作者:赵广立 来源:中国科学报 发布时间:2014/9/5 18:27:29
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中国高铁十年启示录

 

上世纪90年代初,我国逐渐意识到整个交通路网的布局、规模都远远不能满足社会经济的发展。自那时起,我国开始初步探索发展高速铁路,并在10年间取得举世瞩目的成就。

■本报见习记者 赵广立

上世纪90年代初,前进在经济发展快车道上的中国逐渐意识到轨道交通运输正成为国民经济发展的瓶颈:不仅是速度,整个交通路网的布局、规模,都远远不能满足社会经济的发展。自那时起,中国开始初步探索发展高速铁路。关于轮轨技术和磁悬浮技术选择的讨论也是始于这个时期。

“基于中国的现实条件、基本国情,结合世界范围内高铁技术的成熟度和发展趋势,对于中国发展高铁在技术上的可获得性,最终选择了轮轨(技术)。”轨道交通控制与安全国家重点实验室副主任、方向首席教授贾利民告诉《中国科学报》记者,从今天看,这条路选对了。

2003年10月13日,设计速度200km/h以上、最高试验速度321.5km/h的秦沈客运专线正式开通运营,这被认为是中国铁路步入高速化的起点。“当时关于高速铁路方方面面,从基础设施到机车车辆、从运维管理到行车组织都做了大量的前期科研积累,在随后的10年里,特别是2007年第六次大提速完成后,中国迎来了高铁大发展的时代。”贾利民说。

按照中国从2004年正式开始发展高速铁路算起,10年间中国高铁完成1万多公里的新线建设,技术的先进性与安全性得到了很好的验证。无怪乎国务院总理李克强在铁路总公司考察时说,推销中国高铁“心中特别有底气”。

“制度的优越性在高铁上得到体现”

中国高铁在10年间取得举世瞩目的成就,中国科学院院士、西南交通大学首席教授翟婉明将其归功于社会主义制度的优越性:“集中力量办大事,在高铁方面得到了最好的诠释。”

翟婉明告诉《中国科学报》记者,在国际舞台上学术交流、探讨科研合作的时候,完全能够感受到来自他们的惊叹。“美国要在8~10年内发展高铁,别说1万公里,两三千公里都很难。”

“对于关乎国家安全的、重大的工程,还是需要国家来主导。”翟婉明说,中国高铁的成就源于制度的优越性和组织行为,集中各方面力量和资源来完成这样的大工程,“同时也是适应国家发展的需求”。

中国中铁副总工程师、中国工程院院士王梦恕在接受《中国科学报》记者采访时说,中国拥有中铁、中铁建,南车、北车四大集团总和近百万人的专业队伍,掌握着高铁从建设到运营所有的技术环节,这在世界上是首屈一指的,“有这样的基础、这样的团队、这样的技术储备,我们就有在世界范围内建设高铁的雄心。”

贾利民的另外一个头衔是“中国高速列车自主创新联合行动计划”专家组副组长,在他看来,“只有在社会主义制度下才能动员全国最优势的资源和力量,打破部门隔阂和限制,把全国最强的创新资源协同起来,实施‘中国高速列车自主创新联合行动计划’(该计划由科技部与原铁道部共同启动实施)”。

同时,贾利民认为我国高铁快速发展的10年中还有两条宝贵的经验:坚持自主创新和顺应国家经济发展的战略需求。

“尽管形式上我们是通过引进消化吸收,但是我们对‘以我为主、兼收并蓄’的自主创新理念的坚持从未动摇。”贾利民说,交通运输行业的其他领域国产化“亦步亦趋”,自主化更是举步维艰,与未能坚持自主创新的理念不无关系。

“当然,市场最终决定了高铁在前两个条件下得到快速发展,我国社会经济的发展需求使得我们拥有了大规模发展高速铁路的市场驱动力。”贾利民说,“如果说前两者是高铁大发展的必要条件,市场需求就是充分必要条件。”

要不要提速?

目前在中国,只有三种铁路能够被称之为高铁:在既有线通过提速使列车速度能够达到200km/h以上的;新建铁路同时具备客货混运的能力、速度可达250km/h的;新建的客运专线速度达300km/h以上的。

高铁的运行速度要不要再提?现如今关于高铁速度的一举一动,全世界都在紧盯中国。“高铁速度并不是越高越好。这其中有一个技术经济方面最佳速度,还有一个性能方面最佳速度,那么我们做动力学方面研究的专家也在探讨,普遍认为高速铁路合理的运营速度,就是300~350km/h这样一个速度区间。”翟婉明说,“我认为提到最高350km/h也是毫无问题的。”

贾利民对记者介绍说,目前我们大部分高铁是按照350 km/h设计的,但一般运行速度为300 km/h左右;而按照300 km/h设计只跑到250 km/h、按照250 km/h设计的跑200 km/h。“速度是交通运输系统完成其实现人或物的位移使命的最重要的品质指标。纵观人类发展史,是交通的速度和便利化在促进着人类文明的发展。高铁区别于传统铁路和其他陆地型运输方式的根本点也在于其速度。因而,从高铁能力发挥和服务品质的角度来看,当运营速度没有匹配于基础设施的额定设计指标,高铁的整体效益就不会得到充分发挥,这实际上不利于我们已建设高铁运能潜力的释放。”

翟婉明告诉记者,动车组行驶在350km/h的速度时,运行的安全可靠性都能满足,性价比也很好,“350km/h这样的运营速度是合理而且完全可以达到的。武广、京沪高铁开通的时候,都是按照这个速度运行的,我们很愿意看到再把速度提高到350km/h,这也是我们高铁标准中的目标速度。”

翟婉明介绍说,在高出10%的速度(如385km/h)的试验中,列车的动力学性能指标,特别是安全性与平稳性指标,与国外相比都仍在一个很富余的范围内。“但若提速10%,运营管理方面的经验是缺乏的,在这方面我们还大有可为”。

但翟婉明并不主张继续提速至400~500km/h甚至更高,“气动阻力、气动噪声、能耗,长期运行的可靠性,都会走向不利的一面”,并且轮轨噪声和气动噪声会随着速度的提高而呈几何数级的增长,提速后,降噪也是一大课题。

王梦恕认为,列车提速至设计目标速度的时机还不成熟。他说:“在50多个1:1的机头的风洞试验中,设计250 km/h的跑到220 km/h的时候,空气阻力系数才不到30%;而设计350km/h跑到300 km/h的时候,空阻系数达到了80%,速度越高越费电。提速也可以,但成本也相应提高了。”

“铁路部门要考虑运营的问题。现在票价还显得贵一点,(提速)要等老百姓生活水平提高了再说。”王梦恕说,“下一步的目标是320km/h”。翟婉明也表示,现有科技条件下,设计速度350km/h的高铁跑300km/h并不矛盾,通过运营实践、取得更多经验再提速,“也是一个过程”。

“中国高铁必须是世界的高铁”

自出任总理以来,拥有经济学博士学位的李克强在出访中频频扮演“超级推销员”的角色。在李克强口中,中国高铁“技术装备成熟,施工经验丰富,竞争优势明显,完全能够适应各国情况,满足市场需求”。总理的底气从何而来?

王梦恕认为,与其他掌握高铁技术的国家相比,中国的高铁网络巨大,建设成本和装备成本有优势,这是其他掌握高铁技术的国家所不能比拟的。此外,中国的桥梁隧道建设的技术水平世界领先,经验丰富。

“借助桥隧等技术手段,本来需要绕来绕去的线路可以直接拉直,打个比方,需要修建800公里的,拉直以后500公里就可以了,这也降低了修建成本和乘车时间成本。”王梦恕补充道。

世界银行今年7月的报告称,由于施工规模大、征地成本低和劳动力成本较低等因素,中国的每米铁路造价大大低于欧洲和美国。

王梦恕告诉记者,中国高铁为避免占用过多耕地,铺设路径尽量走线山区,隧道桥梁也多,成本“现在基本上是每公里2亿元”(时速350公里项目)。而国际上,高铁建设的成本多为每公里3亿元以上。

贾利民补充说,除成本优势外,我国拥有全世界规模最大的高速铁路网的建设与运营经验,更重要的是,中国高铁在全世界范围内具有最广泛的适应性。

贾利民告诉记者,我国西南山区、西北高原、西部荒漠区、华东沿海、华中丘陵地区、东北高寒地区的铁路网横跨三个时区,自南向北跨过5个气候带、6种典型地形地貌,足以证明中国高铁具有全世界范围内最强的环境适应性;此外华东华北与西北地区人口数量和经济社会发展水平上的差异,也使得中国高铁具备丰富的运输需求适应性,管理运维方面的经验也具有借鉴价值。

“对自然环境、人文环境的适应性决定了中国高铁在全世界范围内具有高度适应性。”贾利民说,“要走出去,中国高铁必须是世界的高铁,国际化的高铁。”

此外在旅客乘车平稳性、舒适性等性能方面,翟婉明补充说,与德法日三大高铁大国相比,中国高铁毫不逊色。“我们专门验证过,通过对比舒适度指标的试验结果,我们处于前列;而且从我个人添乘各国高铁的体验和感受,我们京沪、武广、京津这些高标准的高铁线路,性能非常好,平稳舒适,甚至优于上述国家。”

“修高铁不单是为了赚钱”

截止目前,京沪高铁是我国第一条实现盈利的高铁线路,也是唯一有盈利的线路。业内人士认为,高铁要发展,高密度客流是必须的。然而在非节假日、人口流动性相对较小的地区,仍不可避免地存在空座率高的问题。在交通路网已经相对发达的今天,高铁路线是否面临资源闲置的尴尬?

“高铁的效益要从国家经济的一体化、国家安全、社会稳定、国际地缘政治格局和中国的国际政治经济地位等诸维度综合评价,仅从微观经济学的角度看高铁是极端狭隘和短视的;高空座率的尴尬,实际上反映的是高铁运输产品的设计问题以及与更科学的运输组织模式相匹配的移动资源配置问题,是不是足够地适应市场的多层次需求,以及发挥路网协同的效应。比如京沪高铁就可以采用更加灵活的列车开行方案。”贾利民说,运输组织更进一步的科学化与理性化,提高高铁的服务品质,挖掘高铁的服务潜力,仍有大幅度提高的空间。翟婉明认为,更应该看到高铁的社会价值。“不否认在客流量不太密集的线路中仍面临空座率高的问题,但我个人的看法是,高铁的修建绝不是简单为了赚钱。”他说,高铁的社会功能、对经济发展的带动性等方面的价值是无形的,这是无法用简单的经济数字来衡量的。

翟婉明以地铁的发展举例,指出地铁作为城市的社会需要,每公里需耗费5~8亿元,但为了提倡公共交通需要,票价不可能太高,靠卖票收回成本,几乎是不可能的。然而城市越来越堵,“难道因此不发展轨道交通吗?”

“今天铁路不仅代表国家的发展,更带动国家发展。中国要兼顾区域发展,就必须发展高速铁路。”王梦恕对记者说,从这个角度来看,“铁路修多了亏损?没这个概念”。

王梦恕认为,传统铁路线与高铁线路并不冲突:“传统线路可以改货运,货运有很大需求,而且不需要太追求速度,80km/h就够了。”

“京沪在短时间内能实现盈利,已经就有点奇迹了。类似的,像京广、长三角等线路的客流量都是增长的;京津城际等的上座率、发车频次都是非常高的。就是说总体需求比较大。”翟婉明认为,基于中国的地域和人口等国情来看,“十五”期间规划的1.6万公里还是不够的。

“但是如何布局,需要好好规划。”翟婉明告诉记者,现在他所在的四川省虽然是西南地区,但也看到了高铁所带动的社会效益,高度重视轨道交通的发展。“规划布局要从中东部向中西部、从平原向山区倾斜,统筹解决区域发展不均衡的问题。”

“把功课补上”

众所周知,中国高铁并非纯正的“中国血统”,开始走的是一条“引进-消化-吸收-再创新”之路。此后10年的实践与发展逐步形成了中国高铁当前的技术模式。然而,站在新的历史时期,志在“走出去”的中国高铁仍有待进一步的完善。

“从科学研究的角度而言,我觉得高铁技术基础研究、技术革新上仍准备不足,没有来得及跟上快速发展的步伐;而从产业上讲,高铁这种大工程,最终还是要走到完全自主创新这条轨道上。”翟婉明说,“我们以前来不及(基础研究)只能靠引进吸收,现在要把这个课补上。”

翟婉明同时表示,中国已经成为一个规模最大的高铁国家,运营规模大、速度高,面临的一些运营、维护方面的挑战也很多。“这方面也没有前车之鉴,给我们提出了很多新的课题。”

贾利民作为国家高速列车科技发展“十二五”重点专项专家组组长,为中国高铁未来五年的规划出谋划策。他也认为,摆在中国高铁人面前的任务,就是要通过持续的自主创新,解决在基础理论、基础技术方面的欠账。

“高铁技术的自主创新不能停顿,尤其是为了实现中国高铁走出去战略,要继续发挥我们的体制优势,在持续坚持自主创新的同时,丰富自主创新的国际化内涵,在自主创新主导下‘以我为主’集成全球技术、市场与组织资源;还必须避免自主创新形式下的‘画地为牢’与技术上的‘闭关锁国’。”贾利民说,高铁技术的自主创新不能因为国家主管部门机构改革、管理关系的变化而停滞或者改变过去行之有效的创新模式——集成全国优势资源的、体系化的、联合舰队模式的、产学研用紧密协同的创新机制。

此外,贾利民指出,在高铁这么庞大的基础设施建设和运营上,如何在节能和环保等方面做到可持续,如何在既有技术基础上强化高铁技术的谱系化、智能化和环境友好化,如何提升与高铁相关的其他配套基础工业发展水平,这些问题的解决也只能依靠持续的科技创新。

“在现有的基础上再创新,不是一蹴而就的,还需要一个过程。在目前的发展阶段、在现在的平台上,是时候深入开展我们自己的系统创新研究与实践了。”翟婉明说。

郭刚制图

《中国科学报》 (2014-09-05 第14版 关注)
 
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