奔馳中的中國高鐵

周偉

一說到乘坐高鐵，你的第一感覺是不是便捷、舒適？你可以從12306訂票，用身份證或刷臉進站，不受天氣影響準時出發；坐在寬敞、平穩的高鐵上，除了感受飛馳的樂趣，你還可以上網辦公、用手機訂餐等。高鐵具有輸送能力大、速度快、安全性高、正點率高、占用土地資源少、能耗低、環境污染小、全天候運行等特點，在交通運輸體系中扮演的角色日益突出，成為世界鐵路發展的主要方向。

智能高鐵中的黑科技

自中國第一條高速鐵路——京津城際鐵路2008年開通以來，到2023年底，中國高鐵運營里程已突破4.5萬千米，居世界第一。中國高鐵創造了世界上運營里程最長、速度最高、場景最豐富等多項“世界第一”。

2019年12月30日，世界上第一條智能化高速鐵路——京張高鐵全線通車，開啟了世界鐵路發展的新篇章。

智能京張高鐵不是簡單的智能化動車組在運行，而是從施工建造、系列裝備到鐵路運營全過程的智能化。

系統集成了智能復合傳感器、車地信息實時傳輸、大數據挖掘與分析、自動化控制、信息智能處理、故障預測與健康管理等技術，實現了智能化感知、診斷與決策。

安裝有2718個傳感器，智能服務、安全監測，就像醫生一樣隨時為動車組體檢，保障運行安全。

具有強大的適應能力，可以在高溫40 ℃至高寒-40 ℃正常使用，能夠在30‰（鐵路的坡度以千分比[‰]作為顯示坡度的參考值）坡道上牽引或制動兩方面自如運行。

全面提高綠色環保性能，節水10%，噪聲降低1至2 分貝，車體內裝材料可回收率達75%，可降解材料占比50%；采用氣動優化設計及減阻技術，在“重量-阻力-動力”等多目標節能匹配技術上，與CR400BF動車組相比全列綜合減重約7噸，氣動阻力降低了3.5%，實現綜合節能7%；利用智能環境感知調節技術，提升旅客乘坐舒適度。

創新性設置了具有雙向充電功能的動力電池系統，具備應急自走行能力。當接觸網故障停電時，智能動車組不依靠高壓供電系統，也能夠以30千米/小時的速度行駛20千米，具備在高鐵線路任何區間應急走行至附近車站的能力。

將監測報警數據接入鐵路數據服務平臺，對高鐵沿線風、雨、雪、地震、滑坡和異物侵限進行綜合檢測、報警和處置。

在學習中創新

中國鐵路在1997年至2007年進行了六次大面積提速，研發出一批國產動車組，有“中華之星”“中原之星”“先鋒號”“神州號”等一批高速列車。

2002年后，中國提出“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”方針，決定引進高鐵技術，確定動車組“引進少量原裝、國內散件組裝和國內生產”的項目運作模式?！昂椭C號”系列動車組從不同國家引進了技術，其中CRH1型是加拿大技術，CRH2型是日本聯合體技術，CRH3型是德國技術，CRH5型是法國技術。不同的技術平臺有不同的優勢，也存在一些問題，為運營、操縱和維護帶來不便，比如要學習不同車型的操縱方法，也要準備各種車型的配件，出現故障也只能用同種車輛救援。為了解決這些問題，中國通過幾年“引進、消化、吸收、再創新”的方式不斷探索，研發出中國標準動車組。

2017年6月25日，中國標準動車組被命名為“復興號”，在京滬高速鐵路上線運營。這是我國自主設計、具有自主知識產權的高速動車組，形成了標準化高速動車組平臺。2017年9月21日，“復興號”動車組在京滬高速鐵路實現時速350千米商業運營，成為世界高鐵運營新的里程碑，目前已經形成涵蓋時速160千米至350千米速度等級的“復興號”系列化動車組。

與“和諧號”相比，“復興號”有哪些優勢？

1.“復興號”的設計壽命為30年，“和諧號”為20年。

2. 全新低阻力流線型頭型和車體平順化設計，車型線條更優雅，列車阻力比“和諧號”動車組降了7.5%～12.3% ，人均百千米能耗下降約 17% 。

3. 智能化感知系統更多，全車2700余項監測點，為全方位、多維度列車故障診斷和維修提供支持。

4. 座椅間距寬敞，車內全覆蓋Wi-Fi，座椅前后均有220V插座，座椅上方有亮度和色溫可調節的閱讀燈。

5. 大量采用中國標準，在254項重要標準中，中國標準約占84%，不同廠家相同速度等級動車組能夠重聯運營。

未來交通模式

未來的軌道交通模式主要有智能高鐵、中低速磁浮列車、高溫超導磁浮列車和超高速真空管道技術。

智能高鐵

智能高鐵依然是未來最主要的大運量長途交通工具，其智能化在高鐵建造、裝備、運營全體系體現。時速可達400千米至600千米，特點是運量大、安全舒適、節能環保、全天候運行。但是當時速達600千米時，需要技術攻關，指定安全技術標準，解決能源過量消耗問題和運行中的噪聲問題。未來，鐵路建造可以智能設計、智能建造、無人施工、無人生產車輛等，高鐵可以無人駕駛、智能運營，旅客可以無感安檢、刷臉進站……

中低速磁浮列車

在城市樓群和空間架起軌道，編組的中低速磁浮列車可以悄無聲息地在城市上空、樓群中穿行。時速在200千米以下，可以解決城市內道路交通擁擠堵塞問題。特點是運量小、噪聲小、節省城市空間。

高溫超導磁浮列車

高溫超導磁浮列車就是利用高溫超導材料制成的超導磁體產生的磁場，與軌道上的磁鐵相互作用，使列車浮起和運行。預計最高時速可達800千米，特點是中等運量、節約能源、節省資源和土地（以橋代路建設）。

真空管道飛行技術

真空管道飛行技術就是制造封閉真空管道，管道車體運行時，將前方空氣抽成真空，采用電磁發射技術或高溫超導磁浮技術，將管道內車輛以1200～2400千米的時速發射出去。它的特點是超速運行、運量小。尚待研究解決的問題有車輛運行中的加速度過載會對人體產生傷害、空間狹小不夠舒適等。

知識鏈接 世界上第一列高鐵

1964年10月1日，世界第一條高速鐵路——日本東海道新干線開通運營，全長515千米，其中“光號”高速列車運行時速為210千米。此后，高速鐵路建設在法國、德國、西班牙、韓國、中國等多國取得了成功，快捷、方便、舒適的高速鐵路不僅支持了國家社會經濟的發展，而且豐富了鐵路的內涵。

知識鏈接

中國最早的鐵路與火車

1825年，英國建造了世界上第一條公共運營鐵路，這條鐵路全長約27千米，從斯托克頓到達靈頓。由于蒸汽機車使用煤或木頭為燃料，在行駛中經常能看到車的煙筒里冒出大量火星，所以被稱為“火車”。

1876年，中國出現了第一條營業性鐵路——長14.5千米的吳淞鐵路。這是英國怡和洋行擅自修建的，當時清政府嚴禁在中國修建鐵路。這條鐵路在運營了一年多后，清政府與英商幾經協商，以28.5萬兩白銀分3次交款，到1877年10月，清政府還清款項后贖回并立即拆毀。

1881年，為了方便運輸煤炭，清政府允許修建唐胥鐵路。唐胥鐵路自唐山喬家屯礦井起，行至胥各莊，并與蘆臺至胥各莊的運河銜接，全長9.7千米。

在唐山開平礦務局的工廠里，英籍工程師金達帶領工人用廢料器材建造了一臺軸式排列1-2-0式蒸汽機車，將其命名為“中國火箭號”，并在機車兩側的英文銘牌旁邊加裝一對黃銅龍飾，也稱“龍”號機車。

1881年6月9日，唐胥鐵路開始鋪軌，自此，拉開了中國自辦鐵路的序幕。