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京津城際:開往中國高鐵的“春天”
中國網 china.com.cn  時間: 2008-08-22  發表評論>>


——專訪鐵道部副總工程師、客運專線副總設計師張曙光

引文: 京津城際軌道交通工程對中國高速鐵路的建設具有示範性、樣板性和標誌性意義,是中國鐵路發展史上的一個里程碑。通過京津城際快速鐵路工程,中國真正掌握了當今世界最先進的高速鐵路建設技術,為大規模建設具有世界先進水準的客運專線和高速鐵路奠定了基礎。

從1908年《天津青年》的“奧運三問”(中國奧運夢想的開端)到2008年的北京奧運一共用了100年的時間。而2008年8月1日,正式開通運營的京津城際快速鐵路使天津的夢想到北京的現實只需要29分鐘。

京津城際快速鐵路總投資約200億元,西接北京南站,東至天津站,全長115公里,設計時速為每小時350公里,“京津半小時生活圈”已經成為現實。

京津城際軌道交通工程是《中長期鐵路網規劃》中的一條重要快速通道。該項目的建成,大大縮短了北京、天津的時空距離,對區域間資源共用和優勢互補,加速京津地區一體化進程,促進環渤海地區經濟快速、協調發展,起到了極為重要的作用。

除了京津城際鐵路對國家發展的戰略影響之外,其自身的經濟性、創新性和安全性同樣備受社會矚目。試運營期間,京津城際列車一等車廂票價為69元,二等車廂票價為58元,相對於京津間動車組的票價只貴了大約1/3。而京津城際的安全性和創新性又到底如何呢?對此,本刊記者專訪了鐵道部副總工程師、客運專線副總設計師張曙光。

高鐵,世界強國名片

在國內,“高速鐵路”很長一段時間用來專指京滬高速鐵路,而實際上,城際鐵路和客運專線都屬於廣義的“高速鐵路”範疇。

目前,世界上系統掌握時速300公里高速鐵路技術(包括設計技術、施工技術、裝備製造系統的試驗、運營管理)的只有德國、法國和日本;部分掌握的國家是義大利、西班牙、南韓三國。這些發達國家都對高鐵技術引以為豪。日本向幾任到訪的中國領導人都展示過新幹線,而法國也已將自己名片上的埃菲爾鐵塔改換成了空客飛機和TGV(法國高速鐵路的簡稱)。

各國為何如此看重高速鐵路?這主要是因為相對於普通鐵路,修建高速鐵路會涉及眾多不同領域和不同層面的難題。據張曙光介紹,在地球表層(標準大氣壓下),當一個物體的運動速度超過了時速250公里以後,由於空氣阻力和空氣與物體間摩擦而産生的振動等問題,會給高速運動的物體的設計帶來一系列挑戰。科學界將它們細分在空氣動力學理論、空氣動力學設計、空氣動力學檢測等許多領域。因此,高速鐵路的系統動力學是橫跨諸多領域的綜合理論。

張曙光告訴記者,修建高速鐵路另一個值得注意的難點是,必須能夠很好地控制高速列車輪對的“蛇形運動”:“由於要解決轉向時車輪角速度相同這個問題,因此,火車車輪不是標準的圓柱形,而是圓錐型(在走曲線時,車輪會向外側有一個位移,外側的輪子走的是大半徑,內側的輪子走的是小半徑,這樣就能不打滑地完成曲線,這是輪軌技術上特有的問題)。但圓錐型的車輪在運作中會存在‘蛇形運動’(打擺的情況),即火車的輪子在運作中永遠不會是一條直線。當速度提高後,‘蛇形運動’的頻率會非常高,因此對於高速列車,必須對其‘蛇形運動’的軌跡進行‘收斂’,不能讓其發散,不然就會脫軌。”

同時,在近100m/s的高速滑行狀態下,要保證能夠高品質、高電壓的取送電源,這對於整個“供網關係”也有著很高的要求。

此外,高速鐵路與傳統鐵路在服務理念上也有所不同。張曙光強調,高速鐵路帶給旅客的是一種公交化的運輸方式,即旅客幾乎可以不用考慮什麼時候出發,到達車站就有較多趟車可供其選擇,且旅途運作時間比較短。因此,對於高鐵的運營就要求形成一個集高效售票、檢票、資訊引導等服務為一體的全新系統。

創新,京津城際精髓所在

2004年9月,剛剛接手京津城際項目的張曙光,“決心很大,信心很足,但是做到這麼成功,當時也不是有100%的把握。正因為有這麼多難點,在國外不會轉讓核心技術的現實下,要把高速鐵路做好,中國人就必須依靠自己的創新。”

一個龐大的高速體系核心是列車的高速運作,因此必須建立以高速列車為中心,以保證乘客安全為根本,以乘坐舒適度為目標的系統動力學基礎理論。任何國家在進行技術轉讓時,都不會轉讓這種核心理論。中國高鐵的創新是從基礎理論創新開始,但張曙光並不認為2004年啟動之時,這個項目是從零起步:

“我們的開發團隊十分龐大,有幾千人參與這個項目,教授級的人員就達到兩千多。京津城際項目之所以可以在2004年實現快速跨越,在中央政府的正確決策和借鑒國際先進經驗之外,正是因為眾多前輩貢獻了大量的基礎研究成果,一套屬於中國自己的完整的高速鐵路系統動力學理論體系才得以在4年多時間裏就形成。”

京津城際項目中,另一個了不起的創新是中國研製出了自己的列車控制系統:CTCS3D(中國高速鐵路列車控制地面數字傳輸系統)。張曙光告訴記者,這是當今世界上用數字技術控制時速350公里高速列車的一個創新,它同時相容了控制時速300公里、200公里的系統。CTCS3D是將國外先進的技術和我們自己長期使用的技術整合起來的電路,是一個“非常了不起的成果”。

在服務方面,京津城際鐵路系統首次在北京南和天津研發投入了現代化程度非常高的旅客服務系統。該系統包含了自動售票、自動檢票、安全檢查、旅客引導、旅客資訊諮詢查詢等一系列電子化、數字化的子服務系統。

在供電系統方面,京津城際首次採用了鎂銅合金、小斷面(國外為150毫米,我國為120毫米)、高張力的接觸網系統。他説,實驗已經證明,這套供電系統不僅可以滿足時速350公里的需求,在時速390公里的性能也都是非常穩定的。

安全,京津城際值得信賴

在張曙光這樣的專業人士看來,交通工具是否安全可以從三個方面衡量:設備系統本身的可靠性如何;系統防護外來干擾和侵害的能力如何;管理系統的規章制度、操作人員的培訓是否嚴格和充分。

針對第一個方面,京津城際的設備系統提供了兩項重要保障,即安全能力大量冗余和“故障導向安全”理念。張曙光向記者透露,據大量試驗的結果測算,京津城際列車時速達到394公里時的脫軌系數(列車的安全重要參數標準,標準值為0.8 )為0.42。列車的輪軸減載力、輪軸橫向力等參數,旅客綜合的舒適度指標也都在優良的範圍。在高速運作中的安全問題上,設備本身至少還有30%的安全參數余量,即車輛的安全設計標準為時速200公里,但實際只開到時速140公里。此外,京津城際鐵路的列車控制技術(CTCS3D)可以做到列車間最小間隔為3分鐘,而現在運營的間隔標準設定為5分鐘,這又預留了一個很大的安全空間。

讓張曙光更引以為自豪的是,京津城際還有一套“故障導向安全”控制系統:“任何一個故障出現後,系統首先會進行判斷這會不會影響安全。如果系統判斷可能發生危險或系統判別不清楚時,系統會自動停止運營,車輛停下,決不會盲目行駛,更不會盲目高速行駛。”

對於防範外來干擾方面,京津城際基本採用了全線高架,實行全線視頻監控、全線24小時移動式巡邏檢查。此外,京津城際還全線設置了風、霧、雨、雪、地震等自然災害報警系統。當這些災害出現時,系統會根據它們等級的不同,採取報警、限速,甚至停運的措施。用張曙光的話説,就是“即使大霧造成機場和高速公路關閉,京津城際仍能安全高效地運作”。而在如此眾多安全保障之下,在每天清晨開行首趟列車之前,管理部門都會首先開行等速、空載的檢查列車,“為乘客安全增加最後一道保障”。

關於鐵路管理理念方面,記者在採訪中了解到,京津城際管理部門專門制定規章制度共計49部,培訓專門人員達2900多人。京津城際列車的司機是從時速200公里的動車組駕駛人員中選拔170多名司機進行培訓,最後從中優選70人而産生的。而在駕駛的具體細節當中,“設備會對操作人員有所約束”。張曙光告訴記者,京津城際的司機,每隔10秒鐘就要踩一下腳踏板,如果逾時不踩的話,控制系統會自動判定司機可能開小差或睡著了,便會發出警報,在警報中再不採取措施的話,列車不管時速多快都會自動停車:“雖然都是自動駕駛,但管理部門仍要求控制人員在遇到信號、轉彎和進站時,採取‘眼看、手指、口呼’的操作方式,這樣可以保證其在半小時內保持一個良好的駕駛狀態,形成良好的人機結合。”

文章來源: 中國網 責任編輯: 雨悅
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