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日新月异的高速铁路

访中国铁道科学研究院原副院长朱其杰

来源:《科技潮》 记者:邓爱华 点击率:8758 发布时间:2010-02-25

武广高铁

受人口、资源、环保等问题的困扰,人们把解决交通运输问题的目光转向了公共交通体系的轨道交通,具有国际性和时代性概念的高速铁路是其中的佼佼者。日新月异发展的高速铁路,成了老百姓关注的热门话题,为此,记者采访了中国铁道科学研究院原副院长朱其杰,他详细地介绍了高速铁路的相关内容。
 
不要盲目追求高速度
       记者:由于京津城际铁路的正式运营,时速最高达到了350公里,高速铁路给老百姓带来实实在在的方便,但普通百姓对高速铁路的概念还不是很清楚,请您介绍一下,高速列车是不是越快越好,时速达到多少公里才算高速列车呢?
       朱其杰:按照国际通用的标准,高速铁路是指最高运行时速在200公里以上的铁路。1964年日本建成东海道高速铁路新干线,这是世界上第一条高速铁路,它一举解决了包括东京等大城市在内的经济最发达地区的陆上运输问题,经济和社会效益举世瞩目。之后,法、德、日等国又在高速技术上取得了新突破。
  我国在发展高速铁路时,一定不要盲目追求速度,高速铁路的速度不是越快越好,当能耗和速度达到一个最佳比例时,才是铁路的最佳经济速度。
 
高速铁路九大优势
       记者:迄今世界上时速在200公里以上的高速铁路总长度已超过1万公里。与其他运输方式如传统的列车以及汽车、飞机相比,高速铁路有明显优势,具体表现在哪几个方面?
       朱其杰:高速铁路的优势概括来说,主要有以下九大特点:
       1 速度快 高速铁路的试验速度已经超过500公里/小时, 最高运行时速300多公里,今后将更快。
       2 客运量大 一条高速公路一年最大客运量不会超过1000万人次。日本的一条高速铁路一年客运量已达到1.5亿人次。
       3 全天候 高速铁路由计算机控制运行,风雨雪雾等恶劣天气对它没有影响。列车按规定时刻到发与运行,规律性很强。这是飞机、汽车及其他交通工具所不及的。
       4 安全可靠 日本1985年统计,每10亿人公里死亡人数,铁路为1.97人,汽车18.93人,飞机为16.01人。日本新干线建成运营30多年,运输旅客35亿人次,法国巴黎到里昂的1100多公里高速铁路,每年运输几千万人次,至今没有发生一起人员伤害事故。
       5 能耗低 研究表明:若以普通铁路每人公里消耗能源为1单位,则公共汽车为1.5,小汽车为8.8,飞机为9.8而高速铁路仅为1.3。
       6 污染轻 高速铁路没有粉尘、煤烟和其他废气污染,噪音比公路要小5~10分贝。
       7 占地少 与四车道的高速公路相比,高速铁路的用地只有高速公路的一半。
       8 舒适 高速铁路运行车辆空间大,旅客卧、坐、行都比其他交通方式更加舒适。
       9 效益高 日本东海道新干线总投资为3800亿日元, 由于投入运营后客流量迅速增长, 而运输成本只有飞机的1/5, 因此正式投入运营的第七年便全部收回了投资。1985年以来, 每年创利都在2000亿日元以上。

快速发展的中国高速铁路
       记者:目前,世界高速铁路建设方兴未艾,中国高速铁路建设也在奋力崛起,请您谈谈我国高速铁路的具体情况?
      朱其杰:由于我国地质条件的差异性,分建成网的复杂性,不可能完全照搬任何一国的高速铁路技术。我国近20年来,在走出去、请进来学习高速铁路技术的同时,数千科技人员长期投入取得上百项研究成果。立足自我,充分利用我国多年来积累的技术储备,认真学习和借鉴国外高速铁路建设和运营的成功经验,坚持博采众长,加强包括原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新在内的全面自主创新,在此基础上,构建具有中国特色和世界先进水平的高速铁路技术体系。
       具体来说,我国高速铁路已建成的有15条,达到5600公里,今后拟建的有10条,约4100公里,未来省会城市之间都有高速客运专线,也就是通常所说的动车组。时速200公里及以上动车组技术引进、吸收、消化和再创新工作,正在按计划顺利推进。第六次大面积提速时速200公里动车组已上线运行,为适应大运量、长运距的高速客运需要,铁道部正在积极组织16辆长编组座车和世界首创的长编组高速卧铺车的开发;还将根据运输需要继续开发双层客车等形式的高速动车组。届时,国内企业将掌握包括关键技术在内的动四组技术,在技术上处于主导地位,国产化率将达到70%以上,并形成开发和制造高速动车组系列产品,生产一流水平的中国品牌动车组的能力。
 
高速铁路技术大不同
       记者:与传统的铁路相比,高速铁路在技术上有何特点?
       朱其杰:高速铁路由高质量及高稳定的基础设施、性能优越的高速列车、先进可靠的列车运行控制、高效的动输组织与运营管理架构等综合集成。与传统的铁路相比,我国高速铁路建设的技术差异主要表现在两个方面,一是基础设备的不同:比如路基、轨道。二是机动设备,主要是机车的变化。
      首先从轨道上看:我国高速铁路从有砟轨道到无砟
       高速铁路轨道结构类型从总体上分有砟轨道和无砟轨道。有砟轨道是铁路的传统结构。它具有铺设、更换与维修方便,造价较低,吸噪特性较好等优点。但随着行车速度的提高,其自身缺点也随之显现。法国是以有砟轨道为代表的高速铁路国家,一直以有砟轨道能够实现时速270~300公里的运营而感到骄傲。但随后发现早期建造的轨道粉化严重,使用不到10年就不得不全面大修,更换道砟。
无砟轨道与有砟轨道轨下结构基本相同,差异主要是无砟构筑混凝土道床,有砟铺设35厘米厚道砟。无砟轨道的优点是:稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强,维修工作量显著减少。高速铁路要求地面的平顺度、稳定性非常高,有砟轨道的工后沉降控制在厘米级,目前我国的高速铁路的无砟轨道工后沉降达到毫米级,因此无砟轨道已获得高速铁路越来越广泛的应用。中国铁路时速300公里的客运专线将大范围成段、成线修建无砟轨道。无砟轨道也存在地震等不可抗拒的灾害修复不如有砟轨道容易,线路噪音、振动大于有砟轨道,建设投资大于有砟轨道的缺点。
 
       2高速动车组
       大家一说到高速铁路,就想到动车组,和谐号,具体来说,列车主要有两种形式,动力集中式和动力分散式。传统的火车大多是动力集中式,动力集中在机车头上。
动力分散型,也就是我们常说的动车组,列车的动力不在头车上,可以分散在不同的车厢上。动力分散动车组的优点:牵引功率大,载客人数多、轴重小,启动快,加速性能好,利用率高,适合公交化客运,编组灵活,经济效益高。由于动力分散动车组与动力集中动车组比较在高速运用条件下有明显的优点,动力分散是高速动车组的发展趋势。我国的高速铁路的机车大多采用动力分散型。
 
未来的“移动比赛”
       记者:展望未来,请您谈一谈高速铁路的发展方向?
       朱其杰:国外先进的高速动车组已普遍采用了轻量化铝合金车体,高可靠性无摇枕转向架、大功率直交牵引传动、基于计算机和网络技术的列车控制和旅客信息系统等。高速铁路从某种意义上来说,是无人驾驶,列车的控制程序是编好的,除非发生意外事件,需要驾驶员采取紧急措施停止列车的运行,其他时间列车一般按编好的程序正常运行。
高速铁路行车以速度信号代替传统的色灯信号,以车载信号作为行车的凭证,为防止司机失误影响行车安全,地面传送到车载设备的信号直接转变为对列车制动系统的控制,称为列车动行控制系统。主要有地面设备和车载设备组成。
展望高速铁路未来的发展方向,用一个形象的比喻,那就是“移动的比赛”。具体是地面的控制中心通过无线信息控制机车,许多国家正在研制自己下一代高速列车无线通信网络。这是未来高速铁路的一种发展趋势。
高速铁路未来的另一个特点,就是在高速铁路的建设中高架桥多,桥梁占的比重大。虽然桥梁一次性投入大,但稳定性好,不容易损坏,维修量少。
 
国外高铁发展现状
       记者:经过40多年的发展,高速铁路技术日臻完善、成熟,形成了以日、法、德3个技术原创国为代表,适合各自国情、路情和各具特点的技术格局。请您好具体谈一谈国外高速铁路发展的现状?
       朱其杰:目前,国外拥有高速铁路的国家主要有日本、德国、法国、英国、意大利、西班牙等。在国外高速铁路的发展过程中,由于各国原有铁路的技术装备和线路状态的不同,各国所采用的方式和技术措施也不尽相同。
 
日本
1964年10月日本先于其他国家开通了世界第一条高速铁路—东海道新干线,采用0系电动车组,最高试验速度为256km/h,最高运行速度为210km/h。日本加速修建这条标准较高的客用专线是由于日本工业生产迅速增长且绝大部分工业集中在东海岸地区。1992年开始开发超高速电动车组,取名为STAR21型电动车组,创意为21世纪用的时速350km高级豪华列车。由于日本铁路的既有线路弯道较多,所以铁路高速化的途径是新建准轨客运专线,而不利用既有线路进行改造。
法国
法国高速线上采用的电动车组在牵引动力上的布置与日本不同。日本是动力分散式,而法国是动力集中式,法国是创造铁路列车试验速度最高的国家,法国第一条铁路线(巴黎东南新干线)于1972年动工,1983年投入运用。最高运行速度为270km/h,。在巴黎东南新干线通车后,法国继续扩大高速铁路线,1990年大西洋新干线正式通车,最高运行速度为300km/h。为了扩大高速铁路网和开通国际联运高速线,法国又修建第三条新干线——北方新干线,最高运行速度可达300~350km/h。法国实现铁路高速化时,不利用既有线路,采用建造新专用线的方法,与日本同属一个类型。
德国
德国发展高速铁路未采用修新线的方式,仅对原技术状态较好的线路进行改造和加固,必要时才修几段新线,使其形成几条高速运行线。其中最长的两条是:汉诺威—维尔茨堡和曼海姆一斯图加特。与日本、法国两国新修专用线的做法具有明显不同,属于改造旧线实现高速的模式。  
英国
英国铁路目前采用改造既有线路的方法来提高列车运行速度,与德国同属一个模式。英国铁路几乎与法国同时开始规划铁路高速化,但走了弯路,现落在法国后面。英国铁路目前正在进行西海岸电气化改造,计划使用电动车组的牵引方式,,最高运行速度250km/h。
意大利
意大利是采用了先改车(不改线)、后建新线的方式来实现铁路高速化的。意大利在上世纪70年代中期投入运用了带摆式车体的ERT401型的客车,最高运行速度为160~180km/h,上世纪80年代最高速度达到200km/h。新建米兰—那不勒斯高速线,最高运行速度为275~300km/h。采用ETR500高速电动车组。该列车由14辆车组成,采用交流异步电动机牵引。
西班牙
西班牙发展高速铁路时采用多种手段。采用先用摆式列车,后建新线的方法,建新线后仍不放弃摆式列车,这是两种轨距并存条件下采用的方针。
西班牙还为新线购置了全新的(非摆式的)高速列车。该高速列车是以法国大西洋新干线运用的TGV-A列车为基础,并考虑到在西班牙线路运用的特殊要求,局部进行修改设计制成的。列车设计最高运行速度为300km/h。
 

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