“中國(guó)速度”的魅力

　　記得30年前，剛開始改革開放時(shí)，我們常說“日本速度”，這里的速度是指日本的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和高速鐵路的列車運(yùn)行速度。上世紀(jì)90年代我們又說“深圳速度”，是指深圳的城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，后來全國(guó)城市發(fā)展都追求“深圳速度”。現(xiàn)在我們開始說“中國(guó)速度”，指中國(guó)城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、科技發(fā)展速度和中國(guó)的高速鐵路列車運(yùn)行速度。這里讓我們一起回顧一下“中國(guó)速度”之一——高速鐵路的發(fā)展。
　　
　　“動(dòng)車組”的由來
　　
　　鐵路運(yùn)輸主要有三大運(yùn)營(yíng)參數(shù)，即運(yùn)量O、軸重P和速度V。對(duì)于鐵路列車行車速度，當(dāng)今世界E分檔一般定為：時(shí)速100～120公里稱為常速；時(shí)速120～160公里稱為中速；時(shí)速160～200公里稱為準(zhǔn)高速或快速；時(shí)速200～400公里稱為高速；時(shí)速400公里以上稱為特高速。
　　鐵路列車是因機(jī)車的主動(dòng)輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)鋼軌產(chǎn)生向后的摩擦力，同時(shí)由于作用力與反作用力原理，鋼軌對(duì)車輪產(chǎn)生向前的摩擦力而向前行駛的。一列火車只有火車頭的車輪是主動(dòng)輪，其下邊的鋼軌表面提供向前的摩擦力使整個(gè)列車向前運(yùn)行，稱為牽引力。所有車廂下的車輪都是被動(dòng)輪，下邊鋼軌表面產(chǎn)生向后的摩擦力。即僅幾個(gè)主動(dòng)輪的向前摩擦力克服眾多的被動(dòng)輪向后摩擦阻力后，列車才能向前運(yùn)行。為了提高列車速度，需要增加動(dòng)輪，目前世界高速列車動(dòng)力(動(dòng)輪布置)方式分為集中動(dòng)力方式和分散動(dòng)力方式：比如列車的前后各有一個(gè)機(jī)車頭，中間車廂下均沒有動(dòng)輪，稱為集中動(dòng)力；中國(guó)的高鐵為分散動(dòng)力方式，一般編組為8節(jié)車輛，4節(jié)動(dòng)車(主動(dòng)輪)，4節(jié)非動(dòng)車(被動(dòng)輪)，相當(dāng)于1、3、5、7節(jié)是“車頭”，2、4、6、8節(jié)為車廂，每?jī)晒?jié)車一個(gè)動(dòng)車，故稱為動(dòng)車組，從外形看沒有區(qū)別，但下邊走行結(jié)構(gòu)不同，細(xì)心的旅客在車輛內(nèi)部可以看出微小區(qū)別：相鄰兩節(jié)車廂內(nèi)部略有不同。
　　
　　高鐵最經(jīng)濟(jì)速度
　　
　　一般普通鐵路的速度是每小時(shí)80公里左右，這時(shí)的主要阻力是被動(dòng)輪和鋼軌之間的摩擦阻力，克服這一阻力將速度提高到時(shí)速160公里不算難事，在這樣的行車速度下空氣阻力還不大；當(dāng)速度從每小時(shí)160公里提高到200公里時(shí)，因?yàn)樗俣纫呀?jīng)很高，動(dòng)輪需要更高速的旋轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生粘著牽引力，加之輪軌之間容易打滑，這時(shí)提高一點(diǎn)速度都需要消耗很大的能量：當(dāng)速度從每小時(shí)200公里提高到350公里時(shí)，這時(shí)除了克服被動(dòng)輪的摩擦阻力外，還要克服不可忽視的空氣阻力，要提高速度會(huì)消耗太多的能量，盡管將車頭做成流線型以減少空氣阻力，然而實(shí)際上速度超過每小時(shí)300公里是不經(jīng)濟(jì)的，專家認(rèn)為輪軌接觸式的高速鐵路最高經(jīng)濟(jì)速度是每小時(shí)270公里。為了進(jìn)一步提高速度，必須取消輪軌摩擦力，即采用懸浮鐵路，磁懸浮鐵路與傳統(tǒng)鐵路有著截然不同的區(qū)別和特點(diǎn)，在傳統(tǒng)鐵路上運(yùn)行的列車，是靠機(jī)車作為牽引動(dòng)力，以鋼軌和輪緣作為運(yùn)行導(dǎo)向設(shè)備，由鐵路線路承受壓力，借助車輪沿鋼軌滾動(dòng)前進(jìn)的，而在磁懸浮鐵路上運(yùn)行的列車，是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力或排斥力將車輛托起，使整個(gè)列車懸浮在線路上，利用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向，并利用直線電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成推進(jìn)力推動(dòng)列車前進(jìn)的，與傳統(tǒng)鐵路相比，磁懸浮鐵路由于消除了輪軌之間的接觸，因而無摩擦阻力，線路垂直負(fù)荷小，適于高速運(yùn)行，時(shí)速可達(dá)500公里。懸浮鐵路取消了摩擦阻力，由于還有空氣阻力，只能達(dá)到時(shí)速數(shù)百公里，空氣阻力和速度的三次方成正比關(guān)系，要再提高速度就得取消空氣阻力，所以有人設(shè)想，在管道內(nèi)利用真空原理，設(shè)計(jì)一種真空磁墊列車，最高時(shí)速將達(dá)2萬多公里!如果真是這樣的話，從青島到濟(jì)南乘坐真空管道磁墊列車，只需要1分鐘，從最東部上海到最西部國(guó)界需要1刻鐘，繞地球轉(zhuǎn)一圈需要2個(gè)小時(shí)。
　　中國(guó)上海陸家嘴到浦東機(jī)場(chǎng)有磁懸浮鐵路，并且是世界上惟一的投入運(yùn)營(yíng)的磁懸浮鐵路。磁懸浮鐵路列車并不是一起步就浮起，而是在達(dá)到一定速度時(shí)才浮起，所以也有車輪，在啟動(dòng)和制動(dòng)階段車輪接觸軌道運(yùn)行，在運(yùn)行階段浮起運(yùn)行。日本、法國(guó)、德國(guó)等研制的磁懸浮鐵路，以直線電機(jī)作為動(dòng)力推動(dòng)列車前進(jìn)，其試驗(yàn)速度達(dá)517公里。這種列車基本上無噪音、無污染，能源消耗低。
　　
　　中國(guó)高鐵將超越法國(guó)
　　
　　近年，中國(guó)高速鐵路技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了準(zhǔn)高速、提速、客運(yùn)專線、高速鐵路等發(fā)展階段。一開始首先進(jìn)行準(zhǔn)高速鐵路的研究，以奠定高速鐵路的基礎(chǔ)。1994年中國(guó)自行設(shè)計(jì)、施工建設(shè)的第一條時(shí)速達(dá)160公里的新型鐵路一準(zhǔn)高速鐵路，試驗(yàn)最高時(shí)速達(dá)到174公里。1995年到2000年在既有線上進(jìn)行了大量的普遍的提速，達(dá)到每小時(shí)200公里左右。之后開始了客運(yùn)專線的研究，2002年秦沈客運(yùn)專線，綜合試驗(yàn)中創(chuàng)造了321.5公里／小時(shí)的試驗(yàn)速度。在此基礎(chǔ)上向高速鐵路進(jìn)軍，2009年在京津城際鐵路上創(chuàng)造了時(shí)速370公里的紀(jì)錄。2009年12月開通運(yùn)營(yíng)的武廣高鐵，是世界上一次性建設(shè)里程最長(zhǎng)的高速鐵路，全長(zhǎng)1068.6公里，試運(yùn)行時(shí)曾創(chuàng)下294.2公里的時(shí)速紀(jì)錄。2010年9月，滬杭高鐵試運(yùn)行最高時(shí)速達(dá)到416.6公里。12月3日，中國(guó)新一代高速列車在京滬高鐵跑出486.1公里的最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速。速度一次次刷新，這是中國(guó)高速鐵路飛速發(fā)展的又一重要見證，也是中國(guó)高速鐵路技術(shù)創(chuàng)新不斷取得新成績(jī)、成功實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)世界高速鐵路發(fā)展潮流的重要標(biāo)志之一。
　　1964年10月1日，世界上第一條高速鐵路——日本的東海道新干線投入運(yùn)營(yíng)，時(shí)速達(dá)到210公里。之后，法國(guó)在1981年建成了它的第一條高速鐵路TGV東南線，列車時(shí)速達(dá)到270公里。后來又建成了TGV大西洋線，時(shí)速達(dá)到300公里?，F(xiàn)在法國(guó)高速鐵路技術(shù)超過了日本。談到交通就會(huì)談到“網(wǎng)”字，中國(guó)高鐵將在全國(guó)省會(huì)城市、重要地區(qū)級(jí)城市修建高鐵，形成高速鐵路網(wǎng)。從規(guī)模和運(yùn)營(yíng)速度以及發(fā)展趨勢(shì)來看，中國(guó)高鐵將超過法國(guó)，居世界領(lǐng)先地位，中國(guó)即將是世界高速鐵路速度最快、規(guī)模最大、延長(zhǎng)公里最長(zhǎng)、乘客最多、效益最好的國(guó)家，且中國(guó)高鐵技術(shù)將走向國(guó)外，走向世界。
　　世界各國(guó)高速鐵路都有特殊的專用名稱；日本原來普通鐵路規(guī)矩是1000mm，高鐵是1435mm，所以叫新干線；法國(guó)高鐵叫TGV；德國(guó)叫ICE；英國(guó)叫APT模式；中國(guó)高鐵叫和諧號(hào)。
　　高速鐵路是多種專業(yè)先進(jìn)技術(shù)的集成，是綜合性高新技術(shù)，包括機(jī)車車輛、通訊信號(hào)、橋梁、路基、隧道、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等專業(yè)，高鐵的高速發(fā)展將帶動(dòng)科技巨大進(jìn)步，帶動(dòng)各個(gè)產(chǎn)業(yè)飛快發(fā)展，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)上更高臺(tái)階。如主要關(guān)鍵部件在青島生產(chǎn)的南車青島四方股份，在準(zhǔn)高速、提速、客專和動(dòng)車組機(jī)車車輛的研究和生產(chǎn)中，起到了極大的作用，南車青島四方股份生產(chǎn)的高速列車遍及全國(guó)各地，并向國(guó)外進(jìn)軍。再如通訊信號(hào)和自動(dòng)化技術(shù)，在高速鐵路中也發(fā)揮了很大的作用，高速列車實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化無人駕駛技術(shù)。
　　
　　行程85-1058公里高鐵最劃算
　　
　　從旅客送達(dá)時(shí)間的比較，高鐵有其適用距離。中長(zhǎng)途旅客選乘交通運(yùn)輸工具首要考慮的是消耗的旅行總時(shí)間，即旅客從甲地到乙地的“門到門”的時(shí)間。由居民點(diǎn)到火車站或長(zhǎng)途汽車站平均需0.5小時(shí)，到機(jī)場(chǎng)需1小時(shí)；檢票、托運(yùn)或提取行李、以及等候所需的時(shí)間，鐵路為0.5小時(shí)，長(zhǎng)途汽車為0.25小時(shí)，飛機(jī)為1.5小時(shí)；乘坐小轎車出發(fā)或到達(dá)的市內(nèi)走行時(shí)間為0.4小時(shí)；每小時(shí)的平均運(yùn)行速度，高速公路為100公里，高速鐵路為240公里，飛機(jī)為750公里。在旅行時(shí)間方面，其他交通運(yùn)輸工具與鐵路相比，通過副央旅行距離的計(jì)算可知i如果乘坐高速列車，行程在85公里以上時(shí)比乘長(zhǎng)途汽車快，在205公里以上時(shí)比乘小轎車快，在1058公里以內(nèi)時(shí)比乘飛機(jī)快，也即行程在85～1058公里范圍內(nèi)，乘坐高速列車比乘坐其他交通工具節(jié)省時(shí)間。另外高鐵的安全性、舒適度和時(shí)間準(zhǔn)確性都比較