目前，中國(guó)的高速鐵路技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，我們從高鐵技術(shù)的"跟隨者"轉(zhuǎn)變?yōu)榱?quot;引領(lǐng)者"。為什么中國(guó)的高鐵列車"跑"得又快又安全？這主要得益于我國(guó)自主研發(fā)的、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速動(dòng)車組列車技術(shù)體系。這個(gè)技術(shù)體系有三大核心部分，以變流器為中心的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)可以看成是為列車提供動(dòng)力的"心臟"，列車控制系統(tǒng)是指揮行車并保證行車安全的"大腦"，信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)是把列車控制系統(tǒng)發(fā)出的指令傳送到各個(gè)部位的"神經(jīng)"系統(tǒng)。三者有機(jī)協(xié)同合作，確保動(dòng)車組列車安全、高速運(yùn)行。

列車的"心臟""大腦""神經(jīng)"與人的身體功能相似列車的"心臟""大腦""神經(jīng)"怎樣協(xié)同合作？要回答這個(gè)技術(shù)問題，我們可以形象地打個(gè)比方，用人的跑步這種行為來解釋。人跑步可快可慢，制約快慢的因素主要是步頻和步幅，而步頻的快慢和步幅的大小則取決于心臟對(duì)人體供血是否充足、血壓是否穩(wěn)定，取決于大腦根據(jù)供血和路面等情況進(jìn)行綜合分析判斷后發(fā)出跑步的指令、對(duì)步頻和步幅進(jìn)行調(diào)控的有效程度，取決于這些指令能否通過遍布人體的神經(jīng)系統(tǒng)傳達(dá)到腿部和腳部。就這樣，心臟提供動(dòng)力、大腦發(fā)出指令、神經(jīng)傳遞指令，人體隨之而動(dòng)，完成跑步的行為。

高速動(dòng)車組列車的運(yùn)行原理與之非常相似。外部供電系統(tǒng)提供的高壓電通過受電弓引入列車，這就相當(dāng)于為列車"供血"。由于外部電網(wǎng)的傳輸距離長(zhǎng)，為了保證供電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，電網(wǎng)電壓采取的是25千伏單相電壓，而這一電網(wǎng)電壓對(duì)列車實(shí)際工作電壓來說過高，所以必須經(jīng)過列車上的變壓器進(jìn)行降壓，將25千伏高電壓降至列車所需電壓。降壓后的單相電壓無法調(diào)控頻率和幅值，因此列車變流器整流電路需要將其轉(zhuǎn)化為直流電，再由逆變器將之轉(zhuǎn)化為可調(diào)控頻率、幅值的三相交流電。

到這里，外部電網(wǎng)供給的"血液"才算是能為列車所用。經(jīng)過降壓、整流、逆變的三相電壓驅(qū)動(dòng)牽引異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)再帶動(dòng)齒輪箱產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到列車以不同速度"跑"起來的作用。列車的"大腦"--列車控制系統(tǒng)根據(jù)各種行車情況發(fā)出指令，調(diào)控電壓頻率和幅值大??；遍布列車的"神經(jīng)"--信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把控制系統(tǒng)發(fā)出的各種指令傳送到牽引異步電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)齒輪箱產(chǎn)生不同大小的轉(zhuǎn)矩，形成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，使列車起步、停止、快慢地運(yùn)行。這一整套機(jī)制環(huán)環(huán)相扣、嚴(yán)絲合縫，列車有了充足的"血液"和穩(wěn)定的"血壓"，由"大腦"指揮、"神經(jīng)"傳令，高速列車自然能在高鐵線上風(fēng)馳電掣、操控自如。

未來的軌道交通控制將向互聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)發(fā)展

目前，CRH380A/380AL高速動(dòng)車組列車的"心臟"是由南車株洲所研制的TGA10系列傳動(dòng)裝置，與日本三菱公司和德國(guó)西門子公司研制的同類傳動(dòng)裝置相比，重量最輕，只有1850千克，輸出功率卻達(dá)到1680千瓦。

丁院士介紹，由株洲所研制的TEC3000傳動(dòng)控制系統(tǒng)，相當(dāng)于高速動(dòng)車組"大腦"的主處理器速度達(dá)到533MHz，遠(yuǎn)高于龐巴迪公司研制系統(tǒng)的25MHz和西門子公司的100MHz；FPGA邏輯門達(dá)到50萬門，高于龐巴迪公司的1.5萬門和西門子公司的20萬門，具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。而株洲所研發(fā)的可稱為高速動(dòng)車組"神經(jīng)"的DTECS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也可與西門子、龐巴迪公司的同類型系統(tǒng)比肩。

關(guān)于下一代技術(shù)的發(fā)展方向，丁院士介紹，高鐵列車的"心臟"將由目前的IGBT功率半導(dǎo)體器件向著SiC器件和變流器永磁驅(qū)動(dòng)的方向發(fā)展。以SiC為代表的寬帶隙半導(dǎo)體電力電子器件是新一代高效能電力電子技術(shù)的核心，而永磁驅(qū)動(dòng)最大的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)能，目前世界上能應(yīng)用永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)的只有龐巴迪、阿爾斯通、東芝和中國(guó)南車。高鐵列車的"大腦"即控制系統(tǒng)將向現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展，軟件將不斷取代部分硬件，系統(tǒng)會(huì)更可靠，硬件更經(jīng)濟(jì)。

丁院士介紹，未來的軌道交通控制將向互聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)發(fā)展。列車智能化需求，特別是城市軌道和高鐵的發(fā)展，將推動(dòng)中國(guó)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的再一次提升。

最后，丁院士為自己所從事的專業(yè)而自豪。在鐵路領(lǐng)域成熟應(yīng)用的交流傳動(dòng)控制技術(shù)因其較高的技術(shù)含量，正向其他高精尖行業(yè)和領(lǐng)域滲透推廣。掛著鐵路品牌的交流傳動(dòng)控制技術(shù)，除了在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用之外，已廣泛應(yīng)用于冶金、軋鋼、鉆井、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等領(lǐng)域，這是鐵路技術(shù)的光榮。