《高速列車科技發展“十二五”專項規劃》是中華人民共和國科學技術部於2012年4月1日發布的《關於印發高速列車科技發展“十二五”專項規劃的通知》國科發計〔2012〕230號的附屬檔案內容。
分為形勢與必要性、總體思路與目標、重點任務與主要研究內容、技術路線與主要預期成果、專項組織和投入模式、專項實施步驟與保障措施等6個部分。
基本介紹
- 中文名：高速列車科技發展“十二五”專項規劃
- 發布機構：中華人民共和國科學技術部
- 發文字號：國科發計〔2012〕230號
- 規劃宗旨：加快推動高速列車科技發展
- 發文日期：2012年4月1日
通知全文,附屬檔案全文,形勢必要性,思路與目標,任務與研究,路線與預期,組織和投入,步驟與保障,
通知全文
中華人民共和國科學技術部關於印發高速列車科技發展“十二五”專項規劃的通知
國科發計〔2012〕230號
為進一步貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》和《國家“十二五”科學和技術發展規劃》，加快推動高速列車科技發展，我部組織編制了《高速列車科技發展“十二五”專項規劃》。現印發給你們，請結合本地區、本行業實際情況，做好落實工作。
特此通知。
附屬檔案：高速列車科技發展“十二五”專項規劃
中華人民共和國科學技術部
二〇一二年四月一日
附屬檔案全文
附屬檔案:
高速列車科技發展“十二五”專項規劃
形勢必要性
一、形勢與必要性
（一）國際高速列車相關技術發展現狀與趨勢
世界上軌道交通技術已開發國家一般按服務模式和路網技術特徵對軌道交通系統進行分類，並在此分類基礎上對其基礎設施和列車分別進行體系化配置。一般情況下，運營速度200km/h 以上的導向運輸系統（Guided Transportation systems）均被稱為高速運輸系統，運營速度200km/h 以上的輪軌系統即為高速鐵路。
自1964 年日本首次開行高速列車以來，經過了50 餘年的發展，形成了以日本新幹線N700 系與E5 系、法國TGV 和德國ICE 為代表的高速列車技術。高速列車的運營速度從最初的210km/h 提高到320km/h，日本新幹線、法國TGV 和德國ICE 的運營速度分別為300km/h、320km/h 和300km/h。
為獲取安全性極限參數和進行安全評估，各國分別研製時速遠高於運營列車的試驗列車，試驗速度逐步提高。2007 年4 月3 日，法國AGV 的最高試驗時速達到了574.3km/h，為保持技術和相關產業的領先與可持續發展提供了重要的研究、試驗、數據和評估手段。
目前，世界各已開發國家高速鐵路的發展進入新一輪快速發展期，主要表現在如下幾個方面：
1. 泛歐高速鐵路網已見雛形，跨歐洲互操作技術與系統取得重大進展。
2．適應於歐洲各類線網的軌道交通技術、裝備、系統已成完整體系。
3．建管、運營、服務與安全保障一體化技術架構已經形成並逐步實施。
4．圍繞“歐盟-國家-行業-企業-研究機構”主線已形成完備的技術創新體系、產業支撐體系、市場機制和法律機制。
5．歐洲高速列車技術在譜系化、標準化、一體化、成熟性等方面總體上居世界前列，技術標準體系居世界制高點。
6．日本高速鐵路技術、裝備、系統已形成完整體系，運輸組織、安全保障與服務技術居世界前列。
7．建立了以高速鐵路為主幹骨架的一體化、安全、綠色、高效、智慧型的泛歐軌道交通網：
（1）擴能和能力保持技術發展加速；
（2）高速列車形成譜系化、模組化和標準化發展趨勢；
（3）運營管理、運輸組織和服務技術水平不斷提高；
（4）高速鐵路清潔化、綠色化、智慧型化技術受到空前重視；
（5）軌道交通安全（Safety/Security)保障技術一體化（holistic）已成技術發展趨勢；
（6）高速鐵路技術作為“走廊技術”、“替代技術”和“世紀技術”地位的加強。
8．技術和裝備的“清潔化”、“智慧型化”已成北美軌道交通領域的發展重點，大規模高速鐵路建設已開始啟動。
9．網路化運輸組織、安全保障與服務集成化技術成為日本軌道交通領域發展重點。
（二）我國高速列車技術發展歷程與現狀
鐵路是國家重要基礎設施、國民經濟大動脈和大眾化交通工具，對我國社會經濟又好又快發展和國防起著不可替代的全局性支撐作用。大規模發展具有運能大、安全舒適、全天候運輸、環境友好和可持續性等優勢的高速鐵路，不僅是黨中央國務院的重大戰略決策，也是在能源和環境約束下解決我國交通運輸能力供給不足的矛盾，帶動形成一大批高新技術和相關產業及製造業提升與發展的必由之路和必然選擇。
我國高速鐵路和高速列車技術研究和建設經過了近20 年的發展歷程。第一階段從1990 年至2007 年，經歷了全國鐵路五次大提速和德、日、法高速動車組的引進消化吸收；第二階段從2008 年至今，是以自主創新為主的階段，其標誌之一是《中國高速列車自主創新聯合行動計畫》的啟動實施。
按照國家《中長期鐵路網規劃（2008 年調整）》，到2020 年，全國鐵路營業里程達到12 萬公里以上，複線率和電化率分別達到50%和60%以上，主要繁忙幹線實現客貨分線。其中，建設客運專線1.6 萬公里以上。
我國高速鐵路網具有區別於歐洲和日本高速鐵路的若干重要特徵，主要表現為：路網規模大，覆蓋地域遼闊；地理、地質、氣候條件複雜多變；不同區域社會經濟發展極不平衡，導致客運需求層次豐富；既有線提速和跨區域高速、區域快速和城際快速鐵路等不同速度級客運專線具有完全不同的運營、需求條件，需要不同的運營模式和列車裝備配套。
依託科技部和鐵道部兩部聯合開展的《中國高速列車自主創新聯合行動計畫》和“十一五”國家科技計畫項目，我國已建立了以政策為指導、市場為導向，以企業為主體、產學研用相結合的科技創新模式；以高速列車設計製造企業為龍頭，聯合國內多家高校、科研院所及高速列車零部件配套企業，發揮各自優勢科技資源和產業資源，分工協作，突破高速列車關鍵技術，構建起高效的高速列車技術創新機制，推動我國高速鐵路技術發展創新進入到一個新的階段。在新一代高速列車設計、製造、試驗過程中，國內25 所重點高校、11 所科研院所、51 家國家級實驗室和工程技術研究中心開展了廣泛的技術合作與交流，快速攻克了關鍵技術問題，從而保證了新一代高速列車的成功研製。
2010 年12 月3 日，具有自主智慧財產權的CRH380AL 新一代高速列車在京滬線先導段創造了486.1km/h 的世界高速鐵路最高運營試驗速度，列車各項性能指標完全滿足設計要求，標誌著我國高速列車技術已躋身世界高速列車技術先進行列。截至2011 年，我國已投入運營的高速列車總計786 標準列（8 輛編組），其中時速200～250km/h 速度級355 列（短編290 列，長編65 列），時速300～350km/h速度級140 列，時速380km/h 速度級133 列（短編40 列，長編93列）。隨著高速列車數量的不斷增多，高速動車組的型號也逐漸豐富起來，由技術剛引進時單一編組（8 輛編組）、單一用途（座車）、單一速度等級的4 種車型，發展到目前包括長短編、座臥車、多種速度等級的12 種車型。
（三）專項實施的必要性
“十一五”期間，我國已建成5000 公里以上的高速鐵路，居世界前列；到2020 年，將建成16000 公里的高速鐵路，屆時我國高速鐵路的總里程將位居世界第一。
實現不同速度、不同運營條件、不同運營模式下的高速列車譜系化，不僅是世界高速鐵路技術的發展方向，更是我國高速鐵路和高速列車裝備的重大需求。我國已擁有規模居世界前列的高速鐵路網，從整體上確保高速鐵路的系統安全性和可持續性是我國高速鐵路面臨的重大挑戰。
高速列車的安全平穩運行，取決於施於列車上的各種力的產生、相互作用與控制，因而高速運行條件下的列車力學行為、特性及其作用規律等構成了高速列車最重要的基礎科學問題。研究並形成相應的理論和方法體系，對構造合理安全的流固、輪軌和弓網關係，以及在高速條件下使上述關係得以穩定保持的牽引、制動、材料、結構和控制技術，具有重要的基礎性和全局性意義，是我國高速列車技術得以持續發展並保持領先地位的根本保障。
高速鐵路作為一個由複雜技術裝備組成、在複雜環境中運行、完成具有複雜時空分布特徵的位移服務的整體，是一個複雜的網路化巨系統，其在不同尺度下安全行為的決定要素眾多、耦合複雜、湧現豐富。因此，高速鐵路安全相關要素辨識、要素間關聯影響機理、湧現規律、異常行為預測及基於預警的主動安全控制，已成為高速鐵路整體安全行為理解、系統安全保障和各尺度下安全保障策略形成的重大科學問題。研究並形成我國高速鐵路系統安全理論和安全保障方法體系，對我國高速鐵路體系化安全保障技術的形成，以及高速鐵路整體安全水平保持與提高具有重要的基礎性和戰略性意義，也是我國高速鐵路在保障安全前提下可持續發展的根本保障。
高速列車是高速鐵路技術體系的核心，是國家相關高技術發展水平、相關製造能力、自主創新能力以及國家核心競爭力的綜合體現。繼續提高列車速度和實現高速列車譜系化、智慧型化是世界高速鐵路技術的發展方向，也是我國高速鐵路裝備發展的戰略需求。
研究並形成作為高速列車安全可靠運行的承載和支撐的基礎設施建設、養護及服役狀態檢測技術體系是大規模高速鐵路網能力形成、運營安全、能力保持和高效運營的全局性保障，是我國高速鐵路網能力形成與保持的戰略需求。
研究並形成符合我國國情的高速鐵路減振降噪技術是高速列車環境友好性的保障，是我國高速鐵路和諧健康和可持續發展的戰略需求，是在我國大規模高速鐵路網建設和運營條件下構建和諧社會的重要技術保障。
綜上所述，我國高速鐵路重大技術需求為：高速鐵路體系化安全保障技術；高速列車裝備譜系化技術；高速鐵路能力保持技術；高速鐵路可持續性技術。
思路與目標
二、總體思路與目標
（一）總體思路
在“十一五”工作基礎上，進一步落實科技部、鐵道部《中國高速列車自主創新聯合行動計畫綱要》（2008 年），以高速列車譜系化、智慧型化和節能降耗相關技術為主線，以運營安全性、可持續性和提高我國高速列車裝備適應性為重點，進行科學布局，確保我國高速列車核心裝備技術在自主創新基礎上的可持續發展，高速鐵路整體安全水平的保持和提升，高速列車既有相關產業的技術進步和發展，高速鐵路相關新興產業的形成，進而支撐我國社會經濟的高速可持續發展。
高鐵專項規劃整體設計思路如圖1 所示：
高鐵專項規劃整體設計思路我國國民經濟、社會發展與鐵路行業對高速鐵路和高速列車技術與裝備發展有如下頂層戰略需求：高速鐵路運營安全性；高速列車裝備自主化；高速鐵路發展可持續；高速鐵路建設運營高效率。
為滿足頂層戰略需求，“十二五”期間，我國高速鐵路科技工作將沿如下四個重大技術方向展開：高速鐵路體系化安全保障技術；高速列車裝備譜系化技術；高速鐵路能力保持技術；高速鐵路可持續性技術。
根據上述戰略需求所明確的四個重大技術方向,構成了專項的頂層總體布局。四大技術方向對戰略需求的支撐關係如表1 所示。
四大技術方向對戰略需求的支撐關係在專項的規劃和實施過程中堅持以下原則不動搖：創新模式、優勢集成；科學規劃、合理設計;需求牽引、目標導向；頂層設計、有序實施；創新支撐、套用拉動；橫縱有序、適度超前。
通過國家重點基礎研究發展計畫（973 計畫）、國家高技術研究發展計畫（863 計畫）和國家科技支撐計畫的有序安排，做到“套用一代、試驗一代、研究一代、儲備一代”，使“十二五”的相關研究安排能夠“承上啟下”，支撐未來我國高速列車相關理論、技術與產業的可持續發展。
（二）戰略目標
以高速鐵路體系化安全保障技術、高速列車裝備譜系化技術、高速鐵路能力保持技術和高速鐵路可持續技術為重點，以高速列車譜系化、智慧型化和節能降耗技術為核心，完善、提升並基本形成我國高速列車相關關鍵技術及重大裝備體系，為我國高速列車相關技術與裝備具備可持續發展能力和完全自主化提供核心與關鍵技術保障，為我國在高速列車相關領域的持續發展和高速鐵路成為最安全的大容量運輸方式奠定核心技術基礎，為我國高速列車相關產業的形成和提升提供科技支撐。
（三）預期目標
通過實施該專項，在“十二五”期間達到如下預期目標：
（一）形成我國先進的流固、輪軌和弓網耦合理論與分析設計方法體系，從根本上保障我國高速列車技術持續發展並保持領先地位。
（二）形成我國高速鐵路系統安全理論和主動安全保障核心技術體系，從根本上提升和持續保障我國高速鐵路的整體安全性和保障能力。
（三）研製有自檢測、自診斷、自決策能力的智慧型化高速列車系統，實現我國高速列車的安全可靠運行和全生命周期能力保持與最佳化，全面提升我國高速鐵路運力資源能力保持水平和列車運行在途服務水平。
（四）形成基於永磁電機的新型牽引傳動系統技術、標準和裝備體系，從根本上提高我國高速列車的可靠性、安全性和能源效率，適應並引領世界高速列車牽引傳動模式的技術和裝備戰略轉型。
（五）形成符合我國國情的高速鐵路基礎設施建設、養護及服役狀態監測、安全評估技術、標準和裝備體系，從根本上解決我國高速鐵路系統的可靠性、安全性和能力生成與保持等問題，從整體上確保我國規模居世界首位的高速鐵路基礎設施安全性和可用性。
（六）形成適應我國高速鐵路布局、設施結構和環境影響特點的減振降噪技術、標準和裝備體系，從技術上確保我國高速鐵路的環境友好性，從而使我國高速鐵路發展和運營滿足國家和諧社會構建要求。
（七）形成我國自主的高速列車譜系化和適應性技術，構建高速列車設計製造一體化數字平台及定製化關鍵技術、標準和可規模產業化的車型系列，為我國高速鐵路網在需求多樣性和複雜地理環境下可持續運營提供完善的裝備支撐。
（八）形成我國高速列車輕量化與整車性能提升技術體系，研製新型車體、轉向架、制動摩擦副以及列車安全防護結構等高速列車輕量化相關關鍵零部件，為高速列車裝備完全自主化和整車性能提升提供基礎支撐。
（四）戰略需求、技術方向、預期目標的相互關係
為滿足我國高速鐵路發展的戰略需求，根據高鐵“十二五”專項實施方案整體設計思路，確定了技術方向及預期目標，三者之間的邏輯關係如表2 和表3 所示：
技術方向及預期目標，三者之間的邏輯關係表2
技術方向及預期目標，三者之間的邏輯關係表3任務與研究
三、重點任務與主要研究內容
（一）基礎理論方面
在基礎理論方面重點安排以下研究內容：
1．高速列車關鍵力學行為、特徵與規律研究
依託時速500 公里高速試驗列車，開展高速列車氣動行為、輪軌關係、弓網關係、車體結構振動及耦合動力學等關鍵力學行為研究；圍繞未來更高速度高速列車的研製和運行，開展高速列車新型減阻技術、氣動控制、姿態控制，以及大量新技術在高速列車中套用帶來的系統動力學問題研究。
2．高速鐵路系統安全行為機理及安全保障基礎問題研究
研究高速鐵路系統安全要素、要素相互作用及湧現演化行為機理分析和表達方法以及高速列車運行安全域動態估計理論；高速鐵路系統失效湧現機理、失效鏈分析以及突發事件發生機理及時空演化規律；高速鐵路系統隱患辨識、失效預測、風險評估和安全規劃等主動安全保障理論方法，以及突發事件下高速鐵路系統能力快速恢復機制與資源協同配置等理論。
（二）關鍵技術方面
在關鍵技術方面重點安排以下研究內容：
1．高速鐵路重大關鍵技術及裝備研製
為適應並引領世界高速列車牽引傳動模式的技術和裝備戰略轉型，研究形成基於永磁電機的新型牽引傳動系統技術、標準和裝備體系；為解決我國高速鐵路作為整體的可靠性、安全性和能力生成與保持問題，研究和發展符合我國國情的高速鐵路基礎設施服役狀態監測和安全評估技術、標準和裝備體系；為確保我國高速鐵路的環境友好性，研究和發展適應我國高速鐵路布局、設施結構和環境影響特點的減振降噪技術、標準和裝備體系。
2．高速列車譜系化關鍵技術及系列車型研製
為使高速列車裝備滿足我國多樣化需求，研究形成滿足我國不同地區、不同基礎設施條件和不同速度等級的高速列車和常規鐵路高速化關鍵技術，高速列車裝備的國際適應性核心技術，高速列車設計製造一體化數字平台及定製化關鍵技術；研製高速列車系列車型，常規鐵路高速化列車，我國出口型高速列車系列車型和我國高速列車定製化設計製造一體化數字平台。
3．高速列車系統綜合節能關鍵技術
在保障高速列車系統安全可靠前提下，以大幅度降低高速列車系統能耗水平為目的，研究開發高速列車的輕量化、降低牽引傳動損耗、節能型空調、車內廢排能源回收、列車再生能力和黏著充分利用等關鍵技術，從整體上持續提高我國高速列車系統能源利用效率。
4．高速列車新型牽引動力系統關鍵技術研究
為滿足新型高速列車牽引動力需求，進行輕量化、小型化、集成化、智慧型化的牽引傳動系統相關基礎理論研究；研究和探索滿足高速列車更高速度運行及譜系化發展需求的新型牽引動力、供電及受流傳輸、牽引傳動等系統。
5．高速列車輕量化與整車性能提升關鍵技術研究
為滿足高速列車高速運行和適應廣域環境條件下輕量化以及整車機械性能提升發展需求，針對輕量化先進材料體系建立、相關材料製備、高性能結構設計與製造涉及的關鍵技術問題開展研究。
（三）集成技術與示範套用方面
在集成技術與示範套用方面重點安排以下研究內容：
1．智慧型化高速列車系統關鍵技術研究及樣車研製
為全面提升我國高速鐵路運力資源能力保持水平和列車運行在途服務水平，研究並集成套用感測網和物聯網技術，全息化運行環境感知技術，高速列車系統數據傳輸與處理技術和智慧型化旅客在途服務技術；研製以全息化列車狀態感知和動態數位化運行環境為基礎，以信息智慧型處理與互動為支撐，具有自檢測、自診斷、自決策能力的智慧型化高速列車系統及智慧型列車樣車。
2. 高速運行安全性移動試驗測試技術與平台研製
為使超高速列車系統動力學、在超高速條件下列車系統動態行為和相互作用關係、列車及其邊界條件的參數和性能設計等理論研究具備技術試驗、驗證和數據獲取平台，和為開展以列車各系統參數匹配、結構強度最佳化、流場氣壓控制、振動、電磁干擾等技術研究及設計提供重要支撐，研究高速移動綜合檢測、試驗和實時在途預警關鍵技術，研製最高試驗速度500km/h 的高速試驗列車和配套車載檢測裝備。
3. 高速鐵路基礎設施運維及高可用性關鍵技術與裝備研製
為解決我國大規模高速鐵路基礎設施的高效運營維護問題，應對我國高速鐵路基礎設施能力保持和安全保障重大技術和裝備需求，依託京滬、武廣、成蘭和蘭新等高速鐵路，研究高速鐵路軌道結構、橋樑結構、隧道結構、路基工程運營維護及高可用性關鍵技術，研製符合我國高速鐵路基礎設施高效運維和快速恢復系列化裝備。
4. 艱險困難山區及特殊地區高速鐵路建造技術與設備
為解決在艱險山區及特殊地區修建高速鐵路的技術與設備難題，依託高速鐵路建設重大工程，研究在山區及特殊地區高速鐵路車站分布、高速鐵路高墩、大跨橋樑、不良地質隧道、路基關鍵技術、無砟軌道、工程材料以及防風、防災及安全監控關鍵技術，研製艱險山區及特殊地區高速鐵路施工系列設備。
（四）重大技術方向部署
圍繞高速列車科技發展“十二五”專項規劃重大技術方向，分別從3 個方向設定了11 項主要研究任務。主要研究任務與重大技術方向之間的對應關係如表4 所示。
主要研究任務與重大技術方向之間的對應關係表（五）重點研究任務實現路徑
圍繞高速列車科技發展“十二五”專項規劃設定的主要研究任務，按照“高速列車裝備譜系化、運營與安全保障智慧型化、高速鐵路技術體系化、高速鐵路可持續化”戰略路徑，具體落實各重點任務的具體實施方案，主要研究任務與戰略路徑之間的對應關係如表5 所示。
主要研究任務與戰略路徑之間的對應關係表路線與預期
三、技術路線與主要預期成果
《高速列車科技發展“十二五”專項規劃》的實施將按照“需求導向確定重大技術方向，預期目標滿足戰略需求，技術方向支持預期目標，按技術方向部署重點任務，按戰略路徑實現重點任務”的整體思路，以“十一五”取得的成績為基礎，以“十二五”規劃實現為重點，以“十三五”及以後為中長期目標，設計由各重大技術方向路線圖組成的專項規劃技術路線圖，如圖2 至圖5 所示。
專項規劃技術路線圖2
專項規劃技術路線圖3
專項規劃技術路線圖4
專項規劃技術路線圖5通過實施《高速列車科技發展“十二五”專項規劃》，預計將取得如下具有領先水平的成果：
（一）高速列車動力學基礎模型、分析、設計和計算理論體系；
（二）高速鐵路系統安全分析、預警與主動保障基礎理論與方法體系；
（三）高速列車輕量化與整車性能提升關鍵技術體系；
（四）基於永磁電機的高速列車牽引傳動系統技術和裝備；
（五）中國高速列車元模型、譜系化技術及系列車型；
（六）高速鐵路基礎設施服役狀態檢測、綜合評估及預警技術及裝備體系；
（七）基於噪聲源辨識的高速鐵路減振降噪技術、材料、結構及裝備體系；
（八）基於狀態與運行環境綜合感知的智慧型高速列車系統技術與智慧型列車；
（九）高速鐵路基礎設施運維及高可用性關鍵技術與裝備。
組織和投入
四、專項組織和投入模式
按照科技部、鐵道部《中國鐵路高速列車自主創新聯合行動計畫合作協定》（2008 年）和《中國高速列車自主創新聯合行動計畫綱要》（2008 年）所規定的聯合創新機制，由科技部在鐵道部和行業部門協同下組織實施，採用產學研用相結合的一體化組織方式，統籌規劃，分步實施。
以國家戰略需求為導向，根據專項項目性質，以技術、產業和基礎研究領域龍頭企業、研究機構及大學為主，聯合核心配套企業與學術機構，協同相關科研院所、高校組成各項目聯合體，共同完成項目研究任務。
以國家科技項目經費為牽引，主要用於基礎理論與關鍵技術的研究和驗證；以行業部門和企業配套經費為主體，主要用於成果裝置、設備、系統的研製、運行驗證及產業化能力建設。
步驟與保障
五、專項實施步驟與保障措施
（一）組成專項總體專家組，為專項規劃實施提供有效的決策支持；
（二）進一步研究國際高速鐵路相關技術發展態勢及其技術選擇，確保創新的自主性；
（三）進一步完整掌握專項相關技術創新及產業化能力現有布局，為專項有序開展時確保集成全國最優勢創新資源提供充分依據；
（四）進一步最佳化和細化各項目技術架構定義、路線圖設計及優先序列安排；
（五）充分發揮體制機制優勢，創新專項和項目組織模式，最大程度集成和協同創新能力優勢資源；
（六）依據國家科技計畫管理改革創新總體思路及相關政策，在國家科技計畫管理辦法框架內，組織專項實施和進行專項實施過程監督、評估、服務與績效管理。
