京津城際：開往中國高鐵的“春天”

　　京津城際軌道交通工程對中國高速鐵路的建設(shè)具有示范性、樣板性和標志性意義，是中國鐵路發(fā)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(shè)技術(shù)，為大規(guī)模建設(shè)具有世界先進水平的客運專線和高速鐵路奠定了基礎(chǔ)。
　　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(xiàn)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120公里，設(shè)計時速為每小時300公里，“京津半小時生活圈”已經(jīng)成為現(xiàn)實。
　　
　　京津城際軌道交通工程是《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中一條重要快速通道。該項目大大縮短了北京、天津的時空距離，對區(qū)域間資源共享和優(yōu)勢互補，加速京津地區(qū)一體化進程，促進環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟快速、協(xié)調(diào)發(fā)展，起到了極為重要的作用。
　　除了京津城際鐵路對國家發(fā)展的戰(zhàn)略影響之外，其自身的經(jīng)濟性、創(chuàng)新性和安全性同樣備受矚目。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，比京津間動車組的票價只貴廣大約1/3。而京津城際的安全性種創(chuàng)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(shè)計師張曙光。
　　
　　高鐵，世界強國名片
　　
　　在國內(nèi)，“高速鐵路”專指京滬高速鐵路，而實際上，城際鐵路和客運專線都屬于廣義的“高速鐵路”范疇。
　　目前，世界上系統(tǒng)掌握時間速300公里高速鐵路技術(shù)(包括設(shè)計技術(shù)、施工技術(shù)、裝備制造系統(tǒng)的試驗、運營管理)的只有德國、法國和日本；部分掌握的國家是意大利、西班牙和韓國。這些發(fā)達國家都對高鐵技術(shù)引以為豪。日本向幾任到訪的中國領(lǐng)導人都展示過新干線，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?這主要是因為相對于普通鐵路，修建高速鐵路會涉及眾多不同領(lǐng)域和不同層面的難題。
　　據(jù)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公里以后，由于空氣阻力和空氣與物體間摩擦而產(chǎn)生的振動等問題，會給高速運動的物體的設(shè)計帶來一系列挑戰(zhàn)?？茖W界將它們細分在空氣動力學理論、空氣動力學設(shè)計、空氣動力學檢測等許多領(lǐng)域。因此，高速鐵路的系統(tǒng)動力學是橫跨諸多領(lǐng)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”：“由于要解決轉(zhuǎn)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(cè)有一個位移，外側(cè)的輪子走的是大半徑，內(nèi)側(cè)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(shù)上特有的問題)。但圓錐型的車輪在運行中會存在‘蛇形運動’(打擺的情況)，即火車的輪子在運行中永遠不會是一條直線。當速度提高后，‘蛇形運動’的頻率會非常高，因此，對于高速列車，必須對其‘蛇形運動’的軌跡進行‘收斂’，不能讓其發(fā)散，不然就會脫軌。”
　　同時，在近100m/s的高速滑行狀態(tài)下，要保證能夠高質(zhì)量、高電壓的取送電源，這對于整個“供網(wǎng)關(guān)系”也有著很高的要求。
　　此外，高速鐵路與傳統(tǒng)鐵路在服務理念上也有所不同。張曙光強調(diào)，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么時候出發(fā)，到達車站就有較多趟車可供其選擇，且旅途運行時間比較短。因此，對于高鐵的運營就要求形成一個集高效售票、檢票、信息引導等服務為一體的全新系統(tǒng)。
　　
　　創(chuàng)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，但是做到這么成功，當時也不是有100％的把握。正因為有這么多難點，在國外不會轉(zhuǎn)讓核心技術(shù)的現(xiàn)實下，要把高速鐵路做好，中國人就必須依靠自己的創(chuàng)新。”
　　一個龐大的高速體系核心是列車的高速運行，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(tǒng)動力學基礎(chǔ)理論。任何國家在進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓時，都不會轉(zhuǎn)讓這種核心理論。中國高鐵的創(chuàng)新是從基礎(chǔ)理論創(chuàng)新開始，但張曙光并不認為2004年啟動之時，這個項目是從零起步：
　　“我們的開發(fā)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(xiàn)快速跨越，在中央政府的正確決策和借鑒國際先進經(jīng)驗之外，正是因為眾多前輩貢獻了大量的基礎(chǔ)研究成果，一套屬于中國自己的完整的高速鐵路系統(tǒng)動力學理論體系才得以在4年多時間里就形成?！?br/>　　京津城際項目中，另一個了不起的創(chuàng)新是中國研制出了自己的列車控制系統(tǒng)：C7CS3D(中國高速鐵路列車控制地面數(shù)字傳輸系統(tǒng))。張曙光告訴記者，這是當今世界上用數(shù)字技術(shù)控制時速350公里高速列車的一個創(chuàng)新，它同時兼容了控制時速300公里、200公里的系統(tǒng)。CTCS3D是將國外先進的技術(shù)和我們自己長期使用的技術(shù)集成起來的電路，是一個“非常了不起的成果”。
　　在服務方面，京津城際鐵路系統(tǒng)首次在北京南站和天津站研發(fā)投入了現(xiàn)代化程度非常高的旅客服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了自動售票、自動檢票、安全檢查、旅客引導、旅客信息咨詢查詢等一系列電子化、數(shù)字化的子服務系統(tǒng)。
　　在供電系統(tǒng)方面，京津城際首次采用了鎂銅合金、小斷面(國外為150毫米，我國為120毫米)、高張力的接觸網(wǎng)系統(tǒng)。他說，實驗已經(jīng)證明，這套供電系統(tǒng)不僅可以滿足時速350公里的需求，在時速390公里下的性能也都是非常穩(wěn)定的。
　　
　　安全，京津城際值得信賴
　　
　　在張曙光這樣的專業(yè)人士看來，交通工具是否安全可以從三個方面衡量：設(shè)備系統(tǒng)本身的可靠性如何；系統(tǒng)防護外來干擾和侵害的能力如何；管理系統(tǒng)的規(guī)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(shè)備系統(tǒng)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(jù)大量試驗的結(jié)果測算，京津城際列車時速達到394公里時的脫軌系數(shù)(列車的安全重要參數(shù)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(shù)，旅客綜合的舒適度指標也都在優(yōu)良的范圍。在高速運行中的安全問題上，設(shè)備本身至少還有30％的安全參數(shù)余量，即車輛的安全設(shè)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(shù)(CTCS3D)可以做到列車最小間隔為3分鐘，而現(xiàn)在運營的間隔標準設(shè)定為5分鐘，這又預留了很大的安全空間。
　　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(tǒng)：“任何一個故障出現(xiàn)后，系統(tǒng)首先會進行判斷這會不會影響安全。如果系統(tǒng)判斷可能發(fā)生危險或系統(tǒng)判別不清楚時，系統(tǒng)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?！?br/>　　對于防范外來干擾方面，京津城際基本采用了全線高架，實行全線視頻監(jiān)控、全線24小時移動式巡邏檢查。此外，京津城際還全線設(shè)置了風、霧、雨、雪、地震等自然災害報警系統(tǒng)。當這些災害出現(xiàn)時，系統(tǒng)會根據(jù)它們等級的不同，采取報警、限速，甚至停運的措施。
　　用張曙光的話說，就是“即使大霧造成機場和高速公路關(guān)閉，京津城際仍能安全高效地運行”。
　　而即使安全保障已經(jīng)如此眾多，在每天清晨開行首趟列車之前，管理部門還是會首先開行等速、空載的檢查列車，“為乘客安全增加最后一道保障”。
　　關(guān)于鐵路管理理念，記者在采訪中了解到，京津城際管理部門專門制定規(guī)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?cè)藛T中選拔170多名司機進行培訓，最后從中優(yōu)選70人而產(chǎn)生的。
　　而在駕駛的具體細節(jié)當中，“設(shè)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秒鐘就要踩下腳踏板，如果逾時不踩的話，控制系統(tǒng)會自動判定司機可能開小差或睡著了，便會發(fā)出警報，在警報中再不采取措施的話，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(zhuǎn)彎和進站時，采取‘眼看、手指、口呼’的操作方式，這樣可以保證其在半小時內(nèi)保持一個良好的駕駛狀態(tài)，形成良好的人機結(jié)合?！?br/>　　
　　綠色，京津城際“本色”
　　
　　我國是一個能源比較匱乏的國家，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)迫在眉睫。
　　張曙光給記者算了一筆賬：波音747飛機功率約為16萬千瓦，定員300人，平均每人能耗約400～500千瓦；磁懸浮啟動功率5萬千瓦，運行的持續(xù)功率為3萬千瓦，定員為400多人，平均每人70多千瓦左右；一般小轎車功率為140千瓦左右，按坐兩人計算，每人平均也為70多千瓦；高速列車的功率約8800千瓦，定員為550多人，人均15千瓦左右，即跑一個小時花大約15度電，北京到天津每人只需耗費7度左右的電，“高速鐵路在能耗上是非常節(jié)能的”。
　　此外，記者在采訪中獲悉，京津城際除了零排放以外，其在高速列車和軌道技術(shù)方面，也采取了綜合治理：
　　車上的污物零排放；車廂內(nèi)裝飾材料的阻燃型和污染度都達到了歐洲的標準。此外，在建設(shè)用地方面，由于采用高架的方式，每公里京津城際鐵路的建設(shè)即可節(jié)約45畝左右的土地。
　　
　　京津城際的投資額為多少，投資中主要分為哪幾塊，市場融資的比例有多大?
　　京津城際的國家投資為200億，其中北京的征地拆遷費用花費了近100個億，真正用于建設(shè)的只有100個億左右，全長120公里，平均每公里造價即可算出。
　　這100個億當中，大約80％～85％是線路的基礎(chǔ)設(shè)施，如橋梁等；大約8％～10％是供電和信號系統(tǒng)，剩下的5％左右用于購買列車。
　　關(guān)于融資方面，最初的數(shù)據(jù)為，鐵道部(42％的股份)占大頭，再加上北京市(16％)、中海油(16％)、天津市(26％)這三家，四家聯(lián)合成立了股份制公司。
　　
　　京津城際運營后贏利的預期是否會考慮?受益的主體主要有哪些呢?
　　現(xiàn)在票價剛剛實行，在試運營的一年中，我們將根據(jù)開行量和票價來進行測算，目前還很難說。不過高速鐵路還是相對廉價的，要考慮老百姓能夠承受的出行成本，因此會考慮到老百姓的承受能力。最終是要從市場規(guī)律的角度加以考慮，我們希望有所贏利。
　　在受益主體方面，老百姓是最大受益者。此外，投資者也是受益者。
　　
　　從2003年我國提出高速列車的引進、消化、再吸收問題，到如今擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速列車，請問在這個過程中是如何處理好引進和自主創(chuàng)新之間關(guān)系的?
　　高速鐵路不是在一個國家產(chǎn)生和發(fā)展的，是在幾個發(fā)達國家之間相互學習、借鑒中產(chǎn)生并完善的，它本身就是一個學習借鑒的產(chǎn)物。
　　一個高速列車的零部件大約有45000個，需要直接配套的工廠大約有100多家，涉及冶金、金屬加工、電子、電力、通信、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、人機工程學等一系列工程領(lǐng)域。中國在2004年之后，社會的發(fā)展已經(jīng)呼喚高速鐵路了，而我們當時沒有那個技術(shù)，如果完全自己來做，需要至少20年的時間。同時，高速鐵路在世界上已經(jīng)非常成熟，很多技術(shù)已經(jīng)過了專利期。如果中國選擇走技術(shù)開放這條路的話，我們可以不走獨木橋，選擇的余地非常大。這就是利用后發(fā)優(yōu)勢，快速地適應中國高速鐵路建設(shè)高潮的需要。前不久來考察的日本專家看了中國的高鐵之后表示：“中國的高速鐵路技術(shù)已經(jīng)超過日本”，“做夢也沒想到只用了這么短的時間”。
　　國家對于京津城際鐵路的提法是自主創(chuàng)新，在我國對自主創(chuàng)新有一個定義：自主創(chuàng)新有三個途徑，其一，原始創(chuàng)新；其二，集成創(chuàng)新；其三，消化吸收再創(chuàng)新。這三種方式都是自主創(chuàng)新，只是方法手段不同。
　　在一個技術(shù)體系當中，三種創(chuàng)新的方式不一定是截然分開的。即在一個部分中，哪種方法來得最經(jīng)濟、最快捷，就采用哪種方法。此次京津城際建設(shè)中，有很多是屬于我們的原始創(chuàng)新，如線路設(shè)計、3.3米的寬車體等。買幾個國外的部件并不妨礙整套系統(tǒng)的自主創(chuàng)新。自主創(chuàng)新的核心有三條：第一，自主；第二，方法和手段靈活多變；第三，目標是為了創(chuàng)新，要做世界領(lǐng)先。
　　對于國產(chǎn)化率多少，其實是用一種經(jīng)濟的指標來量化考核自主到什么程度。京津城際的高速列車國產(chǎn)化率為85％，其余的15％主要是一些非核心的部件，如車輪、車軸等。這些部件在國際市場上價格也相對便宜，并不會受制于人。
　　關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)問題，其實要看這個技術(shù)我們是否是獨有者。雖然我們的高速鐵路中有一些是跟國外聯(lián)合設(shè)計的，但設(shè)計出來的專利是我們的，系統(tǒng)的知識產(chǎn)權(quán)是我們自有的。
　　
　　京津城際的開通有何重大意義?
　　京津城際鐵路的開通，毫無疑問地成為了中國鐵路發(fā)展史上的一個里程碑。這其中具有兩個含義：其一，從技術(shù)上講，京津城際的運營，表明中國鐵路的成套裝備跨入了世界前沿。其二，它拉開了中國高速鐵路建設(shè)和運營的序幕，對中國經(jīng)濟社會具有一個很大的影響。從外部來看，日本新干線對其經(jīng)濟發(fā)展起到了催化劑的作用。我們預計，中國高速鐵路對經(jīng)濟的影向可能比日本要來得大。
　　
　　城際鐵路對區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展會帶來哪些顯著的影響?
　　經(jīng)濟學有個基本原理，隨著交通的發(fā)達，會帶來兩個經(jīng)濟現(xiàn)象：其一，人們交易的范圍半徑會逐步擴大，交易范圍的擴大會直接促進經(jīng)濟的發(fā)展。其二，當交通工具速度提高后，會大大降低人們的交易成本，而這也會大大促進經(jīng)濟的發(fā)展。高鐵開通之后，就會給京津帶來“同城效應”，人們可以選擇在兩個城市進行工作和生活。京津城際開通了之后，天津的房價至少漲了50％，武清的房價漲了100％，濱海新區(qū)的房價已經(jīng)賣到1萬多元／平方米。
　　
　　高速鐵路建成后，會對我國的航空和公路兩大行業(yè)帶來什么影響?
　　未來的高速鐵路運行區(qū)間大約在1000公里左右。我國人口較多，經(jīng)濟發(fā)展不平衡，需求也存在不平衡。預計在京滬高鐵通車之后，鐵路和航空業(yè)會出現(xiàn)兩旺的可能，但鐵路的增長會更快一些。兩行業(yè)是互補的關(guān)系，不存在相互取代的問題。
　　但路程在三四百公里以上的公路運輸可能會受到高鐵的影響。主要原因是燃油價格過高和安全性。因此，今后高速鐵路將在中長途運輸方面發(fā)揮優(yōu)勢，而短途和市郊運輸?shù)膬?yōu)勢將由公路主