中国高铁的诞生与成长

发布时间:    2019-06-13 15:08
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刘叶青,九三学社社员,中国铁路设计集团有限公司电信电化院教授级高级工程师

 

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2008年8月1日,中国第一条350公里/小时的高速铁路—京津城际铁路正式开通运营,此后高速铁路在中国得到了飞速发展。高速铁路的崛起,是中国铁路发展史上的重要里程碑,在为旅客带来了方便与快捷的同时,也为中国铁路的发展开创了新时代。

 

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中国高铁的发展,大致可以分为三个阶段:一是2004年前自主研发实验的技术积累期;二是2004-2008年间实施“引进消化吸收再创新”战略的技术引进期;三是2009年后的全面自主创新期。

中国高铁从无到有,从追赶到超越,从引进消化吸收再创新到系统集成创新,再到完全自主创新,已经炼就成世界铁路科技的集大成者。从东部走向西部,从“四纵四横”到“八纵八横”,从国内走向海外,中国高铁的大发展开启了人类交通史的新纪元。

与世界发达国家相比,我国高速铁路起步虽晚,但发展速度之快、建设规模之大、运输能力之强,都雄踞世界之首。我国高速铁路技术已位列世界先进行列。截止2018年底,中国高铁营业里程已达到2.9万公里,超过世界高铁总里程的三分之二,是世界上高铁里程最长、运输密度最高、成网运营场景最复杂的国家。

中国高铁在过去10年间突飞猛进地发展,取得了举世瞩目的成就。不仅如此,有着中国“外交名片”美誉的中国高铁还作为“一带一路”倡议实施的重要载体,承担着互联互通的时代使命。

根据中国铁路《中长期铁路网规划》:到2020年,我国铁路网规模达15万公里,其中高速铁路3万公里,覆盖80%以上的大城市。到2025年,我国铁路网规模达17.5万公里左右,其中高速铁路3.8万公里左右。远期展望到2030年,基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。

 

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高速列车为什么跑得这么快?

当人们看到具有流线型华丽外表的高速列车在线路上奔驰,呼啸而过时,都会感到惊叹不已。人们不禁会问,高速列车何以能有如此高的速度呢?从高速铁路系统来说,离不开线路、动车组、列车运行控制系统这三大基本要素。

要使高速列车跑起来,首先要有良好的线路条件。没有好路,车再好也跑不起来。

那什么是好路呢?对高速铁路而言,线路应尽可能取直,减少弯道,尤其要避免小弯道;要力求平顺,不能起起伏伏上下颠簸;要坚实稳固,建成后必须控制沉降。为满足列车高速平稳运行,提高旅客乘坐舒适度,高速铁路采用无缝线路、高速可动心道岔;为减少会车时的气流冲击,两条平行线路之间的距离更宽,隧道横断面面积更大。同时,运营过程中还要建立完整的检测监控、养护维修体系,确保线路基础设施始终处于“健康”状态。

 

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要使高速列车跑起来,必须有性能优越的动车组。有了好路,如果没有好车,一切都无从谈起。

高速动车组必须跑得快、跑得稳、跑得好。跑得快是指动车组要有强大的牵引动力,有足够大的比功率(单位重量功率)牵引列车高速运行。如:8辆编组的CRH3型动车组牵引功率就达8800千瓦,而16辆编组普通客车的SS9型牵引机车的牵引功率仅为4800千瓦;跑得稳是说列车运行要稳,尤其在高速运行时不能降低乘坐舒适度;跑得好是指各种零部件的可靠性要高,不能因有局部缺陷影响动车组安全运行。

高速动车组采用外形美观的流线型、气密性好的轻量化铝合金车体、高速高性能转向架、大功率交流传动牵引、微机控制的电空联合制动、分布式列车网络控制系统等先进技术。空调采暖功能完善、坐席等设施布置合理,车内通风良好,为旅客营造舒适温暖的乘车环境。

 

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有了好路、好车,怎样才能使高速列车安全、平稳、高速运行呢?这就需要高速铁路列车运行控制系统。

 

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列车运行控制系统是高速铁路的中枢,对安全性、自动化程度和行车指挥效率要求很高。列车运行控制过程由地面指挥系统发布路况信息,车载设备接受信息并通过车载计算机信息处理形成控车指令,列车按指令行车并实时反馈车的状态信息。车地之间通过轨道电路、应答器和GSM-R无线通信传递信息。我国建立了CTCS-2级CTCS-3级高速铁路列车运行控制系统,控制列车安全运行、保证列车安全追踪间隔、实现超速防护、提高运输效率。

高速铁路如何实现安全防灾?

大风、强降雨(雪)、地震及异物侵限都会对高速铁路的安全运行造成影响。会对高速运行中的列车构成巨大威胁。铁路部门充分考虑到这些因素,设置了相应的监测设备,一旦发现异常,会及时采取应对措施,以保障高速列车运行安全。

大风会对高速列车的安全运行造成影响。当风力较大时,直接影响高速列车的受电弓从接触网正常取电,引起设备故障;当横向风力较大时,对高速列车的车体将产生较大的侧向力,严重时会导致高速列车脱轨甚至倾覆。因此铁路部门为应对大风天气的影响,针对不同风速对高速列车进行限速运行或停止运行。例如,当风速在25米/秒以上且不大于30米/秒时,300-350公里/小时的高速铁路限速120公里/小时;当风速大于30米/秒时,高速列车停止运行。

降雨天气容易诱发路基、桥梁、隧道等铁路基础设施发生病害,雨量较大时也可诱发铁路沿线附近的山体滑坡或泥石流,这将会威胁到高速列车的运行安全。因此铁路部门会根据雨量的大小和持续时间决定高速列车是否需要限速运行或停止运行。例如,当降雨量等于或大于60毫米/小时,高速列车限速45公里/小时(由于地形条件的特殊性,各铁路局可根据具体情况进行一定程度的下浮)。

 

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冰雪天气会造成道床积雪、道岔结冰、接触网结冰和车底结冰等现象,甚至造成线路冻胀。轨面上的积雪、覆冰积水会使动车组轮轨接触摩擦力减小,产生打滑现象;道岔结冰,将严重影响道岔的转换和与基本轨的密贴性,致使高速运行的列车挤轨或出轨;冰雪对接触网受电、列控地面设备可靠性、通信信号系统的稳定性、动车组车体等均会产生影响。特别是当积雪达到一定深度时,就会严重威胁到高速列车的运行安全。对于高速运行的动车组来说,“一小块冰掉落就如同一颗子弹”。因此铁路部门会根据冰雪天气情况决定高速列车是否需要限速运行或停止运行。

地震也会对高速列车的安全运行造成影响。高速铁路设置的地震监测子系统能够对铁路沿线的地震情况进行监测。当监测到的地震动加速度达到设定的报警门限值时,自动向列控系统发出地震报警信息,并通过列控系统控制列车运行;向牵引变电所发出报警信息,通过牵引变电系统停止向接触网供电,使列车紧急停车,最大限度地降低灾害损失;还向运营调度中心实时传输地震信息,供其组织紧急救援、快速抢修线路时参考。

 

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公路与高速铁路立交时,有时从高速铁路上面跨越。如果公路桥上落下的物体进入高铁线路,会对高速运行中的列车构成严重威胁。因此在这些地段都设置有异物侵限监测装置,当监测到异物侵入线路时,自动向列控系统发出报警信息,并通过列控系统使列车减速或停车,同时通知相关部门巡查,排除异物,保证列车安全。

高速铁路与我们的生活息息相关

高速铁路建设对于加快国家经济建设、拉动地方经济发展起到了不可替代的促进作用,让我们的生活更臻完善和完美。

高速铁路的建设大量采用冶金、机械、建筑、电力、信息、计算机、精密仪器等高新技术产品,带动了这些产业结构的升级,提高了国家在尖端领域技术创新能力,推动国家技术进步。

高速铁路的开通运营,加快了东北沿海和内陆以及农村的经济发展,促进了各区域的产业调整和转移,很大程度上会渐渐缩短各城市间的经济差距。

高速铁路的开通运行,带动了房地产业的发展,让我们在置业方面有更多的选择机会,使我们可以选择不同的居住环境。

高速铁路的开通运行,推动了旅游业的发展,各地的特色旅游会吸引更多游客的前往,带动各地的第三产业发展。

高速铁路的开通运行,让我们在就业方面也会有了更多的选择机会,同时会加速人才的流动,加速各个城市的建设步伐。

高速铁路的开通运行,将促进中心城市与卫星城市以及城乡间的重新布局,在一定程度上加快城市化进程,让更多的农村人也感受到了高科技带来的铁路成果,这也必然缩短了城乡间的差距,加速了城乡间的交流。

 

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总之,迅速便捷的高铁所到之处,既方便我们的出行,又带动了当地经济发展,既解决民生问题,又提高了我们的生活幸福指数,高铁带给我们的变化是前所未有的,飞驰的高速列车,不仅改变着我们的出行方式,更颠覆了我们的时空观念。亲情、爱情、就业、旅游、消费都因高铁而不同,回家,读书,探亲,出差几千公里只要几小时,舒适、方便、快捷。过去铁路出行时间长、票难买,我们出行往往选择长途客运或飞机。因为成本高又麻烦,不少人不得不减少甚至避免出行。如今,高铁旅行时间比普通列车缩短了一半甚至更多,大大刺激了探亲客流的需求,再加上百姓收入的不断提高,“周末流”就成为了高铁的“新常态”。

 从“走得了”到“走得快”,再到“走得舒服”、“边走边玩边吃”,越来越多的人出行选择高铁,它比飞机实惠,比汽车安全,比普铁快而舒服。安全、舒适、快捷、方便、准点是高铁的标志,高铁的发展将给我们的生活带来了极大的方便。一种叫做“高铁’的生活方式,正在为我们打开一扇扇崭新的大门。

 

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高速铁路让世界“变小”了,我们的出行更加便捷,生活更加丰富多彩,生活半径和活动范围将明显扩大和拓宽,生活方式和生活节奏势必发生很大变化。

高铁车站已成为万里高铁线上一颗颗璀璨的明珠和城市建筑的新亮点,美丽中国在高速列车窗前就是一道道绚丽的风景线。

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