奔馳中的中國(guó)高鐵

周偉

一說(shuō)到乘坐高鐵，你的第一感覺(jué)是不是便捷、舒適？你可以從12306訂票，用身份證或刷臉進(jìn)站，不受天氣影響準(zhǔn)時(shí)出發(fā)；坐在寬敞、平穩(wěn)的高鐵上，除了感受飛馳的樂(lè)趣，你還可以上網(wǎng)辦公、用手機(jī)訂餐等。高鐵具有輸送能力大、速度快、安全性高、正點(diǎn)率高、占用土地資源少、能耗低、環(huán)境污染小、全天候運(yùn)行等特點(diǎn)，在交通運(yùn)輸體系中扮演的角色日益突出，成為世界鐵路發(fā)展的主要方向。

智能高鐵中的黑科技

自中國(guó)第一條高速鐵路——京津城際鐵路2008年開(kāi)通以來(lái)，到2023年底，中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)里程已突破4.5萬(wàn)千米，居世界第一。中國(guó)高鐵創(chuàng)造了世界上運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、速度最高、場(chǎng)景最豐富等多項(xiàng)“世界第一”。

2019年12月30日，世界上第一條智能化高速鐵路——京張高鐵全線通車，開(kāi)啟了世界鐵路發(fā)展的新篇章。

智能京張高鐵不是簡(jiǎn)單的智能化動(dòng)車組在運(yùn)行，而是從施工建造、系列裝備到鐵路運(yùn)營(yíng)全過(guò)程的智能化。

系統(tǒng)集成了智能復(fù)合傳感器、車地信息實(shí)時(shí)傳輸、大數(shù)據(jù)挖掘與分析、自動(dòng)化控制、信息智能處理、故障預(yù)測(cè)與健康管理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能化感知、診斷與決策。

安裝有2718個(gè)傳感器，智能服務(wù)、安全監(jiān)測(cè)，就像醫(yī)生一樣隨時(shí)為動(dòng)車組體檢，保障運(yùn)行安全。

具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力，可以在高溫40 ℃至高寒-40 ℃正常使用，能夠在30‰（鐵路的坡度以千分比[‰]作為顯示坡度的參考值）坡道上牽引或制動(dòng)兩方面自如運(yùn)行。

全面提高綠色環(huán)保性能，節(jié)水10%，噪聲降低1至2 分貝，車體內(nèi)裝材料可回收率達(dá)75%，可降解材料占比50%；采用氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及減阻技術(shù)，在“重量-阻力-動(dòng)力”等多目標(biāo)節(jié)能匹配技術(shù)上，與CR400BF動(dòng)車組相比全列綜合減重約7噸，氣動(dòng)阻力降低了3.5%，實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)能7%；利用智能環(huán)境感知調(diào)節(jié)技術(shù)，提升旅客乘坐舒適度。

創(chuàng)新性設(shè)置了具有雙向充電功能的動(dòng)力電池系統(tǒng)，具備應(yīng)急自走行能力。當(dāng)接觸網(wǎng)故障停電時(shí)，智能動(dòng)車組不依靠高壓供電系統(tǒng)，也能夠以30千米/小時(shí)的速度行駛20千米，具備在高鐵線路任何區(qū)間應(yīng)急走行至附近車站的能力。

將監(jiān)測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)接入鐵路數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，對(duì)高鐵沿線風(fēng)、雨、雪、地震、滑坡和異物侵限進(jìn)行綜合檢測(cè)、報(bào)警和處置。

在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新

中國(guó)鐵路在1997年至2007年進(jìn)行了六次大面積提速，研發(fā)出一批國(guó)產(chǎn)動(dòng)車組，有“中華之星”“中原之星”“先鋒號(hào)”“神州號(hào)”等一批高速列車。

2002年后，中國(guó)提出“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)、打造中國(guó)品牌”方針，決定引進(jìn)高鐵技術(shù)，確定動(dòng)車組“引進(jìn)少量原裝、國(guó)內(nèi)散件組裝和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)”的項(xiàng)目運(yùn)作模式。“和諧號(hào)”系列動(dòng)車組從不同國(guó)家引進(jìn)了技術(shù)，其中CRH1型是加拿大技術(shù)，CRH2型是日本聯(lián)合體技術(shù)，CRH3型是德國(guó)技術(shù)，CRH5型是法國(guó)技術(shù)。不同的技術(shù)平臺(tái)有不同的優(yōu)勢(shì)，也存在一些問(wèn)題，為運(yùn)營(yíng)、操縱和維護(hù)帶來(lái)不便，比如要學(xué)習(xí)不同車型的操縱方法，也要準(zhǔn)備各種車型的配件，出現(xiàn)故障也只能用同種車輛救援。為了解決這些問(wèn)題，中國(guó)通過(guò)幾年“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”的方式不斷探索，研發(fā)出中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組。

2017年6月25日，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組被命名為“復(fù)興號(hào)”，在京滬高速鐵路上線運(yùn)營(yíng)。這是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速動(dòng)車組，形成了標(biāo)準(zhǔn)化高速動(dòng)車組平臺(tái)。2017年9月21日，“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組在京滬高速鐵路實(shí)現(xiàn)時(shí)速350千米商業(yè)運(yùn)營(yíng)，成為世界高鐵運(yùn)營(yíng)新的里程碑，目前已經(jīng)形成涵蓋時(shí)速160千米至350千米速度等級(jí)的“復(fù)興號(hào)”系列化動(dòng)車組。

與“和諧號(hào)”相比，“復(fù)興號(hào)”有哪些優(yōu)勢(shì)？

1.“復(fù)興號(hào)”的設(shè)計(jì)壽命為30年，“和諧號(hào)”為20年。

2. 全新低阻力流線型頭型和車體平順化設(shè)計(jì)，車型線條更優(yōu)雅，列車阻力比“和諧號(hào)”動(dòng)車組降了7.5%～12.3% ，人均百千米能耗下降約 17% 。

3. 智能化感知系統(tǒng)更多，全車2700余項(xiàng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為全方位、多維度列車故障診斷和維修提供支持。

4. 座椅間距寬敞，車內(nèi)全覆蓋Wi-Fi，座椅前后均有220V插座，座椅上方有亮度和色溫可調(diào)節(jié)的閱讀燈。

5. 大量采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，在254項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)中，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)約占84%，不同廠家相同速度等級(jí)動(dòng)車組能夠重聯(lián)運(yùn)營(yíng)。

未來(lái)交通模式

未來(lái)的軌道交通模式主要有智能高鐵、中低速磁浮列車、高溫超導(dǎo)磁浮列車和超高速真空管道技術(shù)。

智能高鐵

智能高鐵依然是未來(lái)最主要的大運(yùn)量長(zhǎng)途交通工具，其智能化在高鐵建造、裝備、運(yùn)營(yíng)全體系體現(xiàn)。時(shí)速可達(dá)400千米至600千米，特點(diǎn)是運(yùn)量大、安全舒適、節(jié)能環(huán)保、全天候運(yùn)行。但是當(dāng)時(shí)速達(dá)600千米時(shí)，需要技術(shù)攻關(guān)，指定安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，解決能源過(guò)量消耗問(wèn)題和運(yùn)行中的噪聲問(wèn)題。未來(lái)，鐵路建造可以智能設(shè)計(jì)、智能建造、無(wú)人施工、無(wú)人生產(chǎn)車輛等，高鐵可以無(wú)人駕駛、智能運(yùn)營(yíng)，旅客可以無(wú)感安檢、刷臉進(jìn)站……

中低速磁浮列車

在城市樓群和空間架起軌道，編組的中低速磁浮列車可以悄無(wú)聲息地在城市上空、樓群中穿行。時(shí)速在200千米以下，可以解決城市內(nèi)道路交通擁擠堵塞問(wèn)題。特點(diǎn)是運(yùn)量小、噪聲小、節(jié)省城市空間。

高溫超導(dǎo)磁浮列車

高溫超導(dǎo)磁浮列車就是利用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，與軌道上的磁鐵相互作用，使列車浮起和運(yùn)行。預(yù)計(jì)最高時(shí)速可達(dá)800千米，特點(diǎn)是中等運(yùn)量、節(jié)約能源、節(jié)省資源和土地（以橋代路建設(shè)）。

真空管道飛行技術(shù)

真空管道飛行技術(shù)就是制造封閉真空管道，管道車體運(yùn)行時(shí)，將前方空氣抽成真空，采用電磁發(fā)射技術(shù)或高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)，將管道內(nèi)車輛以1200～2400千米的時(shí)速發(fā)射出去。它的特點(diǎn)是超速運(yùn)行、運(yùn)量小。尚待研究解決的問(wèn)題有車輛運(yùn)行中的加速度過(guò)載會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害、空間狹小不夠舒適等。

知識(shí)鏈接 世界上第一列高鐵

1964年10月1日，世界第一條高速鐵路——日本東海道新干線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，全長(zhǎng)515千米，其中“光號(hào)”高速列車運(yùn)行時(shí)速為210千米。此后，高速鐵路建設(shè)在法國(guó)、德國(guó)、西班牙、韓國(guó)、中國(guó)等多國(guó)取得了成功，快捷、方便、舒適的高速鐵路不僅支持了國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且豐富了鐵路的內(nèi)涵。

知識(shí)鏈接

中國(guó)最早的鐵路與火車

1825年，英國(guó)建造了世界上第一條公共運(yùn)營(yíng)鐵路，這條鐵路全長(zhǎng)約27千米，從斯托克頓到達(dá)靈頓。由于蒸汽機(jī)車使用煤或木頭為燃料，在行駛中經(jīng)常能看到車的煙筒里冒出大量火星，所以被稱為“火車”。

1876年，中國(guó)出現(xiàn)了第一條營(yíng)業(yè)性鐵路——長(zhǎng)14.5千米的吳淞鐵路。這是英國(guó)怡和洋行擅自修建的，當(dāng)時(shí)清政府嚴(yán)禁在中國(guó)修建鐵路。這條鐵路在運(yùn)營(yíng)了一年多后，清政府與英商幾經(jīng)協(xié)商，以28.5萬(wàn)兩白銀分3次交款，到1877年10月，清政府還清款項(xiàng)后贖回并立即拆毀。

1881年，為了方便運(yùn)輸煤炭，清政府允許修建唐胥鐵路。唐胥鐵路自唐山喬家屯礦井起，行至胥各莊，并與蘆臺(tái)至胥各莊的運(yùn)河銜接，全長(zhǎng)9.7千米。

在唐山開(kāi)平礦務(wù)局的工廠里，英籍工程師金達(dá)帶領(lǐng)工人用廢料器材建造了一臺(tái)軸式排列1-2-0式蒸汽機(jī)車，將其命名為“中國(guó)火箭號(hào)”，并在機(jī)車兩側(cè)的英文銘牌旁邊加裝一對(duì)黃銅龍飾，也稱“龍”號(hào)機(jī)車。

1881年6月9日，唐胥鐵路開(kāi)始鋪軌，自此，拉開(kāi)了中國(guó)自辦鐵路的序幕。