僅僅幾年前,說起“高鐵”這個詞,許多人還非常陌生,對“高鐵”到底能有多快還抱有好奇。而今,高鐵已經(jīng)真實(shí)地駛?cè)肓宋覀兊纳?。按照國際鐵路聯(lián)盟規(guī)定:鐵路提速達(dá)到時速200千米以上,新建鐵路達(dá)到時速250千米以上,就能被稱為高速鐵路。
“貼地飛行”不是夢
2008年8月1日,時速高達(dá)350千米的中國第一條高速鐵路——京津城際高鐵正式開通運(yùn)營,標(biāo)志中國鐵路正式進(jìn)入高鐵時代。
2009年12月26日,世界上里程最長、時速為350千米的武廣高速列車開通運(yùn)營,成為我國高速鐵路發(fā)展史上的又一里程碑。
2010年2月6日,時速350千米的鄭州至西安高速鐵路正式投入運(yùn)營,這是世界上首條修建在大面積濕陷性黃土地區(qū)的高速鐵路,結(jié)束了中國西部地區(qū)沒有高速鐵路的歷史。
2010年7月1日和10月26日,滬寧、滬杭城際高鐵相繼開通運(yùn)營。在試運(yùn)行期間,滬杭高鐵的最高時速曾達(dá)到416.6千米,創(chuàng)下了當(dāng)時世界鐵路運(yùn)行的最高時速。
2010年11月15日,京滬高速鐵路全線鋪通,2011年正式通車后,時速可達(dá)380千米,這讓北京和上海之間實(shí)現(xiàn)4小時到達(dá)。在利用國產(chǎn)“和諧號”CRH380A新一代高速動車組進(jìn)行綜合試驗(yàn)時,還曾刷新世界鐵路運(yùn)營試驗(yàn)最高時速,達(dá)486.1千米。
時速486.1千米,這是噴氣式飛機(jī)低速巡航的速度!這個速度快得讓人擔(dān)心:會不會從車?yán)镲w出去?對于高速列車的安全問題,人們大可不必?fù)?dān)心。高速列車有個很重要的安全指標(biāo)叫脫軌系數(shù),不同時速下列車的脫軌系數(shù)都要小于0.8,經(jīng)測試,新一代高速動車組的脫軌系數(shù)均小于0.1,遠(yuǎn)低于要求的標(biāo)準(zhǔn)。
為了保證動車安全運(yùn)行,通常的做法是:首先,在路軌的設(shè)計上,盡量降低PQ值(力學(xué)名詞),以防止列車在行進(jìn)彎道時,由于強(qiáng)大的慣性作用造成脫軌事故;其次,是采用電子計算機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng),借以監(jiān)測列車的制動效果,轉(zhuǎn)向架的穩(wěn)定性,列車的運(yùn)行速度、位置及與其他車輛的距離等;第三,盡量消除鐵路與公路的平面交叉,防止汽車誤入鐵路與火車相撞。在必須交叉的道口,則安裝先進(jìn)的報警裝置;此外,滬杭高鐵還采用了高鐵道岔板技術(shù),解決了列車高速行駛中變換軌道的難題。
高鐵列車怎樣“飛”起來
高鐵列車能飛馳起來,要給那條看似普通的水泥板鐵道記“一等功”。
水泥板鐵道,專業(yè)名詞叫無砟軌道,砟就是小塊石頭的意思。普通鐵路用的是有砟軌道,即鐵軌下面鋪著30厘米厚的小石塊和枕木。無砟軌道下面沒有小石頭和枕木,在水泥板上面直接鋪鋼軌。無砟軌道由五部分組成,從上往下依次是無縫鋼軌、軌道板、填充層、底座板、滑動層。這5個部分看起來很普通,然而,僅僅是那一塊塊看起來像大地磚一樣的軌道板,技術(shù)人員就用了整整4年才研制出來。
無砟軌道板長6.45米,寬2.55米,相當(dāng)于10個軌枕塊。它的特點(diǎn)是:每一塊的加工尺寸都不相同,必須對號入座,它在工廠打磨加工時,為了保證精確度,用的水泥瀝青砂都要經(jīng)過多次淘洗。
無砟軌道最顯著的特點(diǎn)就是“一根鋼軌鋪到底”,這叫無縫鋼軌。每根鋼軌長500米,在整個滬杭線上,由404根鋼軌首尾焊接起來,形成一條全長202千米的完整無縫的“高鐵”。因?yàn)殇撥壠秸麩o縫,列車行駛時不會發(fā)出叮當(dāng)叮當(dāng)?shù)捻懧暋?br/> 每根鋼軌都要打磨得十分精確,其頂面平直度誤差規(guī)定:在1米長度內(nèi)不能超過0.2毫米,僅相當(dāng)于2根頭發(fā)絲粗細(xì)。這種精密技術(shù)給乘客帶來最直觀的感覺就是,看窗外景物能感到列車在飛馳,而坐在車內(nèi)卻非常平穩(wěn)。
高鐵列車的速度能夠飆上去,除了無砟軌道的功勞外,還有一大原因是高鐵在建設(shè)中以橋代路。以全長202千米的滬杭高鐵為例,除了車站和部分線路無法架橋外,其余175千米都是在橋梁上修鐵路,可謂是架在空中的一條直線鐵路。用橋替代了路,對地面原有交通影響很小,使整條路變直了,速度自然就提高了。
真空管道讓高鐵“飛”得更快
目前,中國已投入運(yùn)營的高速鐵路里程達(dá)7500多千米,居世界第一位,還有萬余千米的高鐵路線正在建設(shè)之中。
除了在建的時速350千米的高鐵外,時速1000千米甚至更快的真空管道高鐵列車也在研制當(dāng)中。屆時,從北京到廣州2300千米的路程,不用坐飛機(jī),乘坐地面交通,同樣可以在兩個半小時甚至更短時間內(nèi)到達(dá)。
真空管道高速鐵路就是建造一條與外部空氣隔絕的管道,將管內(nèi)抽成真空后,在其中運(yùn)行磁懸浮列車,由于沒有空氣摩擦的阻礙,列車將運(yùn)行至令人瞠目結(jié)舌的高速,理論時速甚至可達(dá)2萬千米。由于管道是密封的,可在海底和氣候惡劣地區(qū)運(yùn)行而不受任何影響。真空磁懸浮列車還具有以下優(yōu)點(diǎn):無需車載電源、安全性高、能靜止懸浮、啟動耗能少、運(yùn)行噪聲小、可大大降低路基和軌道成本。這種列車在真空環(huán)境下運(yùn)行,而車廂內(nèi)并非真空,乘客也不會有異樣感覺。
目前,世界上只有美國、瑞士、中國三個國家正在研究真空管道磁懸浮高鐵技術(shù),且中國己開始著手試驗(yàn)了,未來兩三年內(nèi)就將推出時速600~1000千米的真空管道高速列車小比例模型。
這種磁懸浮高鐵一旦成功運(yùn)營,將使現(xiàn)有的交通體系發(fā)生一場翻天覆地的革命。屆時,人們的出行將變得無比的方便和快捷,即使橫穿整個地球也只需要很短的時間,那時的地球就真成為了一個小小的“村子