先进轨道交通装备发展成就与未来展望

丁荣军 ,  刘可安 ,  王军 ,  于跃斌 ,  梁建英 ,  韩亮 ,  孟祥萌

中国工程科学 ›› : 182 -191.

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中国工程科学 ›› : 182 -191. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2026.01.007
制造强国建设第二步走（2025—2035）战略研究

先进轨道交通装备发展成就与未来展望

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Development Achievements and Future Prospects of Advanced Rail Transit Equipment

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摘要

先进轨道交通装备是践行制造强国、交通强国等国家战略的核心载体，是保障交通运输体系高效运转、彰显国家高端装备制造核心竞争力的重要标志性产业。本文结合全球轨道交通装备技术演进方向，立足国家战略全局与行业高质量发展需求，系统性总结了2015—2025年我国在该领域重大工程科技突破、核心基础能力夯实、产业链协同构建及国际化布局拓展等方面取得的重大成就，提炼出政策顶层设计引领、坚持自主创新核心路径、构建“产学研用”融合生态、秉持全球视野开放合作的发展经验，明确了“更高速、更智能、更绿色、更安全、更融合”的未来发展趋势。面向未来十年，本文提出了布局前瞻技术研发，深化轨道交通智能、绿色转型，通过夯实产业发展基础以提升产业链供应链韧性，推动轨道交通装备标准体系变革等发展方向，为我国先进轨道交通装备持续“领跑”全球提供理论支撑与实践指引。

Abstract

Advanced rail transit equipment is crucial for boosting China's strength in manufacturing and transportation development. Considering global technological evolution directions of rail transit equipment and based on the landscape and high-quality development needs of the industry in China, this study summarizes the major achievements made in China in this field from 2015 to 2025, including major engineering and technological breakthroughs, consolidation of core basic capabilities, coordinated construction of the industrial chain, and expansion of its international layout. It explores the development experiences including top-level policy guidance, independent innovation, establishment of an industry‒university‒research‒application integrated ecosystem, and maintaining an open and cooperative global perspective. Moreover, the study clarifies the industry's development trend of being "faster, smarter, greener, safer, and more integrated." In the next decade, development directions of the rail transit industry include developing forward-looking technologies, deepening intelligent and green transformations, enhancing the resilience of the industrial and supply chains by strengthening the industrial foundation, and optimizing the standards system of rail transit equipment, thereby providing theoretical support and practical guidance for the development of advanced rail transit equipment in China.

Graphical abstract

关键词

先进轨道交通装备 / 自主可控 / 产业生态

Key words

advanced rail transit equipment / independent and controllable / industrial ecology

引用本文

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丁荣军,刘可安,王军,于跃斌,梁建英,韩亮,孟祥萌. 先进轨道交通装备发展成就与未来展望[J]. 中国工程科学, , (): 182-191 DOI:10.15302/J-SSCAE-2026.01.007

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一、 前言

新型工业化是制造强国建设的必由之路[1]，装备制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重[2]。党的二十届四中全会提出，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国，保持制造业合理比重，构建以先进制造业为骨干的现代化产业体系。轨道交通装备是我国高端装备制造领域自主创新程度最高[3]、产业带动效应最为突出的行业之一[4]，是我国创新驱动、强化基础、智能转型、绿色发展的典型代表。我国高度重视轨道交通领域的发展并指出，我国自主创新的一个成功范例就是高速铁路（高铁），“复兴号”高速列车迈出从“追赶”到“领跑”的关键一步，为行业发展提供了根本遵循。

从国家战略层面看，制造业是国民经济的基础和支柱[5]。党的二十大报告提出，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国。2015年以来，《中国制造2025》等国家战略将轨道交通装备列为高端装备制造业的重点发展领域；工业强基工程同步推进，提出到2025年，轨道交通装备关键零部件达到国际领先水平。交通强国战略明确将“先进轨道交通”列为重点领域，要求到2035年基本建成交通强国，形成发达的快速网、完善的干线网、广泛的基础网，为行业发展提供了明确的政策导向与资源支持，推动装备产业从规模扩张向质量效益转型。先进轨道交通装备不仅是落实国家战略、推动交通运输体系高效运转的核心载体，还能带动材料、电子、控制等上下游产业的协同升级，兼具经济属性与国家战略安全保障的双重价值，是衡量国家高端装备制造能力的重要标志。

本文所述“先进轨道交通装备”，是指融合前沿工程技术、信息技术与材料技术等先进技术的轨道交通核心装备、关键系统及配套基础设施，涵盖高铁装备，重载铁路装备，城轨车辆装备（地铁、轻轨、市域铁路等），新型轨道交通装备（磁浮、真空管道交通等）及其关键系统（牵引传动、通信信号、制动系统等）和轨道、供电、检测监测装备等配套基础设施。本文通过系统梳理十年（2015—2025年）来先进轨道交通装备工程科技的发展成效，研判面向2035年的未来发展趋势，提出相应的发展路径，为轨道交通行业高质量发展提供参考。

二、 我国先进轨道交通装备发展取得的重要成就

十年来，我国先进轨道交通装备企业面向国际前沿技术和国家重大战略需求，不断提升自主创新能力，取得了核心技术自主化、产品谱系化、产业规模化、市场国际化等历史性突破，实现了从“追赶”到“并跑”、从“消化吸收”到“自主可控”的转型，成为全球轨道交通装备领域的主要“领跑者”。

（一） 制造强国：重大工程科技成就与突破

1. 高铁装备：从自主化到全球引领

技术自主化实现全面突破。从CRH系列到“复兴号”中国标准动车组（CR400系列等），我国轨道交通企业掌握了整车集成、头型设计、车体轻量化等核心技术，实现了关键系统如网络控制系统、牵引系统、制动系统的完全自主化。“复兴号”动车组商业运营时速最高达350 km，开行范围覆盖我国31个省（区、市）和香港特别行政区，已成为世界上商业运营速度最高、运营场景最丰富的动车组列车，其关键指标超越欧洲同类产品标准。同时，“复兴号高速列车”项目荣获国家科学技术进步奖特等奖。

前沿产品持续迭代。我国CR450科技创新工程动车组完成试验验证，具备时速400 km商业运营能力，在低阻力头型、高黏着轮轨关系、智能运维等方面取得新突破。时速600 km高速磁浮交通系统于2021年下线，标志着我国已全面掌握该速度等级的磁浮成套核心技术，填补了国内高速磁浮技术的空白，为未来城市间快速交通连接提供了可能。

2. 重载运输装备：高效运输的技术保障

大功率、大轴重技术达到世界领先水平。我国“和谐号”电力机车（HXD）系列大功率电力机车牵引功率突破1.2×105 kW，C80型及以上大轴重运煤专用货车轴重提升至30 t，创造了24轴电力机车全球最大牵引功率和牵引力纪录；3×105 t重载列车实现常态化运营，是我国目前编组最长、载重最大的重载组合列车，运输效率较传统列车提升50%。

智能重载技术实现突破。轨道交通企业攻克重载列车动力协同控制、虚拟编组／重联等关键技术，构建了“车 ‒ 网 ‒ 路 ‒ 桥”一体化仿真平台，实现重载列车自主驾驶、故障预测与健康管理。万吨级无人驾驶重载列车首试成功，从关键技术到管理模式都实现了自主可控，列车运行安全性和经济性显著提升。

3. 城市轨道交通装备：多元智能发展成效显著

城市轨道交通多元化、智能化发展成效显著。系列化中国标准地铁列车以市场为导向，构建中国标准，联合产业链上下游50余家企业和科研院所，协同开展30余项零部件攻关，其联轴节、绝缘栅双极晶体管（IGBT）等部件实现装车应用。自主研发了地铁、轻轨、单轨、有轨电车等多制式城市轨道交通车辆，全自动运行（FAO）系统实现GoA4级运营，北京大兴机场线、上海地铁10号线等线路实现无人驾驶。

市域铁路技术实现突破。开展了系列化中国标准智能市域列车的研制及试验项目，进行了38种部件的自主攻关，简统零部件共220项。具有自主知识产权的全球首列氢能源市域列车、交直流不同供电制式下贯通运营的双流制市域车等产品以及智能运维服务都进入了实际运用阶段，快速满足了客户对多种制式和智能化的产品需求，满足了城市群之间的通勤需求，支撑了新型城镇化建设。

4. 关键系统与核心部件：保持行业领先地位

大功率永磁牵引技术取得突破。现代轨道交通朝着可持续、安全、经济、可靠、高效、舒适的方向发展，对牵引传动系统提出了日益严苛的要求[6]。2003年，中车株洲电力机车研究所有限公司率先组建国内首个永磁牵引技术研发团队，攻克第三代轨道交通核心牵引技术——永磁同步电机牵引系统。该技术结构紧凑、体积和质量大幅缩减，助力降低列车整体能耗与运行成本，能精准匹配不同轨道交通装备需求，成为推动轨道交通绿色高效升级的核心支撑技术，使我国成为世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家，推动我国高铁动力技术真正进入到“永磁时代”。

通信信号保持行业技术领先地位。我国轨道交通装备企业充分发挥全产业链优势，为高铁、城际、市域（郊）铁路及城市轨道交通提供核心列控技术、装备和工程服务，推进“八纵八横”国家高速铁路网建设和城市群、都市圈建设。顺应智能高铁和智慧城市轨道交通发展趋势，积极开展新一代信号、通信系统研究，保持行业技术领先地位，为轨道交通列车运行控制技术和产业链完全自主可控奠定了坚实基础。北斗卫星导航系统应用进展顺利，基于第五代移动通信的无线通信、轨道交通云平台项目有序推进，多项科技成果入选铁路重大科技创新成果库。

（二） 工业强基：核心基础能力全面提升

基础不牢、地动山摇[7]。工业强基是建设制造强国的基础和自主可控产业链供应链的基石[8]。我国轨道交通装备企业协同攻关产业链一体化核心产品和技术，轨道交通装备的原材料、元器件、通用零部件等，使进口比例明显得到改善；轨道交通装备行业在自主研发、配套完整、设备先进、规模经营等方面形成了集研发、制造、试验和服务于一体的制造体系，并在全球竞争格局中实现了从“跟跑”“并跑”到“领跑”的跨越。

1. 基础零部件与元器件实现突破

攻克了电机轴承绝缘、自导向智能控制、高精度轮齿成形、电机械制动系统故障导向、IGBT短路提升及封装等核心技术，自主开发了动车组牵引电机绝缘轴承、齿轮箱轴承、鼓形齿联轴节、电机械制动系统、IGBT等关键零部件和元器件，部分产品在CR450、CR400BF等动车组中已实现装车运用考核；6500 V/750 A IGBT已实现产业化，与国际厂商处于同等水平，打破了国外产品的垄断，推动特大功率半导体器件技术的产业化[9]。

2. 基础材料性能跃升

攻克了材料热处理、轻量化、增材制造缺陷抑制等核心技术，研制了铝铜系铸造合金、增材制造高强铝合金、轨道交通车辆用碳纤维及浸金属碳滑板材料，分别在制动缸体、减振器座、高速受电弓等零部件方面实现不同规模的批量应用。

3. 基础工艺及装备创新应用

攻克了复合材料拉挤成型、碳钢车体蒙皮激光冲击无模成形、高导电铜基复合材料批量制备及超薄壁真空吸铸等核心技术，研制了复合材料成型装备、大型激光复合焊接装备以及激光 ‒ 轧制复合增材修复装备等，部分工艺及成套装备在时速600 km高速磁浮列车、CR400AF/CR400BF“复兴号”动车组等已实现装车应用。

4. 产业技术基础支撑

攻克了噪声源追踪与定位、机理模型构建、轴向及径向加载等核心技术，搭建了列车综合试验平台，通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可；搭建了产品全生命周期状态监测及健康管理平台，在城市轨道交通车辆和动车组中已实现工程化应用；搭建了轴承综合模拟试验平台，在高速动车组及标准地铁上实现装车应用，国产化轴承各项性能表现与在用轴承相当。

整体来看，通过一系列攻关项目的部署实施，轨道交通装备行业的整体研发能力和装备质量水平大幅提升，轨道交通产业链韧性和安全水平得到了有效提高，并将持续推进轨道交通装备的技术引领和市场引领。

（三） 产业链条：全链协同与韧性提升

我国先进轨道交通装备行业形成了以核心装备制造企业为龙头，涵盖零部件配套、材料供应、软件开发、运维服务等环节的完整产业链体系，链条覆盖范围与协同效率达到国际先进水平。

1. 打造产业链生态，提升韧性与安全水平

我国轨道交通装备企业通过关键环节自主化与供应链多元化布局，显著提升了产业链抗风险能力，有效应对了国际供应链波动与技术壁垒等挑战。以中国中车集团有限公司（中国中车）、中国铁路通信信号股份有限公司等为代表的企业将高端装备制造、数字技术、新能源和新材料等前沿技术应用与自身深度融合并创新，推动现代产业体系全面升级，已基本建成了以国内龙头整机企业为牵引，核心配套企业为支撑，上、中、下游各类型企业为辅助的产业链体系。中国中车作为链长企业，不断增强核心技术供给能力，推动上下游企业协同发展，打造自主可控、安全高效的产业链供应链，实现技术链引领产业链、产业链驱动技术链的发展格局。先后组织完成了20余项关键原材料、30余种关键元器件、90余种关键零部件、6大类185种通用控制芯片等的自主化攻关，突破了IGBT高场载流子输运机理、多物理场耦合机理等基础理论，轴承钢、润滑、减摩等应用基础技术、产品设计制造及试验验证等产业化技术，提高了产业链供应链的韧性和安全水平，进一步推动了高铁产业链的转型升级。

2. 构建世界级产业集群，全链协同驱动升级

目前，我国基本建成株洲、青岛两个超千亿级世界水平轨道交通装备产业集群，并持续推动以子链长企业所在地如齐齐哈尔、长春、大连、唐山、大同、武汉、南京、常州等地的特色产业园区优化发展。以高铁产业为例，我国高铁产业链涉及全国20余省、100多个地市、600余家一级核心配套企业、1500余家二级配套企业，已形成从材料到部件、整车、服务比较完整的产业链，技术水平世界一流、产业规模全球第一。高速动车组产业对其他产业的带动作用为1∶5，高铁的规模化制造对我国实体经济的发展发挥了直接的拉动作用。

（四） 国际布局：从“产品输出”到“标准输出”

1. 适配全球多样场景，国际市场不断开拓

我国轨道交通装备正加速进入国际舞台，相关产品已经出口到116个国家和地区，基本覆盖“一带一路”国家。匈塞铁路时速200 km动车组在塞尔维亚正式亮相，标志着中国动车组首次登陆欧洲市场；系列化新能源机车出口到哈萨克斯坦，实现了海外市场突破。从智利双动力动车组投入运营、哈萨克斯坦宽轨货运电力机车交付到塞拉利昂窄轨内燃机车上线，从出口澳洲的不锈钢矿石敞车、双联凹底平车到土耳其本地化生产的机场线装备、墨西哥首秀的胶轮地铁，再到德国柏林全球首次发布的时速160 km氢能源城际／市域（郊）列车，我国轨道交通装备已成功适配全球多样化的运营场景与市场需求。

2. 打造精品工程，国际影响力显著提升

高铁体现了中国装备制造业水平，在“走出去”“一带一路”建设方面发挥了重要作用，是一张亮丽的名片。我国轨道交通装备正以多元形态、多谱系产品开拓全球市场，实现从“产品输出”到“标准输出”的跨越。2023年10月2日，雅万高铁宣布正式启用，作为我国共建“一带一路”倡议的具体实践，全线采用中国技术、中国标准；中老铁路被誉为高质量共建“一带一路”的标志性样板工程，其“复兴号”“澜沧号”列车已成为区域互联互通的重要纽带，雅万高铁、中老铁路已累计分别发送旅客1000万人次、5300万人次；作为陆上贸易大动脉的中欧班列，累计开行量更是突破10万列。高铁外交成为中国外交的一张“新名片”，对提升国家外交影响力、塑造国家形象起到了积极作用。通过高标准推进“一带一路”政府间重大合作项目、打造精品工程，我国轨道交通的国际影响力与行业话语权显著提升。

三、 我国先进轨道交通装备发展的经验总结

（一） 政策引领：彰显顶层设计的制度优势

我国先进轨道交通装备工程科技的跨越式发展，得益于政策层面的顶层设计与系统性支撑。近年来，我国高度重视推动高端装备制造的发展，在交通运输和制造强国领域出台了一系列的发展规划和政策文件（见图1），支持先进轨道交通装备行业不断创新发展。

我国轨道交通装备事业取得的显著成就离不开国家战略性的发展规划和政策支持。在制造强国与交通强国等国家战略的统筹部署下，《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021—2035年）》将“先进轨道交通装备”列为交通领域科技创新的重点突破方向；《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》提出“推进轨道交通四网融合”，同时明确轨道交通装备智能化、绿色化的技术升级主线。在新型举国体制的制度优势下，中国中车等企业坚持技术引领，持续推动技术迭代升级。

我国已形成覆盖中长期规划与短期行动的系统性政策支撑体系。如图1所示，2015—2025年，《中国制造2025》《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《加快建设交通强国五年行动计划（2023—2027年）》等一系列政策文件相继出台，构建了全维度的政策支撑体系。不同政策之间相互衔接、协同发力，有效避免了产业发展的碎片化问题，为轨道交通装备工程科技从基础研究到产业化应用的全流程提供了系统的政策保障。

政策的长期稳定性与延续性是轨道交通装备行业实现从技术引进到自主创新跨越的关键保障。自2004年确立“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的发展路线后，我国轨道交通装备领域的政策实施始终保持连贯有序。2012年，启动中国标准动车组研制，推动技术消化吸收再创新；2017年，“复兴号”正式上线，标志着行业进入全面自主创新阶段；2023年，CR450科技创新工程启动、时速600 km高速磁浮列车完成试验，实现关键核心技术的重大突破；2024年，“智慧列车”平台发布，推动装备技术向智能化深度升级。多年来，政策引导的发展路径持续深化，为行业技术积累、产业发展提供了稳定的制度环境，支撑行业实现“领跑”全球的跨越式发展。

（二） 技术攻坚：坚持自主创新核心路径

轨道交通装备企业确立通过“引进、消化、吸收、再创新、自主创新”的赶超战略，以关键核心技术突破筑牢产业根基。从“和谐号”到“复兴号”的迭代升级，正是自主创新从“跟跑”向“并跑”“领跑”跨越的典型例证。

1. 后发追赶，选择超常规赛道的“非对称创新”策略

非对称创新指后发企业在面对强大竞争对手时，通过独特的技术路径或商业模式，实现技术突破和市场优势的创新策略。在产业发展初期，面对国际企业的技术壁垒，轨道交通装备企业摒弃传统跟随策略，以“非对称创新”为超常规发展路径，成功突破发展瓶颈。这种创新模式的核心是通过避开正面技术竞争，在技术路径选择、标准体系构建、市场定位布局、组织模式优化等关键领域打造差异化优势，形成独特的竞争壁垒。

轨道交通装备企业在高铁技术创新过程中，通过一系列创新举措，实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。这些创新实践验证了后发企业通过场景深耕自主技术对标、生态构建替代单点突破、标准输出替代产品输出的非对称创新逻辑，为高端装备领域突破“卡脖子”困局提供了范式参考。

2. 先发领先，建设颠覆式创新的“原创技术策源地”

建设原创技术策源地对企业而言具有战略意义，不仅是突破“卡脖子”技术封锁的核心抓手，还是抢占全球产业制高点的关键支撑。我国明确提出，提升国有企业原创技术需求牵引、源头供给、资源配置、转化应用能力，为企业创新升级指明方向。

在通过“非对称创新”实现全球领先后，轨道交通装备企业进一步响应国家号召，加快推进“原创技术策源地”建设，全面覆盖高铁、高速磁浮、城市轨道交通、重载运输、特种装备等全应用场景，更聚焦基础研究、前沿引领技术研究、颠覆性技术研究等“0到1”的技术创新，构建起“基础筑牢 ‒ 应用突破 ‒ 未来引领”的完整技术生态体系，成为培育新质生产力的重要引擎和保障产业链供应链安全的战略屏障，深度响应交通强国、科技自立自强、“双碳”战略、“一带一路”倡议等的要求。

（三） 协同发展：构建“产学研用”融合生态

轨道交通装备产业的创新突破，关键在于构建“产学研用”深度融合的生态体系，打破行业壁垒，整合资源形成发展合力。在实践中，企业以科研项目为纽带聚集创新要素，以市场需求为导向整合供应体系，构建起“重大产品创新带动关键技术突破、新技术应用推动产品迭代”的螺旋式发展模式，为产业升级提供了持续动力。

针对不同研发需求，行业探索出多元化协同路径：通过组建“产学研”战略联盟，共建国家创新中心、工程实验室等高能级平台，强化创新资源的集中配置；创新联合体作为现阶段实现“产学研”深度合作的重要创新组织形式已成为共识[10]。以中国中车为代表的龙头企业，更将协同网络延伸至全球，在全球知名高校、科研院所建立联合实验室，在创新资源优势地区开展布局，先后建成了18个海外研发机构，打造了世界范围内的全产业链创新生态。“复兴号”动车组的研发实践便是典型例证，其背后汇聚了数千家企业、数十家科研院所及上万名专业人才的力量，彰显了协同发展的强大效能。

（四） 开放合作：以全球视野提升核心竞争力

坚持开放合作、融入全球产业格局，是轨道交通装备企业提升核心竞争力的重要经验。在发展过程中，企业秉持“引进来”与“走出去”相结合的理念，实现了从技术追赶到标准引领的跨越。早期通过与国际知名企业合作开展技术引进，快速掌握高速列车、重载机车等装备的核心技术，并在此基础上开展再创新，为产业发展奠定坚实基础。随着实力提升，依托“一带一路”倡议，推动轨道交通装备和技术标准走出国门，在印度尼西亚雅万高铁、泰国中泰铁路等项目中，实现“中国装备+中国技术+中国标准”的全链条输出。

当前，我国轨道交通装备企业已从国际市场的参与者转变为规则的重要制定者。通过主动加入国际铁路联盟（UIC）等国际组织，深度参与国际标准制定，推动我国技术标准融入全球体系，在全球轨道交通装备领域构建起“技术引领、标准主导、市场拓展”的国际合作新格局，为产业的高质量发展拓展更广阔空间。

四、 我国先进轨道交通装备未来展望

当前，全球先进轨道交通装备正处于技术革命与产业变革的历史交汇期，欧洲、日本等传统产业强国加速推进下一代技术布局，技术体系整体向高速、智能化与绿色化方向演进[11]。但我国轨道交通装备发展仍存在部分关键核心零部件自主可控水平不足问题，产业基础支撑能力有待强化，产业智能化、绿色化、融合化转型升级需求紧迫，技术、产品、标准“走出去”能力亟需提升。立足我国轨道交通装备发展现状，面向2035年国家综合交通发展战略需求，明确我国先进轨道交通装备未来发展趋势和方向，为实现产业高质量发展、抢占全球技术制高点提供坚实支撑。

（一） 轨道交通装备未来发展趋势

1. 更高速：速度等级持续突破交通边界

持续突破超高速交通技术。在轮轨技术领域，目前时速400千米级高速轮轨技术进入工程验证阶段，CR450动车组实现时速400 km商业运营能力。磁浮交通技术成为超高速领域的重要突破口，时速600 km高速磁浮交通系统完成线路试验，将填补航空与高铁之间的速度空白。在更前沿的真空管道交通领域，时速1000千米级真空管道交通技术开展原理验证，线性电机驱动、低压环境控制等关键技术取得进展。列车在更高速发展的需求背景下，对于牵引系统的功率要求不断提升，轻量化、高功率密度化、更高效是牵引系统未来的发展方向[12]。未来将通过与数字孪生、人工智能调度等智能技术深度融合，探索更高效的超高速运输新形态，推动轨道交通向更高速度等级跨越。

2. 更智能：技术融合重塑产业发展形态

深度渗透智能化技术。自动驾驶是实现智能交通的关键技术，也是未来轨道交通装备发展的必然趋势。从技术本身来看，轨道交通自主运行控制技术有望通过融合感知、低时延高可靠通信和智能调度等实现列车在复杂环境下的安全高效运行[13]。从产业发展来看，自动驾驶将是物联网、云计算和人工智能等先进通信与网络技术融合发展的必然结果[14]。先进铁路自供电技术朝着人工智能、物联网方向快速演进[15]，构建高度自主的车地一体无人化、群组化的快捷轨道交通运输系统，发展“车 ‒ 线 ‒ 站”一体化智能运维[16]，形成车地一体化的智慧交通运输系统[17]，将是未来轨道交通发展的大趋势。此外，轨道交通行业正大力推进人工智能、区块链等前沿技术与铁路技术装备、工程建造、运输服务等领域的深度融合，发挥智能终端、无人机等新型设备在铁路检测中的应用及其潜在功能[18]，提升铁路智能化水平。

3. 更绿色：“双碳”目标引领技术创新方向

加速应用低碳／零碳技术。新能源动力、混合动力轨道交通是全球发展的主要方向之一，强化绿色智能轨道交通技术创新，构建轨道交通能源融合技术体系是未来发展趋势[19]。未来轨道交通装备将围绕绿色、智慧等发展理念进行技术创新布局，为生态友好型现代化交通提供更多的解决方案[20]。传统内燃动力在未来一段时间依然具备应用场景和需求，通过集成内燃动力与电力，形成双源动力集成动力系统，也是新的发展方向。此外，轻量化不仅是一种技术趋势，更是一种战略选择，关系到国家能源安全、环境保护和经济发展等多方面。

4. 更安全：全链条防护体系应对复杂风险

轨道交通列车主动安全防护技术升级势在必行。随着网络技术的广泛应用，轨道交通行业关键基础设施面临着更为复杂的网络环境挑战[21]。围绕安全运行目标，针对列车安全防护面临的内外部风险加剧、功能与信息安全需求叠加的问题，亟需构建全链条安全保障体系。一方面，搭建覆盖系统、软件、硬件的功能安全防护体系，增强铁路运输系统韧性[22]；另一方面，完善覆盖区域边界、通信网络、终端设备的信息安全防护体系，通过半实物仿真技术搭建专属靶场，实现功能安全技术验证与信息安全攻防对抗的全场景测试，为列车控制系统安全设计筑牢基础，全面提升列车运行安全能级。

5. 更融合：多维度协同拓展产业发展空间

轨道交通融合发展成为未来趋势。一方面，强化制度统筹与标准对接，推进技术路径分级实施[23]，构建层次分明、功能互补的多轨道交通体系，能够显著提升都市圈的出行服务水平，优化交通资源配置与空间结构[24]。推动干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通“四网融合”加速落地，互联互通关键技术持续突破，跨制式换乘“零距离”体验逐步成为现实，大幅提升了综合交通网络运行效率。另一方面，轨道交通与信息、材料、能源等领域的深度融合，成为装备科技创新的核心主战场，跨界协同的特征愈发显著，未来不仅直接推动轨道交通技术迭代升级，更有效支撑了绿色、智能、高效的行业发展目标，形成“内融网络、外融产业”的融合发展新格局。

（二） 未来关键工程科技发展方向

1. 布局前瞻技术研发，抢占科技制高点

开展超高速轨道交通技术攻关。推进时速400千米级高速轮轨技术工程化应用，开展时速600 km常导高速磁浮技术体系研究与试验验证，建设时速600 km高速磁浮达速试验线。进行时速1000千米级真空管道交通技术原理验证与工程化探索，连接城市群核心枢纽，形成“30分钟经济圈”。试点海底悬浮隧道轨道交通，整合耐压材料与水下导航技术，拓展沿海城市通勤网络。

完善极端环境下安全可靠保障理论与技术。聚焦轨道交通在高原高寒、戈壁等极端环境下的安全运营需求，构建覆盖多场景的极端环境试验验证技术体系，打造全维度模拟测试平台。重点研发适配极端环境的载运安全控制、工程建设养护作业、信号智能调控及应急救援一体化关键技术与专用装备，攻克大功率低碳内燃发动机等核心部件适配难题，提升装备抗寒抗缺氧、防沙抗腐蚀性能。制定极端环境下轨道交通安全保障技术规范与操作标准，筑牢极端环境下轨道交通运营安全可靠根基。

2. 深化轨道交通智能变革，打造智慧交通生态

开展轨道交通大脑建设。研发基于人工智能的全局调度优化与协同控制平台，实现全域运力动态优化、应急响应时间缩短；全面构建覆盖“感知 ‒ 诊断 ‒ 预测 ‒ 决策”全链条的故障预测与健康管理（PHM）体系，将PHM能力嵌入产品设计与运维流程，推动运维模式由“计划修”向“状态修”“预测修”转变，提升全生命周期智能化水平。开发模块化可重构列车，支持乘客舱与货运舱灵活切换，适配城市物流“最后一千米”需求。

推动自动驾驶与车路协同升级。实现更高等级（GoA4+）的全自动运行，突破多车集群协同、动态追踪控制、车路协同感知等关键技术瓶颈，构建“有机一体、功能可配”的集成控制架构，实现列车自主感知、精确定位、智能决策与安全控制一体化；推进虚拟编组、群组运行技术工程化应用，提升线路运输能力。

3. 推动绿色转型升级，构建绿色技术体系

聚焦新一代绿色动力系统研发。攻关大功率氢燃料电池、氨燃料、甲醇燃料等新能源技术在干线铁路和城轨中的应用，实现新能源机车车辆规模化商业化运营。在轨道沿线建设“光伏 ‒ 储能 ‒ 氢能”多能互补系统，推动车网互动（V2G）技术普及，打造零碳交通走廊；探索超导磁悬浮与风能发电联动技术。完成新一代高效轻量化环境友好高速动车组样车研制，总体技术水平达到国际领先。

构建全生命周期绿色交通技术体系，依托人工智能与数字化手段，打通从材料、设计、制造到检修、回收、服务的全价值链环节，实现数据驱动的绿色交通技术体系精准管控与生态协同。建立“零碳交通 ‒ 智慧能源 ‒ 超级制造”三级联动技术体系，以绿色能源系统为底层支撑，依托量子通信实现全域交通载具的全息感知与智能互联，借助超级材料与量子计算能力，重塑高端装备的研发、制造与服务模式，构建“能 ‒ 运 ‒ 造”深度融合的未来绿色技术体系。

4. 夯实产业发展基础，强化产业链供应链韧性

自主攻关突破。加快推动基于国产芯片的牵引、网络、制动控制系统，高速齿轮箱、制动系统、轴承、大功率IGBT、联轴器等关键核心技术考核工作，全面提升先进轨道交通装备产业共性技术供给能力；加速推进计算机辅助设计（CAD）／计算机辅助工程（CAE）／产品生命周期管理（PLM）的国产软件应用替代，研发轨道交通专版CAE软件，探索建设协同设计仿真云平台，加快自主研发用于轨道交通行业的制造执行系统、制造运营管理等国产软件。

注重先进制造与工艺创新。聚焦轨道交通装备高端化、定制化发展需求，大力推广增材制造、激光复合焊接、智能装配等先进工艺，构建数字孪生驱动的柔性智能生产体系，同步推进工艺数字化、绿色化升级，降低生产能耗与碳排放。高标准建设国家级检验检测与认证一体化平台，整合全生命周期验证能力，引入人工智能视觉检测等智能技术，健全“材料验证 ‒ 部件测试 ‒ 整机联调”全链条验证规范，推动平台资源开放共享，为行业提供检验检测、技术咨询服务，筑牢装备质量可靠性根基，赋能产业创新升级。

5. 推动标准体系变革，持续引领产业升级

制定新一代技术标准。聚焦智能轨道交通、绿色低碳装备、多模式融合运输等战略新兴领域，持续推进轨道交通装备技术标准体系建设，主动牵头或深度参与相关领域的国际、国家、行业标准制定／修订，重点主导智能驾驶、新能源动力、数字孪生等前沿技术的标准话语权争夺，推动关键技术标准与产业发展深度衔接。优化以高价值专利为核心的知识产权布局，建立专利导航与标准制定联动机制，提升知识产权创造质量、运用效益和管理效能。

升级质量与安全体系。建立智能装备、新能源装备的安全评估与认证体系，完善高寒、高海拔、湿热等极端环境下装备可靠性测试标准，强化全生命周期质量追溯与风险防控。建立轨道交通装备全生命周期低碳化标准体系，重点研发碳足迹核算，构建全球统一、国际互认的碳足迹核算与认证标准。加快推进“四网融合”互联互通标准建设，统一技术接口、数据交互、运营协同等关键标准，打破不同制式装备的衔接壁垒，提升综合交通运输体系运行效率。

五 结语

我国先进轨道交通装备工程科技已实现从“跟跑”到“领跑”的历史性跨越，在高速列车、重载运输、城市轨道交通等领域取得一系列重大突破，成为中国制造的“金名片”。当前，全球轨道交通技术正朝着更高速、更智能、更绿色、更安全、更融合的方向演进，“双碳”目标、新一代信息技术、用户需求升级等外部因素驱动行业发生范式变革。面向2035年、2050年，我国需聚焦前瞻技术研发、智能化转型、产业基础夯实、标准体系变革等发展方向，全面建成世界轨道交通科技强国。我国先进轨道交通装备工程科技的持续发展，不仅将有力支撑交通强国、制造强国建设，更将为全球轨道交通技术进步与可持续发展贡献中国方案。

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基金资助

中国工程院咨询项目“制造强国建设第二步走（2025—2035）战略研究”(2025-PP-01)

“我国制造业重点领域技术路线图研究”(2025-HZ-10)

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