选修课论文 铁道发展概论 我国高速铁路的经营管理创新

第一篇：选修课论文 铁道发展概论 我国高速铁路的经营管理创新

铁道发展概论结业论文

学

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我国高速铁路的经营管理创新

作者班级： 作者： 指导教师：

摘要：论文在多方考察大量取证的基础上，运用文献查阅法﹑网页检索法等，分析了我国高速铁路经营管理存在的问题以及管理创新的必要性和紧迫性，创造性地提出建立独立经营的高速铁路公司的设想。

关键字：中国高速铁路 经营管理体制创新 高速铁路公司 正文：

一、现状与挑战：中国高速铁路将遭遇经营管理的瓶颈

现在搞大规模的高速铁路建设，但是对于建成后的高速铁路项目，还是采用铁路局管理的模式。高速铁路建设投资大，成本回收慢，如果没有良好的经营与管理，在未来将面临严峻的挑战。除了可能与既有铁路一个样，“换汤不换药”，服务水平跟不上，经营效益差之外，还可能陷入长期亏损经营的局面。

过去说到铁路改革的时候，往往强调要保持路网的完整性，很多改革方案都无法实施。对于高速铁路来说，在运输调度上相对独立，是改革铁路政企不分的绝好时机。应该成立独立的高速铁路公司，独立经营，自负盈亏，采用比较灵活的定价机制，与其他铁路线路、公路、民航、水运开展平等竞争。

二、高速铁路面临的问题：

2．1票价高。高速铁路投资大，设施高档、昂贵，很难避免高票价。但是当前我国整体并不发达，而且贫富差距大，除了东南部沿海存在较大城市群（已规划以北京、上海、广州为中心的三个城际高铁网）发展水平比较高外，在中西部还存在广大的不发达地区。如果让广大农村和中西部地区的旅客承受高票价，必将产生社会后果，引起群众不满。

2．2客源不足。规划和已经开工的高速铁路项目，联结了东、中、西部的大部分省会城市。目前中西部与东南沿海之间的客流，以务工流为主，还有部分商旅客流和学生客流。务工流存在很大的季节性，每年的春运就是其集中反映。在旅客出行的淡季，既有的铁路客车已经基本可以满足。等规划和建设中的高速铁路全部投入运营后，运输能力大大增加，很有可能出现客源不足的情况。

谈论高速铁路面临的问题，并不是反对建设高速铁路。高速铁路是经济腾飞的脊梁和血脉，其作用的发挥是长期的，超前的高速铁路发展能对经济的发展起拉动作用。而且，扩大运力，才用先进设备设施，不但能提高运输速度，提高社会效率，而且能让广大人民群众出行更方便、更舒适，享受经济社会发展的成果。谈论高速铁路面临的问题，目的是明确形势，最大限度探寻解决方案。

三、针对存在的问题，管理体制创新的必要性：

高速铁路如果不采用高票价并且不降低服务质量的话，可行的途径是增大市场份额，在与其他铁路线路、公路、民航、水运的平等竞争取得优势。在总体客源不足的情况下，要扩大市场份额，竞争将更加激烈。要在竞争中占优，就必须要有先进的管理体制，而绝不能继续采用 “铁老大” 原有的僵化管理体制。因此，可以说，高速铁路要生存和发展，改革现有的管理体制势在必行。

中国的高速铁路，按照国家的规划，投资巨大，建设规模大，营业里程长，将是一个庞大的体系。国家花了那么多钱，不管理和经营好，无法向纳税人交代。如果建成后因票价过高，脱离了经济社会发展的水平，上座率不高，线路利用率低，则有陷入长期亏损的危险。要管理驾驭这样一个体系，没有良好的制度是不行的。当务之急，除了大规模建设之外，要高度重视对高速铁路经营管理体制的研究。“软硬兼施”，把两者放在同等重要的位置。否则，中国的高速铁路虽然拥有发达的路网和先进的设备，但是却效率低下，经营困难。

四、高速铁路管理创新的条件：

高速铁路（有时称客运专线）在运输生产上与既有客货混线铁路具有不同的技术特点：高速铁路上跑的都是客运列车（少部分线路段有货物列车），而且大部分动车组是在本线车站上始发和终到的。这样的技术特点决定了高速铁路与其它铁路单位牵涉少，调度指挥自主权比较大，可以自主决定开行哪些列车；经营比较独立，可以根据市场变化来定价，可以进行自己的市场定位和营销策划。少数从既有铁路开往高速铁路的列车，以及从高速铁路开往既有铁路的列车，其收入和成本的清算可以通过铁道部的专门机构来解决。正是因为这个特点，决定了高速铁路（客运专线）可以在不改变路网完整性的前提下，具有更多建立“独立经营，自负盈亏”的现代企业制度的空间。

五、高速铁路管理创新的紧迫性：

高速铁路的管理，应该从运营之初即采用合适的经营管理体制。因为我们看到，如果一开始采取权宜之计，“火车跑起来再说”，慢慢就会形成管理改革上的惰性和利益上的牵牵绊绊，再改革变得困难重重。目前的已开通运营的京津城际和即将开通运营的武广客运专线，就采用由铁路局管理的模式。武广客运专线的车、机、工、电等业务，全部由京广铁路沿线既有站段接管。这样一来，武广客运专线就与铁路局管理的京广铁路战站段成本混杂，收入混杂，帐都算不清楚了，还谈何“独立经营，自负盈亏”？ 政企不分是铁路改革的老毛病，现在改革这个老毛病的最好机会被浪费了，铁路改革将再一次变得遥遥无期。铁路不改革，则效益低下、服务水平不高的问题将继续存在，与广大人民群众的要求有差距，与和谐社会的建设不适应。

六、两种高速铁路的运营管理模式。

6.1.“网运分离”模式

“网运分离”就是把具有市场竞争性的客货运输经营和具有自然垄断性的铁路路网基础设施建设分离开。对于高速铁路的运营管理来讲，“网运分离”的模式有以下几个特点：一是在此模式下，负责高速铁路路网基础设施建设的路网公司与负责运输业务经营的客运公司是相互独立的，二是相互独立的路网公司与客运公司将各司其责，客运公司主要负责包括列车运营管理、市场开发、车票管理和其他技术管理等方面的旅客运输业务，路网公司主要负责高速铁路基础设施的建设和维护，包括道路的维修、通讯设备的维护、电力的供应等，三是路网公司、客运公司、各地铁路局之间会形成新型的经济关系，客运公司与各地铁路局是业务合作的关系，而路网公司与客运公司的关系则为市场交易关系。具体地说，高速铁路的客运公司与其相关的铁路局是合作经营的联盟关系，他们向这些铁路局支付代理销售车票的费用，而高速铁路的路网公司则向客运公司收取线路使用费。

“网运分离”的模式明确了公司与政府之间关系，真正体现了政企分开。不过，由于兴建高速铁路巨额投资的需要，以及出于对铁路运输所涉及公众利益的考虑，政府将会对高速铁路的建设提供必要的资金与政策的支持。但除此之外，政府仅负责制订行业发展规划和相关的政策法规，检查监督运输安全和服务质量，规范运输市场秩序，而对铁路运营企业的生产经营不予干预，彻底实现政府宏观管理、行业管理的职能。“网运分离”的模式还能够使铁路部门中的运输企业从拥有与管理固定基础设施的繁重负担中解脱出来，从而允许这些企业参与市场的公平竞争，这不仅对铁路运输市场运行效率的提高有极大地促进作用，而且还会带来较大的社会效益。另外，这种模式还有利于企业加强对成本的控制，从而提高其获取利润的潜在能力。

不过，“网运分离”的模式对高速铁路的运营管理也有不利的方面，主要表现在独立经营的各公司融资能力与融资渠道有限，工程建设的巨额资金筹措困准客运公司、路网公司、铁路局之间的关系复杂，政府的协调工作难度较大。

6.2.“网运合一”模式 “网运合一”就是铁路路网基础设施的建设、维修与客货运输经营全部由一个独立实体实行统一管理。对于高速铁路的运营管理来讲，“网运合一”的模式有三个特点：一是采用合资入股的形式组建高速铁路集团公司，这个公司应该是一个体现政企分开的法人实体，二是高速铁路集团公司需要承担高速铁路的路网基础设施的建设与维修、高速铁路的运营管理等所有业务，其中包括轨道与机车管理、客运管理、市场开发以及资产保值增值等，三是高速铁路集团公司与各地铁路局之间是业务合作的关系，即高速铁路集团公司为了节省投资资金、提高经营效率，可以借用各地铁路局的车站及站内有关设备、设施，还可以充分利用传统铁路站点的车票销售网络，不过为此要向各地铁路局支付一定的代理费用。

需要说明的是，这里的“网运合一”，与我国铁路系统的现有“网运合一”有着本质的区别。我国铁路系统现有的“网运合一”是在目前铁路系统严重政企不分背景下的一种管理方式，而这里提到的高速铁路“网运合一”模式则是具有市场主体法人的一种管理方式。

七．结论：建立独立经营的高速铁路公司

我国的高速铁路运营管理制度，具体的方向应该是建立独立的高速铁路公司。我国幅员辽阔，很多高速铁路里程都很长，规模很大，完全可以按每条线路建立一个高速铁路公司。各自进行自己的企业形象策划，自己确定高速列车（动车组）开行方案，自己确定票价。国家行使出资人的角色，尽量赋予公司更多独立自主权，让高速铁路公司建立起现代企业制度。国家铁道部成立一个专门的清算机构，负责高速铁路公司与既有铁路网的清算。铁道部还要成为高速铁路的行业管理部门，制定行业标准，监督标准的实施，重点监督高速铁路公司的安全管理和服务质量。以此为契机，铁道部可以逐步探索政企分开的改革经验，最终成为不参与具体经营活动、只负责行业管理的政府部门，从而彻底实现铁路行业的政企分开。

参考文献：

1.作者：魏然。文章：《两种高速铁路的运营管理模式》。网站名：国务院发展研究中心信息网。发表时间：2004年12月14日

2.作者：周石龙。文章：《挑战与机遇：我国高速铁路的经营管理创新》。网站名：爱爱铁路网。发表时间：2009年4月5日

3.作者：刘万明。书名：《高速铁路主要技术经济问题研究》。出版社：西南交通大学出版社。出版时间：2003年6月1日

4.作者：中国铁道出版社。书名：《高速铁路概论》。出版社：中国铁道出版社。出版时间：1999年12月1日

第二篇：高速铁道概论论文

无砟道床的主要特点

1.良好的结构连续性和平顺性

有砟轨道采用均一性较差的天然道砟材料，在列车荷载作用下其道床肩宽、砟肩堆高、道床边坡、轨枕间距及轨枕在道床中的支承状态相对易于变化，并导致轨道几何形变。

无砟轨道的下部基础、底座、道床板均为现场工业化浇筑；双块式轨枕、轨道板、微孔橡胶垫层、轨下胶垫、扣件、钢轨等均为工厂预制件或标准产品，可以保证其性能有较好的均一性。由此组成的轨道整体结构与有砟轨道相比具有更好的结构连续性和弹性均匀性，为提高轨道的平顺性，改善乘车质量提供了有利条件。

2.良好的结构恒定性和稳定性

3.良好的结构耐久性和少维修性能

4.工务养护、维修设施减少

5.免除高速条件下有砟轨道的道砟飞溅

6.有利于适应地形选线，减少线路的工程投资

7.减少客运专线特级道砟的需求

8.无砟轨道弹性较差

9.建设期工程总投资大于有砟轨道

10.对地震和环保的适应性

11.关于线下工程的“工后零沉降”建设理念

无砟道床的含义

无砟轨道又作无碴轨道。在铁路上，“砟”的意思是小块的石头。常规铁路都在小块石头的基础上，再铺设枕木或混凝土轨枕，最后铺设钢轨，但这种线路不适于列车高速行驶。高速铁路的发展史证明，其基础工程如果使用常规的轨道系统，会造成道砟粉化严重、线路维修频繁的后果，安全性、舒适性、经济性相对较差。但无砟轨道均克服了上述缺点，是高速铁路工程技术的发展方向。

第三篇：环境保护概论 选修课 论文

环境保护概论课程论文

建筑学院 夏梦溪 1103400113

校区环境情况调查以及改进方法

建筑学院 城市规划系 夏梦溪 1103400113 摘要：选址地区为黄河路哈尔滨工业大学二校区。对于场地绿化、道路修整、土地利用等方面进行了调查。并提出了相应的整改措施。除此之外，还对于整体校园环境改善提出了一些建议，需要广大师生共同努力。

关键词：场地 绿化 修整 责任

正文：

此次调查选址在哈工大二校区，将对二校区环境现状进行综合调研和分析，并提出改进办法。

校区现存问题如下。

一、由于地处东北，因此学校特地规划了网球场南侧的一片场地为冬天的冰场，但是冬天过后，在春夏秋三个季节，场地缺乏管理，因此杂草横生。大面积杂草，既不美观，又没有将土地利用做到最大化。

改进方法：请校园管理人员在春夏秋三个季节将地区内的杂草除掉，形成绿茵场，可做为小型足球场为更多的同学提供活动场地，又为体育场内的唯一的足球场的承担力做了辅助。可谓两全之策。

二、主楼南侧的广场可以说是每天校园人口集中数量最大的区域，因此对于场地的损害程度也最大。可以看出场地上的铺砖已有多处破损或者活动，对于同学们日常行动造成了不便。而且场地绿地的规划也需改善。已有多处绿地被人行踩出土路，形成了人们所说的便捷小路。

改进方法：校园应动用资金将广场铺砖全部整修或者更换成不易受损害得理石地面，既不会在冬天下雪的时候造成路面湿滑，破损率也会大大降低。而且绿化区域应该重新规划，将人们常走的路线规划成道路，免去践踏草坪的几率。

三、广场两侧的绿化区域，管理程度还不够，如网球场旁边的绿地就不够美观整洁，无人修整。广场东侧的草坪活动区域中的道路也需要重修铺路，大多数石砖已经活动，影响路人行走。

改进方法：学校应加强对于绿化区域的管理和整治，应杜绝草地杂乱的现象，并且应该大面积修整，不能只注重中心区域的美观程度。而且大面积树林中间的道路应该规划明确，铺砖整齐，便于人们行走于上。

除此问题之外，还有其他一些意见以及建议如下。

应对于现有运动场进行更新修整和设计。以“学习、运动、文化为一体，凸显高校文化氛围”的设计理念，从广大师生的实际需求出发，旨在使广大师生更好的参与运动，并能够利用其周边环境进行休息。并且应该对于运动设施进行及时修理和更换，提高设施的使用率，减少因设施陈旧造成的伤害事故。学校还应为举办相关比赛提供专业室内场地，这能够为广大热爱运动的师生们提供极大的便利，室内场地还能保障我校师生运动的安全。

对于校园内悬挂宣传横幅、张贴标语，应严格按学校《关于悬挂张贴宣传横幅标语的规定》办理报批手续，做到规范、有序。尤其是综合楼周边及图书馆两侧路段区域内，除学校重大活动统一安排外，任何单位和组织不得随意悬挂横幅、张贴标语。

加大家属区整治力度，严禁在房屋前后乱搭乱盖，乱堆乱放，乱栽乱种。一经发现此类问题，由保卫处通知有关住户限期处理，必要时，由保卫处、总务处、后勤集团组织人员强行处理。

对于校容校貌进行整治。一是进一步完善学校卫生基础设施。二是搞好校园内和周边环境治理，巩固整治学校卫生死角的成果。三是规范骑车上学学生管理，有序停放自行车。四是加强学生乱丢纸屑管理，确保校园整洁。五是建立完善学校卫生保洁巡逻队，保证学校卫生保洁落实到位。

校园美化也是很重要的一项工程。一是结合绿色学校建设相关要求，重点抓好校园绿化工作。突出抓好花台、花园的栽培和管理。二是开展校园建筑风貌特色美化，并进行配套的道路硬化工作。三是开展校园环境整治工作，搞好校园绿化美化，着重治理乱丢乱扔、乱写乱画现象。

改善校园环境还需广大师生的密切配合。一是广泛开展养成良好公共行为的系列教育和实践活动，营造个人讲卫生、人人参与环境整治的氛围，在全校师生中形成“讲卫生、懂礼仪、有修养”的良好风尚，提高师生的健康素质和生活质量。二是加强“爱护公共设施”教育和相关常识的宣传普及，引导学生自觉爱护和科学利用公共设施。抵制和纠正不文明行为。三是广泛开展“卫生文学生”、“卫生文明班级”的创建活动，切实把学校环境综合整治工作融入全校性精神文明创建活动中。四是开展舆论监督，对违背卫生文明、错误言行和丑陋现象进行批评和引导。加大环保宣传教育力度，倡导讲究卫生，爱护校园，保护生态，维护环境的良好风尚。坚决杜绝乱扔垃圾、随地吐痰、践踏草坪、毁坏公物、乱涂乱画等不良行为。学校有关部门要把此项工作列入议事日程，通过各种有效途径，加大宣传、教育力度。适当情况下要安排专人巡查，发现上述不良现象应对当事人给予批评教育。全校师生员工要自我约束，相互监督，为促进文明行为和良好风气的形成而共同努力。

在改善情况下，还需学校相关部门全面负责校园环境的管理，要加强检查，有效监督，严格把关，做到管理与维护规范运作，优质高效。后勤集团应负责校园环境日常管理与维护，必须不断提高管理、维护水平与质量，坚持高标准、高质量、高效率，做到责任明确，目标具体，人员落实，工作到位。

一个绿色的地球是我们人类生存的先决条件。在全球环境问题日趋严重的今天，环境保护和我们的关系正变得越来越密切，在贸易自由化的同时，我们必须注意环境保护。由于我们在现今阶段生活在大学校区内，因此对于校区的环境保护以及整治是我们每一个人的责任。为了更清新的空气，更清澈的水源，更整洁的绿地，我们应做出自己的努力来改善我们的校园环境。增强“人类只有一个地球”的忧患意识，坚决制止破坏生态和污染校园环境的一切违法行为。努力建设更具有生态规模的校园，绿化和美化我们的校园环境，使我们学习、生活的环境更加美好，舒适。

第四篇：选修课论文-材料科学概论-超导材料

超导材料

摘要：人类的发展是一个开发和运用新材料的过程，随着上个世纪超导现象被发现以来超导现象一直为人所关注。关于超导材料的研究也是屡见不鲜，但是如何才能提高材料的临界超导温度，如何把超导材料产业化和生活化都是现在面临的重大问题。在电力、通信、国防、医疗等方面的发展急需利用超导技术解决现有的关键技术问题；超导储能、电缆、限流器、电机等超导电力技术，如果能应用将带来电力工业的重大变革；在国防工业方面，由于超导技术不可代替的特殊性和优越性，将在扫雷艇、超导电机、电磁武器、传感器、舰船用防弹及导航用高精度超导陀螺仪等领域被广泛应用。所以提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能，制造出理想的更低价格的新一代超导材料就成为超导的发展趋势。这就要求我们综合考虑超导材料的组成成分、制备工艺以改善它的性能，逐步提高材料的临界温度，使材料更具有实用意义。

关键词：材料科学 功能材料 超导材料 高温超导

前言

一、材料与材料科学

材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。但并不是所有物质都可称为材料，如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。材料可按多种方法进行分类。按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。实际应用中又常分为结构材料和功能材料。结构材料是以力学性质为基础，用以制造以受力为主的构件。结构材料也有物理性质或化学性质的要求，如光泽、热导率、抗辐照能力、抗氧化、抗腐蚀能力等，根据材料用途不同，对性能的要求也不一样。功能材料主要是利用物质的物理、化学性质或生物现象等对外界变化产生的不同反应而制成的一类材料。如半导体材料、超导材料、光电子材料、磁性材料等。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。

人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。仅半个世纪时间，高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱，并在年产量的体积上已超过了钢，成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发展使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变，许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科学，它的提出是在20世纪60年代。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是在一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，材料科学这一名词开始被人们广泛地引用。现代材料科学技术的发展，促进了金属、非金属无机材料和高分子材料之间的密切联系，从而出现了一个新的材料领域——复合材料。复合材料以一种材料为基体，另一种或几种材料为增强体，可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的结构材料和功能材料，不仅用于航空航天领域，而且在现代民用工业、能源技术和信息技术方面不断扩大应用。

二、功能材料

功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。

功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

1、超导材料：以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。

高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场，能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。

2、生物医用材料：作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段，其市场销售额正以每年16%的速度递增，预计20年内，生物医用材料所占的份额将赶上药物市场，成为一个支柱产业。生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向；医用复合生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料和功能性生物复合材料，带有治疗功能的HA生物复合材料的研究也十分活跃。

3、能源材料：太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。

4、生态环境材料：生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，主要研究方向是：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO 2 气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。

5、智能材料：智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

目前世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。近年来，我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国目前功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。

超导材料

一、超导材料的分类

超导材料按其化学成分可分为超导元素、超导合金、超导化合物和超导陶瓷。

1、超导元素：在常压下有28种元素具超导电性，其中铌（Nb）的Tc最高，为9.26K。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb，Tc=7.201K)，已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。

2、超导合金：超导元素加入某些其他元素作合金成分，可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr)，其Tc为10.8K，Hc为8.7特。继后发展了铌钛合金，虽然Tc稍低了些，但Hc高得多，在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti，Tc=9.3K，Hc＝11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。目前铌钛合金是用于7～8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金，性能进一步提高，Nb-60Ti-4Ta的性能是，Tc＝9.9K，Hc=12.4特（4.2K）；Nb-70Ti-5Ta的性能是，Tc=9.8K，Hc=12.8特。

3、超导化合物：超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=18.1K，Hc=24.5特。其他重要的超导化合物还有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18.8K，Hc=30特。

4、超导陶瓷：20世纪80年代初，米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性，他们的小组对一些材料进行了试验，于1986年在镧－钡－铜－氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年，中国、美国、日本等国科学家在钡－钇－铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性，使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。

二、超导材料的性能

超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同，主要有以下性能。

1、零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

2、完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。

3、约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。

4、同位素效应：超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18K，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146K。

三、超导材料的制备

超导材料的制备方法很多，以前较为常用的有液相淬火法，离子轰击法，气相淬火法。化学气相沉积法CVD，表面扩散法和固态扩散法（青铜法）等等，对于高温超导陶瓷材料的制备而言，这些方法可以借鉴，但主要是 运用一些化学和物理技术和方法，这里更趋向于采用陶瓷工艺制备。首先必须明确的是，发展超导材料的关键在于有效地运用科学方法，控制工艺参数，以形成超导相而避免其他不利的物质或杂质生成，努力使超导材料的超导相含量增高，甚至是单一超导相，提高转变温度，力求达到液氮温区或者干冰区，甚至追求室温超导体的制备为最终目标。目前的工作重点在于提高临界电流密度（Jc）和改善机械性质（KC和强度），这方面的研究刚起步。

1、固相合成法

原料是采用Tl2O3(纯度为85%),BaO(纯度为85%)或BaO2(纯度80%),CaO（纯度98%），CuO(纯度99%)，按名义组成为TlBaCaCu2Oy ,TlBaCaCu3Oy ,TlBaCaCuOy ,Tl2BaCa3Cu2Oy配料，经充分研磨混匀，然后，将混合料在500Mpa在压强下冷压成型，将成型的圆片放置在铂板或氧化铝板上，在电阻炉内通空气进行烧结，烧结温度为740-860℃，烧结时间4-8h，以后随炉冷却，制备出高Tc（超导转变临界温度）的样品。在不同温度下进行烧结，采用热分析法进行观测，发现在800℃以上，样品已有严重的失重，加热温度再高，失重加剧。但另一方向，要充分反应以形成更高转变温度的超导相，又需较高的烧结温度，因而只有合理控制工艺条件，采用快速升温，使原料中易挥发的Tl2O3迅速达到熔化，并同其他组成发生固一液反应，快速生成较稳定的物相，这样可大大减少在烧结过程TL的损失，获得在Tc为120K的超导体陶瓷。

2、均匀溶胶一凝胶合成法

先将铜粉在热硝酸中煮溶，再添加Y(NO3)3和BaCO3，因为溶液中PH值非常低，其中会形成少量的BaO,徐徐加入氢氧化铵，使溶液PH值超过7，BaO溶解，形成透明的绿兰色溶液，然后再将聚丙稀酸添加进溶液，在高PH值的溶液中将会迅速形成螯合物，即具有聚合碳基单元的凝胶系统，将凝胶置于瓷坩埚中125℃干燥3h，400-480℃熔烧3h，再以5℃/mm升至煅烧，随炉冷却便形成单纯合成材料。

3、熔盐结构生长法

这是一种新型晶体生长法，其中工艺包括熔化1：2：3（Y2O2，BaO,CuO）氧化物，控制从液体状冷却，生成一块样品，在Tc77K时泰斯勒磁场强度中Jc7400A/cm2,该料长80-250um，横截面225um，在晶体长轴方向有高导电性，其特点是比其他方法制备的123化合物的临界电流密度高100倍，此法由美国贝尔实验室提出，现在很受重视。

4、液态淬火氧化法

日本东北大学材料研究所用纯金属Yb,Ba,Ca须氩气保护电融熔融并迅速淬火后，得到厚度为80um，直径为30um的Yb,Ba,Cu3合金箔，然后再在800-900℃空气中处理3小时，得到氧化物箔片，X射线衍射分析结果表明，淬火状态的Ybi,Ba2,Cu3合金具有非品结构，高温氧化后得到和YBa2Cu3O7相同的结构，分子为YbBa2Cu3O6-8,这是一个值得重视的方法。

5、套管拉丝法

将具有Yo4BaO0.6CnO3-y名义组成配比的混合粉未烧成熟粉，再填充到铜管或银管中拉成直径为1mm的成材，对该铜线材是先经腐蚀去铜后再进行最终热处理，则试结果Tc=87K,77K零场下Jc=720A/cm2。用同样工艺制备的块状样品，其Jc为1.1×103A/cm 2,又将该银线烧成φ2cm×2cm 的线圈直接在氧气中进行最终热处理，液氮中的电流度Jc=510A/cm2 ,Tc=70K.6、单晶生长技术

新超导化合物单晶样品有多种生长方法。溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。过去10年来这些技术在不断发展,溶剂、输运剂、可控温度的范围在不断扩大。各类超导体的最新样品可通过这些方法制备。溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。但是,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。

7、高质量薄膜技术

目前, 薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE)、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。MBE尤其能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。目前正在研制平衡方法可使多层膜原子层工程具有新功能。在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。

四、超导材料的应用

超导陶瓷材料的超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题。到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。

（一）强电应用

1、超导输电：美国物理学家波恩特·特奥·马梯阿斯指出:“电能的输送是超导体最重要的应用之一。”发电站输出电能常用铝线和铜线。由于电阻的存在一部分电力在输出过程中转变为热能而消失,存在着严重的损耗。而利用超导材料输电,由于导线电阻消失,线路损耗也就降为零,用超导材料可制高效率大容量的动力电缆,并且可减少导体的需求量,节约大量有色金属资源。目前, 高温超导体(HTS)电力电缆的应用研究发展较快,极有可能首先广泛运用于电力系统中。2000 年美国已在底特律市的变电站使用第一条大容量HTS 输电电缆。我国第一根HTS 电缆模型已于1998 年底在中科院研制成功。

2、超导储能：人类对电力网总输出功率的要求是不平衡的。即使一天之内,也不均匀。利用超导体,可制成高效储能设备。由于超导体可以达到非常高的能量密度,可以无损耗贮存巨大的电能。这种装置把输电网络中用电低峰时多余的电力储存起来,在用电高峰时释放出来,解决用电不平衡的矛盾。美国已设计出一种大型超导储能系统,可储存5000 兆瓦小时的巨大电能,充放电功率为1000 兆瓦,转换时间为几分之一秒,效率达98 % ,它可直接与电力网相连接,根据电力供应和用电负荷情况从线圈内输出,不必经过能量转换过程。

3、变压器：发展超导变压器,可提高电力变压器的性能。从经济上看,超导材料的低阻抗特性有利于减小变压器的总损耗,高电流密度可以提高电力系统的效率,采用超导变压器将会大大节约能源,减少其运作费用;从绝缘运行寿命上看,超导变压器的绕组和固体绝缘材料都运行于深度低温下,不存在绝缘老化问题,即使在两倍于额定功率下运行也不会影响运行寿命;从对电力系统的贡献来看,正常工作时超导变压器的内限很低,增大了电压调节范围,有利于提高电力系统的性能;从环保角度看,超导变压器采用液氮进行冷却,取代了常规变压器所用的强迫油循环冷却或空冷,降低了噪声,避免了变压器可能引起的火灾危险和由于泄露造成的环境污染。

4、超导电机：在大型发电机或电动机中,一旦由超导体取代铜材则可望实现电阻损耗极小的大功率传输。在高强度磁场下,超导体的电流密度超过铜的电流密度,这表明超导电机单机输出功率可以大大增加。在同样的电机输出功率下,电机重量可以大大下降。小型、轻量、输出功率高、损耗小等超导电机的优点,不仅对于大规模电力工程是重要的,而且对于航海、航空的各种船舶、飞机特别理想。美国率先制成3000 马力的超导电机,我国科学家在20 世纪80 年代末已经制成了超导发电机的模型实验机。

5、超导故障限流器：由于电力系统容量的逐年增长,导致电路短路功率及故障短路电流的迅速增大。装备短路限流器就能有效地限制短路电流,降低对电网内电器的要求。用超导材料制成的限流器有许多优点:(1)它的动作时间快,大约几十微妙;(2)减少故障电流,可将故障电流限制在系统额定电流2 倍左右,比常规断路器开断电流小一个数量级;(3)它有低的额定损耗;(4)集检测、转换、限制于一身,可靠性高,它是一类“永久的超保险丝”;(5)结构简单,体积小,价格便宜。

6、在核能开发中的应用：若想利用热核反应来发电,电,首先必须解决大体积、高强度的磁场问题。产生这样磁场的磁体能量极高,结构复杂,电磁和机械应力巨大,常规磁体无法承担这一任务。只有通过超导磁体产生强大的磁场,将高温等离子体约束住,并且达到一个所要求的密度,这样才可以实现受控热核反应。

7、超导悬浮列车：由于超导体具有完全抗磁性,在车厢底部装备的超导线圈,路轨上沿途安放金属环,就构成悬浮列车。当列车启动时,由于金属环切割磁力线,将产生与超导磁场方向相反的感生磁场。根据同性相斥原理,列车受到向上推力而悬浮。超导悬浮列车具有许多的优点:由于它是悬浮于轨道上行驶,导轨与机车间不存在任何实际接触,没有摩擦,时速可达几百公里;磁悬浮列车可靠性大,维修简便,成本低,能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一;噪声小,时速达300 公里/ 小时,噪声只有65 分贝;以电为动力,沿线不排放废气,无污染,是一种绿色的交通工具。

8、磁悬浮轴承：高速转动的部位,由于受轴承摩擦的限制,转速无法进一步提高。利用超导体的完全抗磁性可制成无摩擦悬浮轴承。磁悬浮轴承是采用磁场力将转轴悬浮。由于它无接触,因而避免了机械磨损,降低了能耗,减小了噪声,进而具有免维护、高转速、高精度和动力学特性好的优点。磁悬浮轴承可适用于高速离心机、飞轮储能、航空陀螺仪等高速旋转系统。

9、电子束磁透镜：在通常的电子显微镜中,磁透镜的线圈是用铜导线制成的,场强不大,磁场梯度也不高,且时间稳定性较差,使得分辨率难以进一步提高。运用超导磁透镜后,以上缺点得到了克服。目前超导电子显微镜的分辨已达到3 埃,可以直接观察晶格结构和遗传物质的结构,已成为科学和生产部门强有力的工具。

（二）弱电应用

1、无损检测：无损检测是一种应用范围很广的探测技术,其工作方式有;超声探测、X光探测及涡流检测技术等。SQUID 无损检测技术在此基础上发展起来。SQUID 磁强计的磁场灵敏度已优于100ft ,完全可以用于无损检测。由于SQUID 能在大的均匀场中探测到场的微小变化,增加了探测的深度,提高了分辨率,能对多层合金导体材料的内部缺陷和腐蚀进行探测和确定,这是其他探测手段所无法办到的。工业上用于探测导体材料的缺陷、内部的腐蚀等,军事上可能于水雷和水下潜艇等的探测。

2、超导微波器件在移动通信中的应用：移动通信业蓬勃发展的同时,也带来了严重的信号干扰,频率资源紧张,系统容量不足,数据传输速率受限制等诸多难题。高温超导移动通信子系统在这一背景下应运而生,它由高温超导滤波器、低噪声前置放大器以及微型制冷机组成。高温超导子系统给移动通信系统带来的好处可以归纳为以下几个方面:(1)提高了基站接收机的抗干扰的能力;(2)可以充分利用频率资源,扩大基站能量;(3)减少了输入信号的损耗,提高了基站系统的灵敏度,从而扩大了基站的覆盖面积;(4)改善通话质量,提高数据传输速度;(5)超导基站子系统带来了绿色的通信网络。

3、超导探测器：用超导体检测红外辐射,设计制造各种样式的高TC超导红外探测器。与传统的半导体探测比较,高TC 超导探测器在大于20微米的长波探测中将为优良的接受器件,填充了电磁波谱中远红外至毫来波段的空白。此外,它还具高集成密度、低功率、高成品率、低价格等优点。这一技术将在天文探测、光谱研究、远红外激光接收和军事光学等领域有广泛应用。

4、超导计算机：超导器件在计算机中运用,将具有许多明显的优点:(1)器件的开关速度比现存半导体器件快2-3 个数量级,比普通半导体Si 集成电路,要快一千倍左右;(2)很低的功率。只有半导体器件的千分之一左右,散热问题很易解决;(3)输出电压在毫伏数量级,而输出电流大于控制线内的电流,具有一定增益,信号检测方便。同时,体积更小,成本更低；另外,因超导抗磁效应,电路布线干扰完全消除,信号准确无畸变。当然,超导材料的用途还有很多,它的优点也十分突出,但是它必须工作在比TC 低的温度,目前TC 为look ,这无疑限制了它的应用。随着高温超导材料的开发成功,必将引起能源、交通、工业、医疗、生物、电子和军事等领域的重大变革。

五、国内超导技术的研究

经过20 多年的研究发展,我国高温超导技术在超导材料技术、超导强电技术和超导弱电技术三个方面取得了重大进展和突破。在众多领域中,超导技术的应用具有非常突出的优点和不可取代的作用。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展,使超导技术的应用步伐迅速加快。超导技术在电力、通信、高新技术装备和军事装备等方面的应用也十分令人向往,具有重要的战略意义。

1、国内超导材料与薄膜技术

我国在铋系带材、钇系大面积双面薄膜、钇系新型涂层带材、钇系准单畴块材和高温超导电缆等方面,其技术发展水平与国际水平相当或相近,某些方面甚至处于国际领先水平。目前,国内带材研究在核心粉体技术方面,建立了粉体质量控制体系,保证了前驱粉体较好的重复性和稳定性;在带材加工和热处理方面,解决了长带鼓泡和芯丝不均匀性问题,消除了长期困扰铋系长带制备的障碍,所制备的带材最高临界电流密度Jc>4.0×104A/cm2(Ic=125A),200 m长带的临界电流密度Jc>3.0×104A/cm2(临界电流Ic=90A),这些成果都达到了目前国际先进水平。北京英纳超导技术公司和西北有色金属研究院先后建成了年产200 km的生产线,为我国超导技术应用的产业化提供了必要的材料基础。英纳超导公司300 m长带的临界电流大于100 A,达到国际先进水平。其产品在满足国内需求的同时,还出口到韩国、欧洲等地。

近年来第二代高温超导带材的研究成为国内外超导研究的热点。我国在“863”计划的支持下,已初步实现了第二代带材的动态制备,数十厘米长的带材的超导临界电流达到40 A。在高温超导单畴块材方面,我国在材料制备工艺上有知识产权,与国际先进水平的差距较小。北京有色金属研究总院制成了直径5 cm,冻结场7 T(4.2 K),磁悬浮力16 N / cm2的钇系块材,并实现了直径4 cm单畴材料的小批量生产。2000 年12 月国产的340 余块钇系块材用于世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车系统。同时,铋系带材、钇系准单畴块材及钇系新型涂层带材等是供高温超导电缆、限流器、变压器、磁储能系统、电机、核磁共振成像(MR I)磁体等技术应用和研究所需的材料。

2、国内超导弱电技术

“十五”期间,国家863计划设立“超导材料与技术专项”(简称超导专项),重点支持超导应用技术的研究,充分体现了国家对“超导技术”这一战略性高技术的高度重视。目前,国内已有清华大学、天津海泰超导公司、中科院物理所和南开大学多家单位在进行移动通信和高灵敏超导接收前端的研究。2001年10月清华大学研制成功我国第一台GSM1800移动通信用高温超导滤波器系统。2004年3月26日在国内首次将超导滤波器应用于中国联通唐山分公司的码分多址移动通信基站,超导滤波器系统已连续运行两年多,实现了我国高温超导的第一次实际应用。

天津海泰超导公司是国内第一家从事高温超导滤波器产业化的企业,已经建成了国内第一条高温超导滤波器系统生产线,在超导滤波器设计、超导芯片精细加工、静态真空设计及获得、滤波器系统集成、滤波器并网运行和测试方面建立了多项自主知识产权的技术,在超导滤波器产业化工作上取得了多项阶段性成果。其超导滤波器产品也已在移动通信基站上进行了多次并网运行。

我国国防建设迫切需要超导滤波器技术,以提高通信设备和其他装备的灵敏度、选择性和抗干扰能力。清华大学最近在这方面有突破性的进展。中科院物理所研制的应用于卫星微波接收机的高温超导滤波器,采用了独创的带通滤波器和可调带阻滤波器无损超导集成技术,取得了反射损耗好于-22.5 dB,且带外抑制优于-110 dB 的优异性能。经国家权威部门认定,上述集成技术和综合指标“在国内外未见相同报道”。该滤波器和工作于低温的放大器与小型机械制冷机组成子系统,并与卫星微波接收机联机进行了地面试验。试验结果表明:使用高温超导滤波器子系统可以极大地降低卫星接收机的噪声温度(高达73%)。

在高新技术研究方面,太赫兹(THz)波也是目前超导领域研究的前沿技术。在探测非金属武器、爆炸物、伪造物或赝品等安全应用方面,太赫兹波段具有明显的优点。这一波段的开发,在实际的军事安全技术应用中有重要的意义。国内著名专家研究电磁波在层状超导体中的传播规律,致力于以超导器件为核心技术的THz信号的高灵敏接收和成像技术、物质的太赫兹波频谱测量技术和宽带频谱测量等,在整体上形成了自己的研究特色,在这一领域中已经做了许多重要的工作。北京大学和中科院物理所已经制备出高温超导量子干涉器件,并且制备出测量心脏磁场的心磁仪的样机模型。北京大学和中科院物理所合作成功进行了利用高温超导SQU ID对大地地磁分部的测量,获得了一些重要结果。清华大学曹必松教授领导的研究小组,研制的超导滤波器系统已达到国际先进水平并处于国内领先水平。

3、国内超导强电技术

国内在超导强电应用技术研究方面也做了大量工作,取得一些科研成果。如西南交通大学王家素教授领导的研究小组研制的载人高温超导磁悬浮列车技术已处于国际先进水平,并已承载两万多人次,实质上已具有一定的商业价值,这开拓了在磁悬浮技术上实现超越发展的可能性。1999年中科院电工所研制成功我国第一台微型超导储能样机。2007年中科院电工所肖立业教授领导的研究小组,研制成功世界首台超导限流—储能系统, 1MJ/0.5MVA超导限流—储能系统。该项目是超导电力中心本集中主要力量进行攻关的重点项目。1MJ/0.5MVA超导限流—储能系统主要包括:高温超导磁体、低温及制冷系统、电力电子系统,以及在线监测系统等部件。所有部件的研制在2006 年已经完成,近期1MJ /0.5MVA超导限流—储能系统将在北京市投入并网实验运行。在完成该系统并网试验运行前的各项调试和检测后,将投入10.5 kV配电网上试验运行,这将是世界上第一套投入实际电网运行的高温超导限流—储能系统。目前,在中国科学院知识创新工程的支持下,正在开展2.5MJ/1MVA超导限流—储能系统的研究。

2005年由中科院电工所与甘肃长通电缆科技股份有限公司、中科院理化所联合研究的国家“十五”计划中的“863”重大项目——75 m、10.5 kV /1.5 kA三相交流高温超导电缆顺利完成系统集成,已经通过了系统检测和调试,取得了一系列自主知识产权。它是目前世界上正在并网试验运行的高温超导电缆。75 m高温超导电缆主要由超导电缆芯、低温系统等许多关键技术,完全自主研制成功的三相交流高温超导电缆、三相高温超导限流器、三相高温超导变压器分别在甘肃省白银市、湖南省娄底市和新疆昌吉市投入并网实验运行,各个系统通过了国家电力设备的标准实验,运行期间未发生任何自身故障。超导电力技术的研究开发,解决了一系列关键技术问题,研制的相应的系统在国内处于领先地位,并达到国际先进水平。

4、我国超导技术研究取得的部分成果

2007年，中国地质调查局地质调查科研项目“ 高温超导三分量磁测技术研究”成果日前通过专家评审。有关专家认为这是我国在高温超导材料与技术的实际应用方面取得的重要突破, 取得了具有完全自主知识产权的创新性科研成果, 使我国在该领域走在了世界先进行列。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所科研人员经过多年攻关, 不断优化电子线路设计, 研制出了具有国际先进水平的实用化单分量高温超导磁强计。在北京大学、吉林大学等单位已有多台在使用, 用于弱磁测量领域效果明显。实践证明, 和现在采用的感应线圈探头相比, 高温超导磁强计的性能指标在灵敏度、带宽、测量精度与效率等方面具有明显的优越性。据介绍, 该成果可提高勘探深度达50%以上, 使瞬变电磁法的勘探深度达1200米, 有利于推动瞬变电磁法的应用与发展, 从而为危机矿山、深部隐伏大矿的寻找、矿体的准确定位提供高技术手段。

六、超导材料的发展历程

1911年，荷兰物理学家昂尼斯(1853～1926)发现，水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。

超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K，才提高了19K。

1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。

1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。

1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日，日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破，以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体，使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分，液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。液氮制冷设备简单，因此，现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却，但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。

随着材料科学工艺技术的发展，近年来一种在轧制金属基带上制造钇钡铜氧超导带材的工艺被称作“第二代”带材。欧洲国家努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦已批量制造铋系超导带材。2003年11月我国第一个10m、10.5kV/1.5kA 三相交流高温超导电缆系统日前在中国科学院电工研究所研制成功，并于成功地进行了试验运行。2011年5月信赢和公司团队研发的世界最大功率的超导限流器刚成功。2011年9月25日，特拉维夫大学的研究小组开发出了一种超导体材料——蓝宝石单晶体纤维，可用于高压电缆输电，输电量是相同直径铜线输电量的40倍。研究人员称这种超导材料将可能彻底改变电力输送占空间、高损耗的状况。

七、超导材料的发展前景

陶瓷高温超导材料的发现和应用，将带动着广泛领域里许多有着重大竟义的应用前景，如约瑟夫逊效应器件，超导磁屏蔽，超导红外传感器等在近期内会得到应用。至于超导磁悬浮列车，超导电动机，超导储能，以及超导电力传输等，将在本世纪和下世纪普遍实现。著名材料学家们表示了 乐观的意见。其他人在不同的场合表示了这种看法，甚至更富于幻想或浪漫色彩。对于超导材料的研究，一定要给予高度的重视，应大力推进它的研究过程，高温陶瓷超导材料的应用价值很大，它的科学研究，会导致一场新的电磁革命，可与一百多年前法拉第，奥断陆和洛伦兹发起的电磁革命相比，它的开发就用，最终将导致一场高层次，大范围的真正工业革命，对科技，能源，交通，医疗，电业，乃至人民生活，思想信息和经济发展产生不可估量的巨大影响。

在电力、通信、国防、医疗等方面的发展急需利用超导技术解决现有的关键技术问题。超导储能、电缆、限流器、电机等超导电力技术，如果能应用将带来电力工业的重大变革。在国防工业方面，由于超导技术不可代替的特殊性和优越性，将在扫雷艇、超导电机、电磁武器、传感器、舰船用防弹及导航用高精度超导陀螺仪等领域被广泛应用。所以提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能，制造出理想的更低价格的新一代超导材料就成为超导的发展趋势。2010年3月7日日本刷新有机超导材料临界温度世界纪录。

从超导现象的发现到低温超导，再到高温超导至今已经刚好有100年的发展史了，超导技术具有广阔的发展前景，同时发展高温超导技术是21世纪国际高技术竞争中保持尖端优势的关键所在，如果能让高温超导电缆的产业化、实用化，我国将在世界上占据举足轻重的地位，世界也会因此踏入一个新的革命时代。尽管我国在高温超导技术研究领域做出了巨大努力,但整体技术水平与国外相比仍有较大差距,特别是工程化应用方面的差距较大。我国应该借鉴国外经验,合理组织研究力量,在超导技术应用研究上加大投入力度,对比较成熟的超导技术尽快投入工程化应用,加速我国超导技术研究与应用步伐,这对巩固国防和促进国民经济建设具有十分重要的战略意义。然而攻克在这个领域的各种难关，就成为当代科学的一个个的目标。作为当代理工类大学生，我们应该时时关注当代科学技术的发展，为自己树立一个更高的理想。

参考文献：

[1] 顾家琳.《材料科学与工程概论》.清华大学出版社.2005 [2] 雅菁.《材料概论》.重庆大学出版社.2006 [3] 杨遇春.高温超导材料十年来的研究开发与进展.稀有金属, 1997, 6(21): 437 [4] 窦华.超导材料的应用.内蒙古电大学刊, 2004, 2 [5] 冯瑞华, 姜山.超导材料的发展与研究现状.超导技术, 2007, 6(35): 521 [6] 新华网.我国高温超导材料与技术的实际应用取得重要突破.地质装备, 2007 [7] 杨天信, 谢毅立, 胡来平, 王生旺, 王贤华.我国高温超导技术研究现状.中国电子科学研究院学报, 2008, 2 : 123~126

第五篇：铁道运输概论结课论文

铁路运输组织学论文

题目：各国铁路运输组织模式及其启示

班级

成型1201

姓名

杨作良

学号

201205225

摘要：世界铁路列车牵引动力向大功率交流传动发展，货车向大轴重发展，列车制动向机车同步控制技术发展。货运重载化、快捷运输、多式联运、区域互联互通、货运集中化管理、整合中小贷运站、加强市场营销、提高信息化水平等成为发展趋势。在系统分析国外铁路贷运发展主要特点基础上，结合我国铁路货运现状，提出进一步挖潜增效、提高运输能力的若干建议。

关键词：世界铁路；铁路货运；发展特点；展望。

随着现科重学载化技术的突飞猛进，世界铁路货物运输呈、快捷化、物流化、信息化的趋势。通过创新运输组织模式、增加列车重量、加快列车运行速度、发展多式联运、提高信息化水平等举措，铁路在货运市场中的地位和份额得到有效巩固，竞争能力进一步提高。近年来，我国铁路实施优化运输组织、挖潜扩能、建设新线等一系列举措，特别是客运专线建成后逐步实施客货分线策略，既有线货运能力将会得到进一步释放，全路运力紧张局面将逐渐得到缓解。与国外铁路货物运输相比，目前我国铁路运输大部分运力用于重点物资运输，铁矿石、焦炭、钢材类货。物，运输供求形势十分紧张。京沪、京广、京哈、陇海等主要干线以及进出西南、东北地区的主要通道，线路通过能力利用率均已达到或接近1 O0％。主要煤运通道大秦铁路的年运量2008年实现3．4亿t，是设计能力的3．4倍。长途、大宗货物的供求矛盾在一定程度上比较突出。因此，研究和借鉴国外铁路在货物运输能力相对充裕、各种运输方式竞争较为激烈的情况下，货运产品、运输组织、营销措施、技术手段等方面的成功经验，为我国铁路调整优化货运结构、推进货运改革提供参考。国外铁路货物运输发展特点

1，1 增加列车牵引质量，实现货运重载化

随着新材料、新工艺、计算机技术等在铁路的广泛应用，世界铁路重载运输技术

及装备水平不断提高，列车牵引动力向大功率交流传动发展，货车向大轴重发展，列车制动向机车同步控制技术发展。国际重载协会对重载铁路的认定标准一再提高，将列车质量由“至少达到5000t”(1994年)变为“不小于8000t”(2005年)，列车轴重由“25t及以上”(1 994年)变为“27t以上”(2005年)，年运量由“在长度至少为1 50 km的线路上年运量不低于2 000万t”(1 994年)变为“在长度不小于1 50 km线路上年运量不低于4 000万t”(2005年)。

目前，澳大利亚、巴西、加拿大、印度、南非、俄罗斯、瑞典和美国等国都已开行重载列车，重载运输的世界纪录也一再被刷新。迄今为止，世界铁路列车牵引质量的最高试验记录为99 734t，是2001年6月由澳大利亚纽曼山一海德兰铁路创造的。实际运营中重载列车的牵引质量一般为1万～3万t，其中：美国重载列车编组通常为108辆货车，牵引质量为13600t；加拿大典型单元重载列车编组为124辆货车，牵引质量为16000t；南非重载列车的牵引质量一般为20000t；澳大利亚纽曼山重载铁路列车的编制通常为320辆货车，牵弓I质量在37 500t； 巴西维多利亚·米纳斯铁路标准编组列车为320辆编组，列车牵弓1质量31 000t。国外年运量超过1亿t的重载铁路主要有3条：巴西维多利亚·米纳斯铁路(898 km)，年运量为1．3(2,t； 巴西卡拉雅斯铁路(892 km)，年运量为1．08fZ．t：澳大利亚纽曼山一海德兰铁路(426 km)，年运量为1．09{2,t。

1．2 提高货物送达速度，发展快捷运输

近年来，随着货主对货物送达时效性的要求越来越高，各国铁路不断致力于提高货物送达速度，努力形成货物送达的速度优势。法国铁路快速货物列车平均运行速度由以往的1 20～140 km／h普遍提高到160 km／h，多采用“夕发朝至” 模式开行，列车运行图相对固定。以“1 60货物列车” 为例，通常每周一至周四夜间双向对开，编组为20～22辆，载货约为800t，列车总重约为1 1 O0t。由TGV高速旅客列车改造而成的高速邮政列车运营速度与高速旅客列车一样高达270 km／h。法铁正在研究新的货物列车，拟通过开行客货混合高速动车组或者货物专运高速动车组，进一步提高货物列车运行速度。德国铁路货物列车的最高速度已达到1 60 km／h。1 995年开始，德国铁路在全国最重要的23个经济中心之间每天开行70~iJ联合运输快速直达货物列车(1 KE)，并承诺运输距离在1 200 km以内的货物在1 8 h以内到达，1 200 km以上的36 h内到达。运送集装箱、流动式货厢和半挂车的列车最高速度达到1 O0～1 20 km／h。日本铁路货物列车全部实现直达运输，开行直达货物列车和集装箱直达列车，直达列车的最高速度为1 1 0 km／h以上，窄轨铁路上货物列车的最高速度达到16O km／h。美国的铁路快速货运服务网络包括1 60个大城市，几乎覆盖整个美洲大陆，在铁路快速运输系统中，大部分路段的最高速度可达1 25 km／h，部分线路的最高速度可以达到145 km／h。

1．3 提倡多式联运，发展综合运输

欧美许多国家大力开展铁路与公路、航空、水运等其他运输方式的联合运输，通过提供全程一站式物流服务，简化托运程序，使托运人通过一次托运、一次收费就可以享受全程运输、统一理赔等便捷的门到门运输。这种做法实现各种运输方式之间较好的衔接和配合，使国家综合交通处于较高的水平，顺应了市场需要，得到客户的认可。目前法国已经形成全国性的联合运输网络，首都巴黎与27个省会城市之间开行了约1 34列联合运输列车。采用集装箱公铁联运的货运量占铁路总货运量的25％，年货物周转量约1 38亿t·km。大多数公铁联运列车都在夜间开行，列车速度在12O～160 km／h。由于受到政府投资支持，德国铁路联合运输路网比较完整，集装箱基地站和办理驼背运输的车站几乎遍布全国。铁路联合运输货物周转量占德铁总货物周转量的19％，运输收入占13％。以集装箱运输、驼背运输和托盘运输为主要形式的联合运输业务，其辐射范围不仅包括欧洲大陆，而且包括北美、澳大利亚、新西兰、南非等远洋区域。美国从事多式联运业务的企业数量众多，海铁联运以总统轮船公司和海陆联运公司等大型国际联运公司为主，内陆地区公铁联运比较发达，铁路在800 km及以上运距具有很大的竞争力。从各种运输方式占铁路多式联运的比重来看，驼背运输(T0FC)占23％，集装箱运输占77％(其中双层集装箱运输占34％)。

1．4 发展国际运输通道实现区域互联互通

随着经济全球化市场进程的加快，各种生产要素在全球范围内流动和重新配置，国际铁路运输通道日益受到许多国家的关注。国际运输通道主要有两种形式：一种是通过海运连接两块大陆的大陆桥通道，比如亚欧大陆桥。它连接太平洋和大西洋，可以将日本、韩国、东南亚及香港等地运往独联体、西欧、北欧的货物，海运至西伯利亚港口，经西伯利亚铁路运达目的地。另一种是通过铁路连接同一板块不同国家的铁路网，比较典型的是美国和加拿大之间的区域一体化运输通道。加拿大国家铁路公司(CN)的路网伸向美国境内2 000多km，其货运收入的40％ 来自与美国的过境运输和美国国内运输。加拿大太平洋铁路公司(CP)在美国境内的铁路线超过9000 km，业务范围扩展至美国10多个州。由于实现了区域内铁路的互联互通，北美铁路与其他国际间过境运输相比，运输组织更加方便，运输效率更高，规模经济效益更加明显。

1．5 建立客户服务中心，推行货运集中化管理

为了进一步加强铁路货运集中化管理，国外铁路近些年纷纷改进货运组织方式，整合货运办理网点，组建货运客户服务中心，建立全国性的统一的客户服务窗口，建设现代化的信息服务平台，实现了货运业务受理由分散向集中转变。以加拿大国家铁路公司的客户服务中心(简称CSC)为例，该中心负责国内和跨境货运业务的统一受理和分配，可以实现预定货车、受理订单、查询运输信息、接受客户投诉、货物损失理赔、运费结算以及联运管理、国际运输管理等职能。下设客户支持部、运单处理部和管理部三个部门，客户支持部对客户的运输需求实行“起点一终点”的全程服务，包括预定车辆、变更订单、解答问询、服务监督等 运单处理部管理7条连接美国和加拿大的运输通道和4个加拿大的大洋运输港口，平均每天有60辆列车涉及跨界运输业务；管理部负责后勤支持工作和日常管理工作，协助开展电子商务、技术支持及人员考勤等工作。作为客户服务中心必不可少的技术支持，CSC的信息服务平台为货主、客服代表和运输业务部门提供及时的需求信息、车辆状态、货物状态等重要信息，实现网上直接办理业务、查询信息等功能，简化了手续，提高了效率。德国铁路公司(DBAG)的杜伊斯堡客户服务中心也采用电子数据交换(ED1)、电子运单处理(EDV)等先进的信息交换和处理技术，并实行电子运单，大大提高了运输效率。

1．6 整合中小货运站，建设综合物流基地

为节约成本、进～ 步提高运输效率，一些发达国家铁路整合中小型货运站，在各自的货物集散地建立规模适当、布局合理、设备先进的区域性现代化物流中心或物流园区，提供运输、存储、包装、装卸、搬运、流通和信息处理的系统集成功能，减少货物在存储和流通环节的成本，实现集约化经营。物流园区与传统铁路货场不同，前者主要使用多式联运列车运载拖车和集装箱，运送的货物价格相对较高、重量较轻；后者以运输大宗散货和混合货物为主，比如煤、粮食、矿石、木材、废弃品等，货物价格相对较低。比较典型的物流园区有：德国的不来梅物流园区，建于1 985年，占地2O0万m，园区距不来梅空港仅6 km，内有公路、铁路、内河港口多种交通方式，仓储存储能力33万m，其中铁路仓储20万m。日本东京铁路货物集散中心，占地144万m，到发车站台1 0条、680 m，装卸作业场地9万m，建立了以集装箱运输为主的高效运输系统。美国BNSF芝加哥物流园区，占地404．686 hm(1 000英亩)，其中多式联运区占地1 25 hm(309英亩)，8股道。

1．7 改进管理理念，加强市场营销

国外铁路货物运输十分重视营销管理，从产品设计、价格制定到针对大客户的激励策略、营销部门的独立权限，无不体现了国外铁路以客户需求为导向，以货运营销部门为核心的管理理念。在运价方面，美国铁路货物运输价格体系包括大客户优惠价、线路差异运价、速度差异运价、独立运价、混装运价等多种层次。在成本计算方面，加拿大铁路公司制定了明晰的成本计算方法，严格区分货运的固定成本和可变成本，并以此为价格制定的依据。在产品组合方面，国外铁路货运十分注重产品开发，客户选择性强。例如，欧洲铁路快捷货运按照线路、时间、运价等客户的不同要求进行不同的产品开发和组合。此外，国外铁路公司的营销部门通常具有较大的权限，例如与客户协商定价的权利以及与调度部门协商列车运行时间的权利。

1．8 提高信息化水平，为货运服务提供技术支撑

发达国家的货运服务系统，是以现代电子信息和通信技术为支持的现代化服务系统，不仅可以实现国内同种运输方式之间和不同运输方式之间的实时信息跟踪、查询和处理，而且可以实现国际多式联运的信息联网和国际运输业务电子信息化和票据无纸化，成为货运服务系统高效率、高质量和高效益的重要技术支撑条件。日本、德国、法国等国家普遍采用人工智能技术、电子商务技术、综合信息采集等信息技术，使铁路货运服务信息系统已经从单向静态货运服务信息的发布，逐步实现动静结合、实时发布、交互查询，货主可以通过客户服务中心，随时查询、申请和办理货运业务，顺畅衔接公铁联运。铁路货运服务质量的提高，极大地改善了货主运货的条件，增强了铁路的市场竞争力。

二． 国外铁路货运发展对我国的启示

2．1 利用先进技术为铁路货运发展提供技术支撑

加强技术装备的自主创新，进一步加强大功率交流传动电力机车、大Ⅱ屯位货车等关键装备的运用力度。加快信息技术在铁路信息系统中的研发和应用，为电子商务平台提供必要的技术保证。丰富和完善信息系统的功能，实现网上信息查询、需求提报、货物状态跟踪、网上支付、投诉建议等功能完备的网络平台服务。

2．2 发展重载运输

增加直达运输比重，减少解编作业环节，加速车辆周转，提高运输效率。确保相对稳定、布局集中的货源，选择列车编组运行的最佳方案。改善货源组织，增加回空列车的利用率。将大秦线成套技术推广应用到其他繁忙干线上，提高全路整体货运能力。采用先进的运输装备，不仅包括大功率机车和大轴重货车，而且包括先进的翻车机、装车机，实现不解编、不停车完成装卸工作。

2．3 发展快捷运输

针对高附加值运输产品的各自特点，开发不同特色、不同层次的快运产品。加强全路调度指挥，保证快运产品按运行图开行和列车正点率。改进运输组织，保证五定班列等快捷货运产品的正常开行。进一步提高列车运行速度，确保机车车辆和线桥条件能够满足列车开行要求。

2．4 建设物流中心

根据货运实际需要，在铁路“两整合一建设” 的基础上，综合考虑当前及未来一段时期货源组织情况，合理规划物流中心，注意与周边公路、航空、水运等基础设施的配套，并根据物流中心的不同定位科学确定建设规模。

2．5 加快铁路客户服务中心建设

推广货运集中办理工作，建设能够集中受理货主需求的电子商务平台，实现通过互联网接受订单、查询货物及车辆信息、运费结算等功能，并提供电话投诉、货物损失理赔等业务，为货主提供便捷周到的人性化服务。注重发展和培养大客户关系，加强大客户数据库的建设与管理，掌握大客户基本情况、需求动态、历史记录等信息，通过建立庞大的数据系统为客户管理提供全面支持。统筹规划建立全国铁路客户服务中心体系，可以根据业务需要，考虑建立全国、大区、基层等多级客服体系。

2．6 提高经营管理水平

借鉴国外铁路品牌化经营的成功经验，对运营良好的货运产品进行品牌设计、包装和宣传。制定差异化优惠票价政策，满足不同需求的货主运输需要。推进大客户战略，既要挖掘新的客户资源，又要通过提高服务质量，提供人性化、周到细致的VIP服务等方式留住老客户。