑的快的就是無渣路基+無縫鋼軌了。話說記得上學時有這樣的一道題，說一根鐵軌是50m,火車每50米就會經過接縫處，發出咣鐺的響聲，問聽到了200次響聲列車經過了多少公里。好無聊的一道題，但是這裡卻很有意義，比如我們用50m的鋼軌，以時速300公里前進，每分鐘就要前進5000m,也就是100個接縫，我想如果放在現在，那位出題的大叔還能查的過來嗎？？無縫鋼軌的意義就在於大大減輕列車運行時的噪音和振動，也減輕了高速下這兩種現象對列車和軌道造成的破壞。無渣路基和以橋代路則大大減輕了由於路基沉降和熱漲冷縮對線路造成的影響。路基都是坐在岩石上的端承樁。

然後就是車了，東方紅拖開機能跑個30就不錯了，要想上50最起碼也要個qq好不。韶山和諧（機車）上了高鐵那就是去救援了，不載客。所以就有了天朝的350系列動車組，都清一色分散動力，電氣設備分配在車下，什麼380abcd，都一個樣子。25000v的標稱網壓。如果坐在一車的話，可以看到司機開車的哦。開的快故然好，還要停的下來。畢竟，鐵道部不賣通往天堂的車票。援引官方，高速動車組的關鍵技術如下：列車牽引技術，高速制動技術，高速轉向架技術，車載輔助供電，車載配套設備（空調,車門，衛生間），車載高壓設備等等

然後就是列控和調度系統，叫做atp，或者ctcs，（搞不清什麼區別),通號集團引進的高速列車控制系統，7.23主力黑鍋，沒錯就是它。這套系統的穩定性和安全性其實是蠻不錯的，其他不說，畢竟這麼多年了。不了解也就不多說了

還有就是高鐵配套的供電系統，就是車頂那條供電線及背後的變電站所，為了顯得專業些，好吧，那條線叫接觸網，不要為什麼一條線叫網，老師就是這麼教我的。。
另外還有個通信技術，現在其實高鐵沿線，移動信號就挺好的，不過車上還是有一套單獨的通信系統。。
就這樣吧。
附送一張烏漆摸黑的動車組照片。。

補充悅涵一些：
高鐵最顯著區別於普通跌路的就是速度。
隨著速度的變化，其列車各部件的設計要求陡然上升。其關係一般都會超越線性變化，平方關係或者立方關係……
舉個例子，鐵軌一定是一段段的，不可能連續的從頭到尾。那麼，列車運行時經過連接處必然產生一個相對較強的震動。在列車快速運行時，產生穩定的震動頻率，當速度提高時，震動頻率隨之增加。而對於列車與震動頻率提升帶來的疲勞損傷急劇增加，對列車各個部件的要求也就急劇增加。
再者，空氣的阻力，隨著速度增加而快速增加。對列車的外形與製造工藝提出了非常高的要求。顯然對能量的消耗至關重要，也就是運營成本。
飛馳的列車，使得無辜的小鳥都成了小炮彈，拋開人為的干擾，這個自然存在的危險因素也大大增加，列車設計時也必然需要考慮。
……
高鐵有許多不經意的小問題，都會對列車與鐵軌的設計與製造提出極高的要求。
順便說一句，同樣是國外的技術、工藝、甚至是設備，中國人有時候隨意的態度，也會導致最後的鐵軌技術標準遜於國外。

時間關係，僅說點我研究方向上的發現，高鐵牽引傳動系統中一些核心技術，中國還沒突破但國外（eg ABB,龐巴迪、西門子等已經）掌握，關於大功率變流器和傳動控制

1 前端整流 ,國內幾乎還是清一色的工頻變壓器+多重整流（笨重、）。無變壓器，ABB 11年就推出了無工頻變壓產品。 ABB pioneers breakthrough rail innovation ，注意是產品！

2 後級傳動。我們還在2/3（1-2MW）電平低開關頻率下。國外（以西門子）在單機大功率電機（4-5MW)的研究成果和樣機已經很成熟，涉及高壓大功率電機設計、傳動控制等方面的技術，被國外技術寡頭遠遠甩在後面。

機車能高速安全跑只是最低要求，大家還是不要滿足現有技術情況。

對悅涵表示同意，高鐵的核心技術，說起來應該用4項可以包括：無砟道床、無縫軌道、CTCS、動力分散。
在鐵路信號系統工作，對CTCS較為了解，內容可參考CTCS_百度百科
由於列車在區間內運行速度很快，所以車載信號機成為安全保證的主體，地面信號機進行輔助。這就要求無線技術的相應提高。無線基站現在將用於解決此類技術難題。沿鐵路線設置無線基站，使用GSM-R技術，信號在線路上無縫覆蓋。

我到是想@ 我們學校的翟婉明、錢清泉、沈志雲院士來答這道題呢，結果他們都沒有註冊知乎！

題主說的高鐵技術，我想應該不僅僅包含動車組，還應涵蓋高鐵的建設、維護、運營組織及被大家詬病的12306（雖然不僅僅針對高鐵）等等。
1、關於動車組，黎哥、悅涵等幾位答主回答已經比較全面了，不再贅述。我要說的就是，真正做到自主化的就是380之後的了，然後最近開發的CRH6（當然已經不屬於高速鐵路），380出來之後才算是真正掌握了高速動車組的設計、製造；
2、關於運營維護，因為本人從事這個行業，多說幾句。
（1）世界上各國動車組日車公里數（平均每天每車走行里程）最大不超過1800km，而我國上海鐵路局管段基本做到2200~2400km，這對管理和組織是個重大考驗；
（2）日走行里程世界最大，其強大保證是動車段、運用所的維護檢修，沒有「動車醫院、動車之家」的半軍事化管理，沒有誰有那麼大膽子開那麼快，每天運行那麼久；
（3）我國已經建立起強大的動車段-運用所-存車場三級維護體系，7大動車段（含在建）和66個運用所的布局也是高鐵核心技術之一；
（4）動車段所的檢修效率世界第一，檢修設備、檢修手段世界領先。
（5）全路統一標準的檢修設施配置，統一的檢修制度，這是世界上其他國家做不到的，也是我國地鐵行業望塵莫及的。

字太丑所以擦掉

擦掉的是額外兩條：車廂密封及集便處理、高性能受電弓。我是學渣

買一本《鐵路選線設計》和一本《軌道工程》挑高鐵部分看去吧，和普鐵比較，這都是期末考試類型的問題。。。。
竟然沒有學鐵道工程專業的人來回答，一幫門外漢。。。。

最主要的三項核心技術：牽引、制動和轉向架。

我覺得高鐵核心技術還在國外吧，宣傳說是國產化，但有的關鍵零部件是通過和外企在國內成立合資公司，在從合資公司那購買，這樣就算是國產化了。中國高鐵牛逼的技術在路上不在車上。

我可以說說轉向架嗎？

前面的朋友都說了很多，有圖有真相。只是，個人覺得說動力分散是核心有些誤導他人，關於動力分散和動力集中的優缺點現在各國同行都有共識就是動力分散牽引會比較好。優點主要在：動力分散本身對動力車的拖車的軸重要求差別不會太大，保證牽引設備質量分散，避免了難以處理的機車大軸重問題和一些附帶會引起的轉向架結構設計和動力學問題。此外，動力分散對車和軌道都有好處，輪軌之間的相互作用力不會太大，動車和拖車之間的差距也不大，對軌道的破壞作用要溫和一些。但是同樣有動力集中的TGV一樣做的出色，而且也是業界的先驅，現在仍然是以輪軌關係驅動的高速列車的世界最高試驗速度。

不好意思，扯遠了，下面聊一聊轉向架吧，純屬瞎扯淡願意看的隨便看看，歡迎討論哈。轉向架的幾個關鍵部件（讓我好好想想......）：1、輪對軸箱裝置，隨著運行速度的提高，對輪對的材料、型面及一些參數的要求會越來越高。而且輪對和鋼軌的匹配作為鐵道車輛區別其他機械系統的唯一標誌性特點，由它本身的複雜性，屬於強非線性，所以這裡一直是全球車輛和道鐵領域的攻關難點。軸箱定位結構及參數對一系定位的影響很大，對轉向架的臨界速度起決定性作用，所以這裡就是決定是否可以跑告訴的第一關。2、轉向架構架，這個不用說了，必須很重要，現在高速發展比較普遍，對於構架的結構的認識也都相對一致。力求輕量化，結構簡單，強度滿足要求。普速車的要求要相對低一點。3、制動裝置，對於制動距離和效率以及能量消耗與轉換的要求。涉及到安全問題。速度不同對制動距離要求不同，而且速度低了對制動能量回收利用需求也不大，高速車的制動裝置的制動形勢要多很多，而且也不斷在更新。做的比較好的是KNORR。
4、牽引傳動，就是連接轉向架和車體之間的裝，是選一根桿還是Z字形兩根桿或者是普速車的中心銷牽引。這裡面的區別在於不同牽引方式對車體與構架之間力的傳遞的影響。速度高了，對力的傳遞控制精度也水漲船高了。
5、驅動裝置，這是動力車的問題，拖車沒有。就是在轉向架上的電機和齒輪箱，做為牽引裝置在轉向架上的傳輸終端對電機輸出扭矩到輪對驅動力之間的轉換的重要作用毋庸置疑！這本身就是個技術活，就像汽車的發動機一樣，國產化很難！技術也很難！就像國內某高鐵的齒輪箱問題現在還沒有找到原因...普速車輛因為是機車牽引，所以不存在這個問題。
6、二系懸掛裝置，就是車體和構架之間的減震結構。高速車現在都是空氣彈簧，普速車還有鋼彈簧，之間的差距比較大，效果也完全不同。簡單說，空氣彈簧可拉可壓可扭轉可任意變形，非常耐用。剛簧不適合高速，普速車要求不高為了節省成本也是經濟適用直選。

說了這麼點，本來還覺得不錯，恩恩，看起來很專業的樣子，看完我就想刪了，及翻翻書了。。。說的不對，見笑了。第一次回答，答的不好誠意在，多包涵啊。