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[瞭望]中国高铁的昨天和今天

时间:2012-12-04 14:27来源:中国循环经济 作者:李湘洲 点击:
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仅仅几年前,说起“高铁”这个词,许多人还非常陌生,对“高铁”到底能有多快还抱有好奇。而今,高铁已经真实地闯入了我们的生活。
  

   “朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还,两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”这是唐代诗仙李白《下江陵》的诗句。在古代对于相距千里的两地能够一日往返是不可想象的,这是李白的美好愿望。然而现今社会一切变得无所不能。

  仅仅几年前,说起“高铁”这个词,许多人还非常陌生,对“高铁”到底能有多快还抱有好奇。而今,高铁已经真实地闯入了我们的生活。

  从铁路第六次大提速说起

  按照国际铁路联盟规定:提速达到200公里以上,新建达到250公里以上,就称为高速铁路。在全面开展高速铁路新线建设的同时,2007年4月18日,我国铁路以京哈、京沪、京广、陇海、沪昆、广深、胶济等繁忙干线为重点,实施了第六次大提速。

  此次大提速,以较小的代价和较短的时间提高了运输能力50%以上,实现了世界铁路提速的最高速度值。在跨区域的中心城市之间和城市密集区,首次大量开行了“和谐号”动车组列车。列车的运行时间,比1997年第一次大提速之前普遍压缩了一半以上,动车组列车为旅客提供了高品质的乘车条件。

  2008年8月1日,是中国铁路的骄傲,这一天,“贴地飞行”不再是梦想,时速高达350公里的中国第一条高速铁路——京津城际高铁正式开通运营,中国铁路正式进入高铁时代。那天,和谐号C2001动车组,伴随一声汽笛声,一秒钟飞驰97米。北京至天津运行时间,由原来的二小时缩短为半小时。首列高铁列车开行给人们留下了深刻的印象,只见铁路两边的景物刷地一下就向后飞去了。有位老奶奶说得最有意思:“高铁太快了!上了趟厕所回来广播就说要下车了,椅子都没有坐热乎!”

  2009年12月26日,世界上里程最长,时速为350公里的武广高速列车开通运营,成为我国高速铁路发展的又一里程碑。它以350公里的时速,将武汉到广州的运行时间,由原来的10小时30分钟缩短为3个多小时。

  中国高铁进程图

  2010年2月6日,郑州至西安高速铁路正式投入运营,这是世界上首条修建在大面积湿陷性黄土地区的高速铁路,它结束了中国西部没有高速铁路的历史。运营时速350公里,西安至郑州,直达时间由6个多小时缩短至2小时以内。

  7月1日,世界上标准最高、运营时速最快的城际铁路——沪宁城际高铁开通运营。

  10月26日,沪杭高铁亦相继开通运营。首次亮相的两列国产“和谐号”CRH380A新一代高速动车组,分别从上海虹桥和杭州站同时出发,运营时速350公里。沪杭高铁全长202公里,在试运行途中,最高时速曾达到416.6公里,创下了当时世界铁路运行的最高时速,从上海至杭州最快只需45分钟,比沪杭动车组最快还要快40分钟。

  11月15日,京沪高速铁路全线铺通,为2011年建成通车打下了坚实基础。京沪高铁列车时速380公里,通车后,北京和上海之间可实现4小时达到。

  12月3日11时28分,在京沪高铁建设先导段枣庄至蚌埠段上,国产“和谐号”CHR380A新一代高速动车组综合试验时速达486.1公里,再次刷新世界铁路运营试验最高速。

  时速486.1公里!这是喷气式飞机低速巡航的速度;这是继沪杭高铁试运行创下时速416.6公里之后,中国高铁再次刷新世界铁路运营试验的最高速。

  京沪高铁全长1318公里,途径244座桥梁、22座隧道,贯穿北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海7省市,连接环渤海和长江三角洲两大经济区,线路自北京南站至上海虹桥站,全线设北京南、天津西、济南西、徐州东、南京南等24个车站,是当今世界一次建成里程最长,技术标准最高,运营速度最快的高速铁路。

  速度快得有点让人害怕,坐在车里会不会飞出去?对于人们担心的高速列车安全问题,有关技术人员解释说,高速列车有个很重要的安全指标叫脱轨系数,就是不同时速下列车的脱轨系数都要小于0.8,经测试,新一代高速动车组的脱轨系数均小于0.1,远远低于要求的标准。所以,你放心大胆地坐吧。

  惊人的技术含量

  从时速350公里的京津城际铁路,到武广高铁、郑西高铁、沪宁高铁、京沪高铁,在刚刚结束的“十一五”期间,中国铁路走完了国外40年高铁的发展历程。

  中国高铁之所以能在短时间内“横空出世”,根本原因就在于有关部门放眼世界,广泛吸收人类文明的先进科技成果,成功地走出了一条中国特色引进消化吸收不断创新的道路。

  中国高铁不断创新体现在以下方面:

  一是工程建造技术达到世界水平。针对我国复杂多样的地质及气候条件,系统掌握了常用跨度简支箱梁的制造、运输、架设成套技术,攻克了跨大江大河和高架站桥等复杂桥梁建设难题,建成南京大胜美长江大桥、济南黄河大桥等世界一流的新型结构大跨度桥梁。攻克了大断面复杂隧道建设技术难题,建成复杂地质山区高建铁路长大隧道群和水下铁路隧道,首次实现了高速铁路在隧道内以时速350公路的交会。

  二是高速列车技术达到世界先进水平。系统掌握了时速200-250公里动车组核心技术,全面构建了设计制造体系,并一举攻克了制约速度提升的技术难题,成功搭建了时速350公里动车组技术平台。国产时速350公里动车组,在京津、武广、郑西高速铁路上,表现出良好的运行品质。另外,为适应京沪高速铁路运营需要,还成功完成了时速380公里新一代高速列车的设计生产,并投入了沪杭高铁运营。

  三是客运建设技术达到了世界先进水平。按照“功能性、系统性、先进性、文化性、经济性”客站建设的新理念,广泛采用大跨度钢架结构、悬垂结构无柱雨棚设施,以及冷热电三联供、智能化分级光控系统等先进技术,成为与城轨、地铁、公交,乃至航空港等多种交通方式紧密衔接的综合交通枢纽。北京南、天津、上海南、上海虹桥等150多座现代化铁路新客站已投入使用。

  高速铁路的建设,涉及牵引、制动、空气动力学、路轨铺设和自动化管理等一系列高新技术。为了提高车速,通常在列车的首尾各配置一台大功率自控同步牵引机车,其车顶与高压线相连,并采用特殊的加速装置。

  更重要的是如何保证行车安全。通常的做法是:首先,在路轨的设计上,尽量降低PQ值(力学名词),以防止列车在行进弯道时,由于强大的惯性作用造成脱轨事故。其次,是采用电子计算机安全监控系统,借以检测列车的制动效果,转向架的稳定性,列车的运行速度、位置及其它车辆的距离等。第三,尽量消除铁路与公路的平面交叉,防止汽车等误入铁路与火车相撞;在必须交叉的道口,则安装先进的报警装置。

  建造高速铁路的钢轨,需要强度和纯净度都很高的钢材,以提高精度和寿命;制造列车车厢,需要高强度、轻质的铝材;牵引供电系统、信号与通信系统、防灾安全监控系统等,都要求有万无一失的可靠性;空气动力学、制动和牵引电流的集电等方面,采用的一系列新技术是高速列车得以大幅度提速的主要原因。它的同步发动机主机能转变成交流发电机,为制动变阻器提供电流。同时采用新型制动盘,把新型制动设备与一个微处理机自动系统结合,得以避免抱死车轴。它还设置了悬浮减震设备以及新型低噪声、低震动空调设备。由于采用了新型的发动机、制动和悬浮设备,因此,大大降低了机车、设备和路轨的维修费用。

  高速铁路还需要生态、环境、营运、管理等许多先进技术的支持。高速铁路的建设和营运是跨领域、跨专业、跨学科的社会系统工程,它足以反映人类社会文明进步的成果。

  高铁列车怎样“飞”起来

  高铁列车能“飞”起来的第一大“功臣”就是那条看似普通的水泥板铁道。

  这条水泥板铁道,专业名词叫无砟轨道。砟就是小块石头的意思。普通铁路用的是“有砟轨道”——铁轨下面堆放着30厘米厚的小石块和枕木。无砟轨道则是轨道下面没有小石头,也没有枕木,水泥板上面直接铺钢轨。

  无砟轨道由五部分组成,从上往下一次是无缝钢轨、轨道板、填充层、底座板、滑动层。这五个部分看起来稀松平常,最底层甚至是一块土布。然而,单单是那一块块看起来无奇妙之处,大块地砖一样的轨道板就“折磨”了中国技术人员整整4年。

  动车组上了这条水泥板铁道,就像奔驰车开上了高速。无砟轨道的核心技术是“水泥板”-CRTSⅡ型板式无砟轨道板。它替代了枕木,业内称为中国铁路第一板。这块板长6.45米,宽2.55米,相当于10个轨枕块。它的特殊之处在于:每一块都是唯一的,每一块的尺寸(打磨参数)都不相同,铺设时先后顺寻都不能换,它在工厂被打磨时,用的水泥沥青砂都经过多次淘洗。可谓“那砂子,比米还干净”。

  无砟轨道最显著的特点就是“一根钢轨铺到底”,这要依赖于无缝钢轨。每小根钢轨长达500米,在沪杭高铁线上,404根小钢轨焊接起来,形成一条完整无缝隙的“大钢条”,全长202公里。因为钢轨平顺无缝,列车行驶时不会发车“咣当咣当”声。

  每根钢轨都打磨的十分精确,其顶面平直度误差规定:在一米长度内不能超过0.2毫米,仅相当于两根头发丝粗细。这种精密技术给乘客带来最直观的感觉就是:看窗外景物能感到列车在飞驰,而坐在车内却非常平稳。

  高铁列车的速度能够飚上去,除了无砟轨道的功劳外,还有一大功绩就是铁路在建造中以桥代路。用桥代替了路,整条路就变直了,列车不用拐来拐去,速度自然就上去了。例如全长202公里的沪杭高铁,除了车站和部分线路无法架桥外,其余175公里都是桥梁,“以桥代路”的线路占线路总长的87%,沪杭高铁可谓是悬在半空的一条直线铁路。

  为了保证动车安全运行,沪杭高铁采用了自主知识产权的高铁道岔板技术,解决了列车在高速行驶中变换轨道的世界级难题。

  此外,沪杭高铁也是国内第一条实现安全保护同步设计、同步施工的高速铁路,警务区、逃生通道、防抛网、安全监控设施等一次建成,体现了高铁建设的最新成果。

  中国高铁的明天

  目前,我国已投入运营的高速铁路里程达7500多公里,居世界第一位,还有万余公里高铁线路正在紧锣密鼓的建设之中。到2012年底,我国投入运营的高速铁路客运专线将达到36条,总里程有望突破1.3万公里,“一票难求”现象将得到较大改观。到2020年,将形成完善的“四纵四横”高速铁路网,总里程将会超过1.6万公里。届时,我国将会形成以北京为中心的1-8小时高速铁路网络图,除乌鲁木齐、拉萨、海口、台北以外,绝大部分省会城市及区域中心城市都将被高铁网络圈所覆盖,城市之间的时空距离将被进一步拉近,“人便其行,货畅其流”的目标将成为现实。

  除了在建的时速350公里的高铁外,我国还在研制跑得更快的、时速可达1000公里的甚至2万公里的真空磁悬浮高铁列车。

  从北京到广州2300公里路程,不用坐飞机,乘坐地面交通,同样可以用两个半小时甚至1个小时到达,这就是我国正在积极研发试验的真空管道高速交通。

  有关部门正在研制时速500-600公里的真空高速列车,这种技术预计10年后实现运营。未来两三年内,实验室将推出时速600-1000公里的真空管道高速列车小比例模型。

  真空管道高速铁路,就是建造一条与外部空气隔绝的管道,将管内抽成真空后,在其中运行磁悬浮列车,由于没有空气摩擦的阻碍,列车将运行至令人瞠目结舌的高速,这种列车的理论时速可达2万公里。由于管道是密闭的,可在海底和气候恶劣地质运行而不受任何影响。真空磁悬浮列车还具有以下优点:无需车载电池、安全性高、能静止悬浮启动耗能少、运行噪声小、车体轻可高频发车、可大大降低路基和轨道成本。这种列车在真空环境下运行,而车厢内并非真空,乘客也不会有异样感觉。从造价看,目前普通铁路每公里1.5亿元,其隧道断面在6-8米之间,而真空磁悬浮管道断面只有4-5米,可省去很多钢材费用,因此,费用比普通铁路更便宜。据估算,在现有的高速铁路上,每公里只需增加一两千万元就可以建成这个管道了,而增加的成本将在后来的运行成本中节约出来。这种列车运行速度可超过600公里/小时。

  目前,世界上只有美国、瑞士、中国三个国家正在研究真空管道磁悬浮高铁技术,我国已经开始着手试验了,而美国和瑞士还在理论研究阶段。

  这种磁悬浮高铁一旦研制成功运营,将给我们现在的交通系统发生一场翻天覆地的革命。届时,我们的出行将变得无比地方便和快捷。让我们想象一下,当这种列车问世后,即使横穿整个地球也只需要很短的时间,那时的地球就真诚为一个小小的“村子”,我们想去哪里就能马上到达哪里了。

(责任编辑:朱竹)
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