受人口,資源,環(huán)保等問題的困擾,人們把解決交通運(yùn)輸問題的目光轉(zhuǎn)向了公共交通體系的軌道交通,具有國際性和時(shí)代性概念的高速鐵路是其中的佼佼者。日新月異發(fā)展的高速鐵路,成了老百姓關(guān)注的熱門話題,為此,記者采訪了中國鐵道科學(xué)研究院原副院長朱其杰,他詳細(xì)地介紹了高速鐵路的相關(guān)內(nèi)容。
不要盲目追求高速度
記者:由于京津城際鐵路的正式運(yùn)營,時(shí)速最高達(dá)到了550公里。高速鐵路給老百姓帶來實(shí)實(shí)在在的方便,但普通百姓對高速鐵路的概念還不是很清楚,請您介紹一下,高速列車是不是越快越好,時(shí)速達(dá)到多少公里才算高速列車呢?
朱其杰:按照國際通用的標(biāo)準(zhǔn),高速鐵路是指最高運(yùn)行時(shí)速在200公里以上的鐵路。1 964年日本建成東海道高速鐵路新干線,這是世界上第一條高速鐵路,它一舉解決了包括東京等大城市在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)地區(qū)的陸上運(yùn)輸問題,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益舉世矚目。之后,法,德、日等國又在高速技術(shù)上取得了新突破。
我國在發(fā)展高速鐵路時(shí),一定不要盲目追求速度,高速鐵路的速度不是越快越好,當(dāng)能耗和速度達(dá)到一個(gè)最佳比例時(shí),才是鐵路的最佳經(jīng)濟(jì)速度。
高速鐵路九大優(yōu)勢
記者:迄今世界上時(shí)速在200公里以上的高速鐵路總長度已超過1萬公里。與其他運(yùn)輸方式如傳統(tǒng)的列車以及汽車、飛機(jī)相比,高速鐵路有明顯優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面?
朱其杰:高速鐵路的優(yōu)勢概括來說,主要有以下九大特點(diǎn):
速度快高速鐵路的試驗(yàn)速度已經(jīng)超過500公里/小時(shí),最高運(yùn)行時(shí)速300多公里,今后將更快。
客運(yùn)量大一條高速公路一年最大客運(yùn)量不會(huì)超過1 000萬人次。日本的一條高速鐵路一年客運(yùn)量已達(dá)到1.5億人次。
全天候高速鐵路由計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行,風(fēng)雨雪霧等惡劣天氣對它沒有影響。列車按規(guī)定時(shí)刻到發(fā)與運(yùn)行,規(guī)律性很強(qiáng)。這是飛機(jī),汽車及其他交通工具所不及的。
安全可靠日本1 985年統(tǒng)計(jì),每10億人公里死亡人數(shù),鐵路為1.97人,汽車18.93人,飛機(jī)為16.01人。日本新干線建成運(yùn)營30多年,運(yùn)輸旅客35億人次,法國巴黎到里昂的1100多公里高速鐵路,每年運(yùn)輸幾千萬人次,至今沒有發(fā)生一起人員傷害事故。
能耗低研究表明:若以普通鐵路每人公里消耗能源為1單位,則公共汽車為1.5,小汽車為8.8,飛機(jī)為9.8而高速鐵路僅為1.3。
污染輕高速鐵路沒有粉塵,煤煙和其他廢氣污染,噪音比公路要小5-10分貝。
占地少與四車道的高速公路相比,高速鐵路的用地只有高速公路的一半。
舒適高速鐵路運(yùn)行車輛空間大,旅客臥、坐、行都比其他交通方式更加舒適。
效益高日本東海道新干線總投資為3800億日元,由于投入運(yùn)營后客流量迅速增長,而運(yùn)輸成本只有飛機(jī)的1/5,因此正式投入運(yùn)營的第七年便全部收回了投資。1 985年以來,每年創(chuàng)利都在2000億日元以上。
快速發(fā)展的中國高速鐵路
記者:目前,世界高速鐵路建設(shè)方興未艾,中國高速鐵路建設(shè)也在奮力崛起,請您談?wù)勎覈咚勹F路的具體情況?
朱其杰:由于我國地質(zhì)條件的差異性,分建成網(wǎng)的復(fù)雜性,不可能完全照搬任何一國的高速鐵路技術(shù)。我國近20年來,在走出去,請進(jìn)來學(xué)習(xí)高速鐵路技術(shù)的同時(shí),數(shù)千科技人員長期投入取得上百項(xiàng)研究成果。立足自我,充分利用我國多年來積累的技術(shù)儲(chǔ)備,認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒國外高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營的成功經(jīng)驗(yàn),堅(jiān)持博采眾長,加強(qiáng)包括原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新在內(nèi)的全面自主創(chuàng)新,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建具有中國特色和世界先進(jìn)水平的高速鐵路技術(shù)體系。
具體來說,我國高速鐵路已建成的有15條,達(dá)到5600公里,今后擬建的有1O條,約4100公里,未來省會(huì)城市之間都有高速客運(yùn)專線,也就是通常所說的動(dòng)車組。時(shí)速200公里及以上動(dòng)車組技術(shù)引進(jìn)、吸收、消化和再創(chuàng)新工作,正在按計(jì)劃順利推進(jìn)。第六次大面積提速時(shí)速200公里動(dòng)車組已上線運(yùn)行,為適應(yīng)大運(yùn)量、長運(yùn)距的高速客運(yùn)需要,鐵道部正在積極組織16輛長編組座車和世界首創(chuàng)的長編組高速臥鋪車的開發(fā);還將根據(jù)運(yùn)輸需要繼續(xù)開發(fā)雙層客車等形式的高速動(dòng)車組。屆時(shí),國內(nèi)企業(yè)將掌握包括關(guān)鍵技術(shù)在內(nèi)的動(dòng)四組技術(shù),在技術(shù)上處于主導(dǎo)地位,國產(chǎn)化率將達(dá)到70%以上,并形成開發(fā)和制造高速動(dòng)車組系列產(chǎn)品,生產(chǎn)一流水平的中國品牌動(dòng)車組的能力。
高速鐵路技術(shù)大不同
記者:與傳統(tǒng)的鐵路相比,高速鐵路在技術(shù)上有何特點(diǎn)?
朱其杰:高速鐵路由高質(zhì)量及高穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施、性能優(yōu)越的高速列車先進(jìn)可靠的列車運(yùn)行控制、高效的動(dòng)輸組織與運(yùn)營管理架構(gòu)等綜合集成。與傳統(tǒng)的鐵路相比,我國高速鐵路建設(shè)的技術(shù)差異主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是基礎(chǔ)設(shè)備的不同:比如路基、軌道。二是機(jī)動(dòng)設(shè)備,主要是機(jī)車的變化。
軌道:從有砟到無砟
高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)類型從總體上分有砟軌道和無砟軌道。有砟軌道是鐵路的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它具有鋪設(shè),更換與維修方便,造價(jià)較低,吸噪特性較好等優(yōu)點(diǎn)。但隨著行車速度的提高,其自身缺點(diǎn)也隨之顯現(xiàn)。法國是以有砟軌道為代表的高速鐵路國家,一直以有砟軌道能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)速270~300公里的運(yùn)營而感到驕傲。但隨后發(fā)現(xiàn)早期建造的軌道粉化嚴(yán)重,使用不到10年就不得不全面大修,更換道砟。
無砟軌道與有砟軌道軌下結(jié)構(gòu)基本相同,差異主要是無砟構(gòu)筑混凝土道床,有砟鋪設(shè)35厘米厚道砟。無砟軌道的優(yōu)點(diǎn)是:穩(wěn)定性高、剛度均勻性好,結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng),維修工作量顯著減少。高速鐵路要求地面的平順度,穩(wěn)定性非常高,有砟軌道的工后沉降控制在厘米級(jí),目前我國的高速鐵路的無砟軌道工后沉降達(dá)到毫米級(jí),因此無砟軌道已獲得高速鐵路越來越廣泛的應(yīng)用。中國鐵路時(shí)速300公里的客運(yùn)專線將大范圍成段,成線修建無砟軌道。無砟軌道也存在地震等不可抗拒的災(zāi)害修復(fù)不如有砟軌道容易,線路噪音、振動(dòng)大于有砟軌道,建設(shè)投資大于有砟軌道的缺點(diǎn)。
高速動(dòng)車組
大家一說到高速鐵路,就想到動(dòng)車組,和諧號(hào),具體來說,列車主要有兩種形式,動(dòng)力集中式和動(dòng)力分散式。傳統(tǒng)的火車大多是動(dòng)力集中式,動(dòng)力集中在機(jī)車頭上。
動(dòng)力分散型,也就是我們常說的動(dòng)車組,列車的動(dòng)力不在頭車上,可以分散在不同的車廂上。動(dòng)力分散動(dòng)車組的優(yōu)點(diǎn),牽引功率大,載客人數(shù)多、軸重小,啟動(dòng)快,加速性能好,利用率高,適合公交化客運(yùn),編組靈活,經(jīng)濟(jì)效益高。由于動(dòng)力分散動(dòng)車組與動(dòng)力集中動(dòng)車組比較在高速運(yùn)用條件下有明顯的優(yōu)點(diǎn),動(dòng)力分散是高速動(dòng)車組的發(fā)展趨勢。我國的高速鐵路的機(jī)車大多采用動(dòng)力分散型。
未來的“移動(dòng)比賽”
記者:展望未來,請您談一談高速鐵路的發(fā)展方向?
朱其杰:國外先進(jìn)的高速動(dòng)車組已普遍采用了輕量化鋁合金車體,高可靠性無搖枕轉(zhuǎn)向架、大功率直交牽引傳動(dòng),基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的列車控制和旅客信息系統(tǒng)等。高速鐵路從某種意義上來說,是無人駕駛,列車的控制程序是編好的,除非發(fā)生意外事件。需要駕駛員采取緊急措施停止列車的運(yùn)行,其他時(shí)間列車一般按編好的程序正常運(yùn)行。
高速鐵路行車以速度信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的色燈信號(hào),以車載信號(hào)作為行車的憑證,為防止司機(jī)失誤影響行車安全,地面?zhèn)魉偷杰囕d設(shè)備的信號(hào)直接轉(zhuǎn)變?yōu)閷α熊囍苿?dòng)系統(tǒng)的控制,稱為列車動(dòng)行控制系統(tǒng)。主要有地面設(shè)備和車載設(shè)備組成。
展望高速鐵路未來的發(fā)展方向,用一個(gè)形象的比喻,那就是“移動(dòng)的比賽”。具體是地面的控制中心通過無線信息控制機(jī)車,許多國家正在研制自己下一代高速列車無線通信網(wǎng)絡(luò)。這是未來高速鐵路的一種發(fā)展趨勢。
高速鐵路未來的另一個(gè)特點(diǎn),就是在高速鐵路的建設(shè)中高架橋多,橋梁占的比重大。雖然橋梁一次性投入大,但穩(wěn)定性好,不容易損壞,維修量少。
國外高鐵發(fā)展現(xiàn)狀
記者:經(jīng)過40多年的發(fā)展,高速鐵路技術(shù)日臻完善、成熟,形成了以日、法、德5個(gè)技術(shù)原創(chuàng)國為代表,適合各自國情、路情和各具特點(diǎn)的技術(shù)格局。請您具體談一談國外高速鐵路發(fā)展的現(xiàn)狀?
朱其杰:目前,國外擁有高速鐵路的國家主要有日本、德國、法國、英國,意大利、西班牙等。在國外高速鐵路的發(fā)展過程中,由于各國原有鐵路的技術(shù)裝備和線路狀態(tài)的不同,各國所采用的方式和技術(shù)措施也不盡相同。
日本
1964年10月日本先于其他國家開通了世界第一條高速鐵路一東海道新干線,采用0系電動(dòng)車組,最高試驗(yàn)速度為256km/h,最高運(yùn)行速度為210km/h。日本加速修建這條標(biāo)準(zhǔn)較高的客用專線是由于日本工業(yè)生產(chǎn)迅速增長且絕大部分工業(yè)集中在東海岸地區(qū)。1 992年開始開發(fā)超高速電動(dòng)車組,取名為STAR21型電動(dòng)車組,創(chuàng)意為21世紀(jì)用的時(shí)速350km高級(jí)豪華列車。由于日本鐵路的既有線路彎道較多,所以鐵路高速化的途徑是新建準(zhǔn)軌客運(yùn)專線,而不利用既有線路進(jìn)行改造。
法國
法國高速線上采用的電動(dòng)車組在牽引動(dòng)力上的布置與日本不同。日本是動(dòng)力分散式,而法國是動(dòng)力集中式,法國是創(chuàng)造鐵路列車試驗(yàn)速度最高的國家,法國第一條鐵路線(巴黎東南新干線)于1972年動(dòng)工,1983年投入運(yùn)用。最高運(yùn)行速度為270km/h。在巴黎東南新干線通車后,法國繼續(xù)擴(kuò)大高速鐵路線,1990年大西洋新干線正式通車,最高運(yùn)行速度為300km/h。為了擴(kuò)大高速鐵路網(wǎng)和開通國際聯(lián)運(yùn)高速線,法國又修建第三條新干線——北方新干線,最高運(yùn)行速度可達(dá)300—350km/h。法國實(shí)現(xiàn)鐵路高速化時(shí),不利用既有線路,采用建造新專用線的方法,與日本同屬一個(gè)類型。
德國
德國發(fā)展高速鐵路未采用修新線的方式,僅對原技術(shù)狀態(tài)較好的線路進(jìn)行改造和加固,必要時(shí)才修幾段新線,使其形成幾條高速運(yùn)行線。其中最長的兩條是:漢諾威一維爾茨堡和曼海姆一斯圖加特。與日本,法國兩國新修專用線的做法具有明顯不同,屬于改造舊線實(shí)現(xiàn)高速的模式。
英國
英國鐵路目前采用改造既有線路的方法來提高列車運(yùn)行速度,與德國同屬一個(gè)模式。英國鐵路幾乎與法國同時(shí)開始規(guī)劃鐵路高速化,但走了彎路,現(xiàn)落在法國后面。英國鐵路目前正在進(jìn)行西海岸電氣化改造,計(jì)劃使用電動(dòng)車組的牽引方式,最高運(yùn)行速度250km/h。
意大利
意大利是采用了先改車(不改線),后建新線的方式來實(shí)現(xiàn)鐵路高速化的。意大利在上世紀(jì)70年代中期投入運(yùn)用了帶擺式車體的ERT4,01型的客車,最高運(yùn)行速度為1 60~1 80km/h,上世紀(jì)80年代最高速度達(dá)到200km/h。新建米蘭一那不勒斯高速線,最高運(yùn)行速度為275~300km/h。采用ETR500高速電動(dòng)車組。該列車由1 4輛車組成,采用交流異步電動(dòng)機(jī)牽引。
西班牙
西班牙發(fā)展高速鐵路時(shí)采用多種手段。采用先用擺式列車,后建新線的方法,建新線后仍不放棄擺式列車,這是兩種軌距并存條件下采用的方針。
西班牙還為新線購置了全新的非擺式的高速列車。該高速列車是以法國大西洋新干線運(yùn)用的TGV-A列車為基礎(chǔ),并考慮到在西班牙線路運(yùn)行的特殊要求,局部進(jìn)行修改設(shè)計(jì)制成的。列車設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為300km/h。