高铁:中国速度

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  2010年7月19日,随着在中国徐州东站平稳铺下一段500米长钢轨,标志着京沪高铁建设已进入由线下工程施工转入轨道工程施工阶段。全长1 320千米的京沪高速铁路,从北京南站出发,终止于上海虹桥站,总投资2 210亿元,目前有雇员12,7万人,是中国历史上最昂贵的工程项目,耗资超过了世界上最大的水力发电项目——长江三峡大坝。
  
  高铁飞时代
  
  1978年的秋天,邓小平在日本考察新干线时感慨地说“像风一样快,我们现在很需要跑1”当时,国外高速列车时速已达300千米,而中国旅客列车的平均时速却仅为43千米。30年后,2008年8月1日,试车6个月后的京津高铁正式通车运营,拉开了中国高铁发展的帷幕,为中国乃至世界高铁发展提供了样板和示范。有人这样评价,如同上世纪70年代各国政要造访日本毾游日本新干线,时速达350千米的京津城际高铁也成了中国的名片。
  高铁技术又被称为“大国技术”,30年来,全世界走在这一技术前沿的国家只有法国、日本和德国。高速铁路是一个极为庞大繁复的系统工程,与核武器、航天工程等一同被称为“大国技术”,已经成为一个国家综合国力的体现。中国现已掌握了时速350千米线路的成套技术。中国的武汉一广州高速铁路,营运时速达到350千米,而北京一上海的京沪高铁更是时速高达380千米。中国以引进的原型车为基础,针对中国不同地区的地质情况、气候特征以及经济发展需求,自主研制出CRH(中国高速铁路)系列机车。
  京沪高速铁路可以把北京至上海的车程从10个多小时缩短至4小时“陆地飞行”。2012年前建成通车后,预计年客运输送能力双向达到1.6亿人次。在中国,京沪高铁只是正在兴建的高速铁路网中的一条。短短几年间,高速铁路在中国遍地开花,全世界都惊叹高铁的中国速度。2010年3月底,中国投入运营的高速铁路已达6552千米,运营里程更是位居世界前列。其中,新建时速250~350千米的高速铁路就有3676千米。一个规模庞大的“四纵四横”的中国高速铁路网正在悄然成型。
  未来10年,我国将建成“四纵四横”8条高速铁路客运通道。四纵京沪(北京一上海,全长约1320千米)、京广(北京一武汉一广州一深圳,全长约2260千米)、京哈(北京一沈阳一哈尔滨一大连,全长约1700千米)、连接长江三角洲、珠江三角洲和东南沿海地区的客运专线(杭州一宁波一福州一深圳,全长约1600千米):四横:连接西北和华北地区客运专线(徐州一郑州一兰州,全长约1400千米)、连接西南、华中和华东地区客运专线(杭州一南昌一长沙,后期还将延伸至贵阳、昆明,全长约880千米)、连接华北和华东地区客运专线(青岛一石家庄一太原,全长约770千米)、东南走向的沿江大通道(上海一南京一武汉一重庆一成都,全长约2078千米)。客运专线“四纵四横”形成贯通中国东、中、西部和东北地区的交通网。届时,中国超过200千米以上时速的高速铁路建设里程将超过1.8万千米,将占世界高速铁路总里程的一半以上。
  
  提速需基础
  
  目前在建的高速铁路中,最让人期待的要数连接北京和上海的京沪高速铁路。这条高速铁路全长1320千米,设计运行时速350千米,最高时速可达380千米,建成后堪称世界上运行速度最快的高速铁路(磁悬浮线路除外)。要让列车在4小时之内从北京驶达上海,需要在1000千米的路段上保持350千米/小时的速度,这是一个巨大的挑战,需要设计者在铁轨、机车等诸多方面采用最新技术。对高速铁路而言,轨道曲线半径是影响速度的一个关键因素。半径越小,列车通过时的速度必须越惺,这跟汽车过弯道时必须减速是一个道理,否则很可能车毁人亡。日本新干线在早期设计时采用的曲线半径比较小,最小半径为4000米,东海道线甚至仅有2500米,这就把新干线列车的时速限制在了250千米以下。除非全部重新规划线路,否则新干线的车速无法进一步提升。京沪高速在设计线路时充分考虑了这一点,最小曲线半径达到了7000米,就算是在困难路段,也保证曲线半径在5000米以上,这为列车安全高速地转向提供了有力保障。
  轨道路基则是另一个关键。常规铁路为了保证平整,都要先用碎石铺设路基,再在其上架设枕木和铁轨,这样的铁路被称为有砟(“砟”的意思是小块的石头)轨道。但是,高速列车如果在有砟轨道上行驶,就会使道砟碎石严重粉化,不仅维护成本猛增,列车的安全性和舒适性也无法保证。因此,中国的高速铁路都采用了无砟轨道,路基直接由混凝土铺就,轨枕本身也由混凝土浇灌而成,直接铺设在混凝土路基上,整条铁路不再使用一块碎石。中国最早于2004年在渝遂铁路上实验了无砟轨道。而正在建设的京沪高速铁路全线共铺设无砟轨道1268千米,占正线(1318千米)全长的96.2%。再加上超长无缝钢轨技术,为列车高速运行打下了坚实基础。全封闭和近乎贯穿全线的高架式线路,也为列车的高速通行打下了良好的基础。
  京沪高速铁路线上的高架桥总长度达到1140千米,占正线长度的86.5%,此外,还有总长约16千米的隧道,以及济南黄河大桥、南京大胜关长江大桥等多座大型桥梁。不过,高速列车在通过隧道、钢结构桥梁时,车身周边会形成很大的阻压,如何让列车高速、平稳、安全地通过,又成了建设者必须面对的难题。在此之前,世界上还没有哪一辆高速列车能在隧道里跑出300千米/小时的速度。中国的设计人员在车体气动性能方面进行了多项改进,使列车通过隧道、桥梁的速度可达到前所未有的320千米/小时。
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