中國高速鐵路的技術(shù)特點

盧春芳

中國高速鐵路的技術(shù)特點

盧春芳

高速鐵路是現(xiàn)代高新技術(shù)的集成、鐵路現(xiàn)代化的標(biāo)志，具有安全、快速、正點、舒適、環(huán)保等諸多優(yōu)點。為了發(fā)展高速鐵路，長期以來中國鐵路做了大量的前期研究和論證工作。1992年，中國鐵道部在《鐵路今后十年和“八五”科技發(fā)展綱要》中，首次提出發(fā)展高速客運的目標(biāo)，并于當(dāng)年啟動“京滬高速鐵路預(yù)可行性研究”，標(biāo)志著中國高速鐵路工程正式啟動。1994年廣深線成功實施時速160 km的提速改造，1997年起中國連續(xù)6次對既有線進(jìn)行大面積提速，2002年中國自主設(shè)計、施工的時速200 km的秦沈客運專線建成投產(chǎn)，同年“中華之星”動車組創(chuàng)造了321.5 km/h的試驗速度，為中國高鐵的發(fā)展奠定了重要的理論和實踐基礎(chǔ)。

2004年以來，在黨中央、國務(wù)院的領(lǐng)導(dǎo)下，在社會各界特別是科技界的大力支持下，中國鐵路穩(wěn)步實施《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，快速推進(jìn)以“四縱四橫”快速客運網(wǎng)為主骨架的高速鐵路建設(shè)，大力推行原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，加強(qiáng)自主創(chuàng)新力度，僅用短短十多年時間走完了國外高鐵 50年的發(fā)展歷程，走出了一條具有中國特色的高速鐵路發(fā)展之路，形成了在世界上獨具優(yōu)勢的顯著特點：技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、性價比高。

目前，中國是世界上高速鐵路規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的國家。據(jù)國際鐵路聯(lián)盟（UIC）統(tǒng)計，截至2014年，全世界有 15個國家和地區(qū)運營高速鐵路，總里程約2.78萬km。中國高鐵運營里程達(dá)1.6萬km，約占全世界高鐵總里程的60%。

1 中國高鐵技術(shù)先進(jìn)

中國高鐵技術(shù)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在運營速度高、建設(shè)環(huán)境復(fù)雜、運營場景多樣、與國外高鐵技術(shù)兼容性強(qiáng)等4個方面。

1.1 運營速度高

2008年以來，中國先后建成了京津、京滬、哈大等一批設(shè)計時速350 km的高速鐵路，開通運營里程超過8000 km，而國外高速鐵路設(shè)計時速達(dá)到350 km的線路很少。中國鐵路通過在高速列車、線路工程、列控系統(tǒng)和牽引供電等領(lǐng)域大力開展技術(shù)創(chuàng)新，形成了多項先進(jìn)技術(shù)和裝備，為高鐵的高速運營提供了有力支撐。

1.1.1 掌握了高速動車組技術(shù)

21世紀(jì)初，中國鐵路自主研制了“中華之星”“先鋒”等動車組，為高速動車組的自主創(chuàng)新奠定了堅實的人才基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。到2004年，經(jīng)過5次大面積提速，中國鐵路客運機(jī)車車輛基本上處于160 km/h速度級，無法滿足人們便利舒適出行的需求。2004年以來，根據(jù)國務(wù)院“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)，打造中國品牌”的指導(dǎo)方針，大力推進(jìn)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。攻克了高速轉(zhuǎn)向架、牽引控制系統(tǒng)、高速制動、列車網(wǎng)絡(luò)、車體制造等九大核心技術(shù)難題，受電弓、塞拉門等十大配套技術(shù)，成功研制了時速350，250 km兩種速度等級的高速動車組。2010年12月3日，新一代“和諧號”動車組 CRH380AL在京滬高速鐵路棗莊至蚌埠間的試驗段創(chuàng)造了時速 486.1 km運營列車試驗速度新紀(jì)錄。截至 2014年底，中國動車組總保有量達(dá)1700多組，累計運營里程約20億km。

1）掌握了動車組系統(tǒng)集成技術(shù)。2004年技術(shù)引進(jìn)前，中國動車組在空氣動力學(xué)應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、舒適性技術(shù)方面積累較少，各系統(tǒng)間的接口關(guān)系研究和整車系統(tǒng)的集成能力較為薄弱。經(jīng)過動車組技術(shù)引進(jìn)后大量試驗和運營經(jīng)驗總結(jié)，中國動車組系統(tǒng)集成能力得到極大提升，掌握了動車組車體、轉(zhuǎn)向架、牽引傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等元素的合理匹配和優(yōu)化。

2）掌握了高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)。中國鐵路從 20世紀(jì)90年代中期開始研制高速轉(zhuǎn)向架，但在速度等級、減重手段以及可靠性和安全性方面與國外先進(jìn)轉(zhuǎn)向架存在明顯差距，沒有實際運營（特別是250 km/h以上）的經(jīng)驗。動車組先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)后，通過科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，中國鐵路成功掌握了高速轉(zhuǎn)向架的設(shè)計、制造技術(shù)，并解決了轉(zhuǎn)向架輕量化、懸掛技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)、牽引電動機(jī)懸掛等關(guān)鍵問題。

3）掌握了牽引傳動控制技術(shù)。2004年技術(shù)引進(jìn)前，中國鐵路的牽引控制技術(shù)比較落后，控制精度和穩(wěn)定性無法滿足動車組長期高速運行的安全性和舒適性要求。通過技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，中國鐵路掌握了動車組先進(jìn)的變流器設(shè)計理念和控制技術(shù)，使得控制效果和穩(wěn)定性有了極大的提升；對主變流器與輔助變流器進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計，國產(chǎn)牽引變流器形成模塊化、系列化和小型化。

4）掌握了高速制動技術(shù)。高速列車的制動系統(tǒng)是實現(xiàn)列車高速、安全運行的保障，必須解決列車動能的快速轉(zhuǎn)換和消耗問題，并使高速列車可靠地制?；蚪邓?。經(jīng)過技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，中國鐵路不僅解決了動車組運用中出現(xiàn)的制動問題，使引進(jìn)動車組更加適應(yīng)中國運用環(huán)境和運用條件，而且掌握了基礎(chǔ)制動、空電復(fù)合制動、防滑控制等先進(jìn)技術(shù)。

5）掌握了車體核心技術(shù)。高速列車車體在運行過程中，需要承受各種設(shè)備載荷及縱向和橫向沖擊載荷作用。因此車體須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，但以中國原有技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計經(jīng)驗很難實現(xiàn)。通過技術(shù)引進(jìn)、聯(lián)合設(shè)計，中國鐵路掌握了流線形車體結(jié)構(gòu)和輕量化設(shè)計技術(shù)，突破了鋁合金車體焊接和車體、車窗的整體加工等制造技術(shù)，完善了車體密封隔音技術(shù)和防火安全技術(shù)，保證了列車運行安全性和舒適度。

6）掌握了列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是高速動車組的神經(jīng)中樞，負(fù)責(zé)完成列車的運行控制、監(jiān)視、診斷功能，是高速動車組的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。中國鐵路應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)湓O(shè)計技術(shù)、網(wǎng)關(guān)設(shè)計制造技術(shù)、列車及車輛級通訊協(xié)議，實現(xiàn)了對牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)的控制和監(jiān)視診斷。應(yīng)用高速列車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實現(xiàn)了對高速動車組動態(tài)跟蹤監(jiān)控、故障確認(rèn)、故障應(yīng)急指揮等功能;遠(yuǎn)程監(jiān)測數(shù)據(jù)為動車組的故障判斷和檢修提供有力的依據(jù)，解決動車組大量開行后面臨的運營經(jīng)驗少、檢修難度大、磨合期故障多等現(xiàn)實問題。

目前，中國鐵路總公司正在加快推進(jìn)時速350、250 km中國標(biāo)準(zhǔn)動車組研制工作，實現(xiàn)核心技術(shù)自主化和自主知識產(chǎn)權(quán)，逐步形成中國標(biāo)準(zhǔn)動車組系列化產(chǎn)品。

1.1.2 攻克了高鐵工程建設(shè)技術(shù)

為了保證高速列車運行的高速、安全、舒適，高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)保持高性能、高平順、高穩(wěn)定。中國幅員遼闊，地質(zhì)及氣候條件復(fù)雜多樣，修建高速鐵路面臨的困難比任何一個國家都要多。而且在建設(shè)高速鐵路之初，中國鐵路還面臨著技術(shù)儲備不足、人才極度匾乏、無高速鐵路管理經(jīng)驗等難題。依靠技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，中國鐵路在軌道及空間線形、路基、橋梁、隧道等領(lǐng)域進(jìn)行了大量的試驗和科技攻關(guān)，解決了一系列工程建造難題。

1）攻克了高鐵軌道技術(shù)。由于直接承受動車組列車的荷載和沖擊，軌道結(jié)構(gòu)和幾何狀態(tài)直接影響高速列車運行安全性和旅客乘坐舒適性。高鐵軌道工程需要滿足高速度、高精度、高平順、高穩(wěn)定、少維修等要求，面臨材料、結(jié)構(gòu)、施工質(zhì)量、運營維護(hù)等許多問題。為此，中國鐵路研發(fā)了設(shè)計時速350 km高速鐵路無作軌道成套技術(shù)，大幅度提高了線路平順性，保證了列車運行的高速度，減少了線路維修的頻次；通過三網(wǎng)合一的精測網(wǎng)實現(xiàn)了軌道的精確鋪設(shè)，保證了高鐵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、維修的高精度；自主研發(fā)了高速鐵路用鋼軌、扣件、道岔和鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器等系列產(chǎn)品，滿足了線路高平順、高穩(wěn)定要求。

2）攻克了高鐵空間線形優(yōu)化技術(shù)。中國鐵路通過大量科研攻關(guān)和建設(shè)運營實踐，在高速鐵路空間線形方面實現(xiàn)了新突破，研究確定了不同速度等級高鐵線間距、最小曲線半徑、豎曲線半徑取值范圍、限制坡度、最小隧道斷面面積等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，滿足了不同類型線路的建設(shè)運營需求。

3）攻克了高鐵路基工程技術(shù)。中國建造高速鐵路需要跨越各種復(fù)雜地質(zhì)條件，路基工程將面對區(qū)域沉降、結(jié)構(gòu)之間的不均勻沉降、凍脹、防排水等問題，路基的穩(wěn)定性直接影響列車的高速、安全運行。中國高鐵將路基工程由傳統(tǒng)的“土石方”理念轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖Y(jié)構(gòu)物”進(jìn)行設(shè)計，形成了地基處理、路基填筑設(shè)計施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；采用樁基、換填、擠密、排水等復(fù)合地基處理技術(shù)；路基結(jié)構(gòu)采用優(yōu)質(zhì)填料分層壓實，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，確保高鐵路基長期穩(wěn)定和平順。

4）攻克了高鐵橋梁工程技術(shù)。為滿足高速度的要求，中國鐵路進(jìn)行了高鐵橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)選型、材料等方面的技術(shù)攻關(guān)，對橋梁的撓度、扭轉(zhuǎn)等進(jìn)行嚴(yán)格控制，將梁端轉(zhuǎn)角控制在千分之一以內(nèi)，確保了高速列車通過時，橋梁具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

5）攻克了高鐵隧道工程技術(shù)。由于隧道是一個半封閉空間，在高速運行條件下，列車進(jìn)人隧道及隧道中列車交會時將面臨壓力波的巨大變化，影響列車運行穩(wěn)定性和旅客乘坐舒適性。對此，中國鐵路通過采取特殊洞口結(jié)構(gòu)，增加隧道斷面，優(yōu)化斷面型式，有效降低了列車進(jìn)人隧道和會車時的壓力波，滿足了旅客舒適度的要求。

1.1.3 研發(fā)了高速列車運行控制系統(tǒng)

普速鐵路列車主要靠列車司機(jī)識別信號和線路狀況及周圍環(huán)境并操縱列車，而當(dāng)列車運行速度達(dá)到350 km/h（每秒前行近100 m）時，司機(jī)無法僅依靠辨認(rèn)地面信號機(jī)保證高速列車的安全駕駛，需要及時掌握列車當(dāng)前的運行速度、前車的速度、與前車之間的距離等大量信息，否則將危及行車安全。中國鐵路研發(fā)了分別滿足時速250、350 km的CTCS-2和CTCS-3級列控系統(tǒng)。車載信號取代地面信號機(jī)，由地面指揮系統(tǒng)向車載設(shè)備發(fā)布前方路況信息和限速信息，車載計算機(jī)接收并處理后自動生成列車運行速度控制曲線，監(jiān)控列車安全運行，最小追蹤間隔3 min。

1.1.4 研制了高鐵牽引供電系統(tǒng)

列車高速運行情況下，動車組受電弓如何從接觸網(wǎng)安全可靠獲取電流是保證動車組高速、安全運行的主要難題之一。通過技術(shù)攻關(guān)，中國鐵路研發(fā)建立了25 kN以上大張力接觸網(wǎng)系統(tǒng)，研發(fā)了電接觸性能良好的銅鎂合金接觸導(dǎo)線、滿足動車組重聯(lián)運行的雙弓受流技術(shù)；研發(fā)了特種接線 AT牽引變壓器、大載流量氣體絕緣開關(guān)柜等先進(jìn)裝備，集遠(yuǎn)程控制、保護(hù)、監(jiān)視、測量為一體的電力和牽引供電綜合自動化系統(tǒng)，滿足時速350 km動車組可靠受流和實時監(jiān)控監(jiān)測。

1.2 建設(shè)環(huán)境復(fù)雜

中國修建高鐵面臨的自然環(huán)境非常復(fù)雜，在世界上沒有成熟經(jīng)驗可借鑒。如東北冰天雪地，氣溫變化為－40℃～＋40℃；海南地處亞熱帶，溫?zé)岢睗?；西北黃土高原，存在大面積濕陷性黃土；東部河網(wǎng)密布，大量淤泥質(zhì)軟土，需要解決沉降、凍脹、復(fù)雜地質(zhì)隧道施工、深水大跨橋梁施工、風(fēng)沙和高溫脹軌6大特殊技術(shù)難題。

1.2.1 研究解決基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)沉降問題

高鐵建設(shè)面臨區(qū)域地面沉降，當(dāng)遇到軟土、濕陷性黃土、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)時，路基、橋梁工程還面臨結(jié)構(gòu)沉降、過渡段不均勻沉降等問題。針對區(qū)域地面沉降，采取穩(wěn)定地下水，橋梁、軌道設(shè)置調(diào)高部件等綜合措施，及時調(diào)整線路的平順度。針對軟土、巖溶等地質(zhì)，采用樁板、樁網(wǎng)及堆載預(yù)壓等新結(jié)構(gòu)、新工藝控制沉降；針對路基、橋梁、隧道下沉規(guī)律不同，通過在連接處設(shè)置過渡措施控制下沉差異。

2010年2月6日，鄭西高鐵開通運營，全長523 km，是首條修建在大面積濕陷性黃土地區(qū)的高速鐵路。2012年12月26日，京廣高鐵開通運營，是世界上干線最長的高速鐵路，全長2298 km，跨越溫帶、亞熱帶等多個氣候帶，穿越了長江、黃河、山區(qū)、平原等多種地理環(huán)境。

1.2.2 研究解決高寒地區(qū)路基凍脹問題

中國東北地區(qū)冬季寒冷，水凝結(jié)成冰后路基體積會膨脹，冰融化后體積會收縮，強(qiáng)度會降低，而高鐵是不允許出現(xiàn)超出厘米級的凍脹的。為控制路基凍脹，采用專門路基建筑材料，提高路基防凍能力，強(qiáng)化路基排水能力，降低地下水并采取封堵措施。

2012年12月1日，哈大高鐵開通運營，全長921 km，是世界上第一條新建高寒高速鐵路，在北緯 42°以北嚴(yán)寒地區(qū)修建，冬季最低溫度－40℃，溫差超過 80℃。高鐵技術(shù)裝備既要適應(yīng)冬季嚴(yán)寒，又要適應(yīng)夏季高溫，在這樣溫差條件下建設(shè)運營高速鐵路世界上是沒有的。哈大高鐵冬季凍脹值控制在5 mm左右，未對高鐵運行造成影響。

1.2.3 研究解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工問題

中國大陸總體呈北高南低，山脈丘陵眾多，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，高速鐵路隧道工程既面臨穿越山嶺、城市、水下等情況，也需要面臨黃土失陷、巖溶富水、軟土、沙土等復(fù)雜地質(zhì)條件，以及列車通過隧道口壓力波的巨大變化等問題。通過超前地質(zhì)預(yù)報、鉆探等綜合手段，獲取圍巖的準(zhǔn)確信息；通過“注漿封堵、加固地層”等方式，解決涌水突泥問題；通過疏排或封堵巖溶水，對溶腔進(jìn)行加固，以及在隧道內(nèi)修“隧中橋”等措施解決巖溶問題；通過預(yù)釋放應(yīng)力和特殊支護(hù)，解決高地應(yīng)力變形問題。

中國鐵路成功建設(shè)了大量復(fù)雜地質(zhì)隧道。如太行山隧道，穿越群山峻嶺，是中國最長的高鐵山嶺隧道（全長27.8 km）；獅子洋隧道，下穿河流，巖體松軟，是中國第一座過江高鐵隧道。

1.2.4 研究解決深水大跨橋梁施工問題

中國江河湖泊眾多，建設(shè)高鐵需要多次穿越長江、黃河等大江大河，也需要跨過公路、鐵路甚至高鐵等大型交通基礎(chǔ)設(shè)施，橋梁建設(shè)期間還要滿足下穿線路的正常通行、通航需求。中國鐵路創(chuàng)新了大跨度新結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)，研發(fā)了900 t提運架設(shè)備和大口徑鉆機(jī)、爬坡吊機(jī)等設(shè)備，成功解決了深水大跨橋梁施工難題。

武漢天興洲長江大橋是世界上設(shè)計時速250 km、主跨跨度最大（504 m）、設(shè)計荷載最高的公鐵兩用斜拉橋，獲27屆國際橋梁大會喬治·理查德森大獎。

南京大勝關(guān)長江大橋是六線鐵路橋，主跨 2 m×336 m，設(shè)計時速300 km，具有“大跨、高速、重載”的特點，獲29屆國際橋梁大會喬治·理查德森大獎、2015年度國際橋協(xié)杰出工程結(jié)構(gòu)獎。在建的滬通公鐵兩用長江大橋主跨達(dá)1092 m，成為中國乃至世界橋梁建造史上新的里程碑。

1.2.5 研究解決沙漠戈壁地區(qū)的風(fēng)沙問題

風(fēng)沙會對列車高速運行有很大影響。當(dāng)風(fēng)力較大時，直接影響高速列車受電弓從接觸網(wǎng)正常取電，引起設(shè)備故障；當(dāng)橫向風(fēng)力較大時，將對高速列車車體產(chǎn)生較大的側(cè)向力，嚴(yán)重時會導(dǎo)致高速列車脫軌甚至傾覆；風(fēng)沙還會在高鐵線路堆積，嚴(yán)重時會掩埋鋼軌。對此，中國鐵路采取了多種技術(shù)措施，包括：采用防風(fēng)墻等工程措施降低風(fēng)沙對列車的影響，針對不同風(fēng)速對高速列車規(guī)定限速運行或停止運行的行車辦法，研制防風(fēng)沙列車等，有效解決了風(fēng)沙問題。

2014年 12月 26日，蘭新高鐵開通運營，全長1776 km，是首條修建在沙漠戈壁地區(qū)的高速鐵路。

1.2.6 研究解決高溫脹軌問題

中國高鐵全部采用無縫線路。京滬高鐵（1318 km）沒有一個軌縫，無縫線路面臨強(qiáng)大的溫度力。為避免高溫脹軌影響行車，研究采用了高強(qiáng)度的鋼軌，能承受較大的溫度力；采用高標(biāo)準(zhǔn)高速鐵路扣件、道岔、無作軌道等新產(chǎn)品、新技術(shù)，通過強(qiáng)大的線路阻力來鎖定軌道，限制鋼軌的自由伸縮；通過合理確定鎖定溫度，施工中采取合理工藝，運營過程中開展定期巡檢等手段，確保道床和鋼軌的受力均勻、不產(chǎn)生突變。

1.3 運營場景多樣

中國高鐵規(guī)模大、動車組運行時間長。如京滬高鐵1318 km、運行時間超過4 h；京廣高鐵2298 km、運行時間8 h；哈爾濱到上海2421 km、運行時間超過12 h。而國外高鐵運行時間一般2～3 h。同時，高鐵穿越了多個氣候帶，給高鐵運營管理帶來諸多挑戰(zhàn)。中國鐵路通過建立高鐵試驗考核體系、構(gòu)建動車組維修保障體系、創(chuàng)新高鐵養(yǎng)護(hù)維修模式，確保各種設(shè)備、設(shè)施狀態(tài)良好，以適應(yīng)高速列車長距離持續(xù)高速運行的要求。

1.3.1 建立高鐵試驗考核體系

中國高速動車組在正式上道運行前，要經(jīng)過嚴(yán)格的上道試驗和試用考核，全新型高速動車組要經(jīng)過60萬km和1年的上道運用考核，對動車組關(guān)鍵部件進(jìn)行重大改進(jìn)后，還要再增加30萬km的運用考核，比國外高速動車組新產(chǎn)品的試驗考核更加嚴(yán)格（如德國新ICE列車在正式運行前試驗考核 25萬 km）。中國高鐵在開通運營前，要經(jīng)過聯(lián)調(diào)聯(lián)試和試運行，驗證高速運行條件下固定設(shè)施、移動裝備的安全性、匹配性和適用性，達(dá)不到技術(shù)、質(zhì)量要求不開通。

1.3.2 構(gòu)建動車組維修保障體系

針對動車組復(fù)雜運用環(huán)境復(fù)雜和長距離運輸需求，中國鐵路按照預(yù)防為主的原則，制定了完整的動車組一至五級修程，建立了覆蓋全路的4個動車維修基地和40個動車運用所，配置了完善的檢修設(shè)備設(shè)施、工裝器具、材料備件和技術(shù)人員，構(gòu)建了完備的動車組維修保障體系，確保了動車組始終保持良好的運行狀態(tài)。

1.3.3 創(chuàng)新高鐵養(yǎng)護(hù)維修模式

中國高鐵推行工務(wù)、電務(wù)、供電設(shè)備“三合一”的養(yǎng)修管理檢修體制，提升了固定設(shè)備養(yǎng)修水平；采用垂直天窗維修管理制度，每天利用高速鐵路運營結(jié)束后的指定時間段，一般利用夜間4 h安排維修天窗，對線路、接觸網(wǎng)等設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；采用夜間維修檢查等方式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施檢查和維修作業(yè)；在全國建立6個高速鐵路綜合維修基地，按照預(yù)防修、故障修和大修三類組織作業(yè)，保證了高速鐵路線路始終處于良好狀態(tài)。

1.4 技術(shù)兼容性強(qiáng)

中國鐵路具有集成世界鐵路先進(jìn)技術(shù)裝備的能力和經(jīng)驗，通過自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和消化吸收再創(chuàng)新，具備了設(shè)計、建造和運營時速350 km及以上高速鐵路的強(qiáng)大能力，在工程建設(shè)、動車組、列控、牽引供電等主要技術(shù)領(lǐng)域與世界先進(jìn)鐵路技術(shù)具有較好的兼容性。比如，中國鐵路在技術(shù)創(chuàng)新時注重與國際標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，融合了國際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)（UIC）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)（ISO）、國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)（IEC）、歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）等國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，為推動中國鐵路的“走出去”戰(zhàn)略奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

經(jīng)過近年來的快速發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，中國高鐵技術(shù)已實現(xiàn)引進(jìn)技術(shù)→中國制造→中國創(chuàng)造的跨越，形成自主知識產(chǎn)權(quán)，高鐵“走出去”時與其他高鐵國家不存在知識產(chǎn)權(quán)糾紛。中國高鐵技術(shù)覆蓋面廣，可以適用于世界絕大部分地區(qū)。

2 中國高鐵安全可靠

為保證高速鐵路安全可靠運行，中國鐵路通過建立高鐵技術(shù)體系、強(qiáng)化工程和產(chǎn)品質(zhì)量管理，嚴(yán)格高鐵運營管理，開展自然災(zāi)害風(fēng)險防控等手段，建立健全了全方位安全保障機(jī)制。

2.1 建立高鐵技術(shù)體系，從技術(shù)體系上保安全

中國鐵路充分發(fā)揮技術(shù)對安全的保障作用，結(jié)合大量的運營實踐，構(gòu)建了涵蓋工務(wù)（線路）工程、高速動車、列車控制、牽引供電、運營管理、風(fēng)險防控6個方面、完備的高鐵技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)構(gòu)建高鐵產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、運營維修技術(shù)規(guī)章體系，適應(yīng)各種氣候、地質(zhì)條件和運營條件，在世界上獨樹一幟，為保證產(chǎn)品和工程質(zhì)量、強(qiáng)化運營維護(hù)提供了依據(jù)。

2.2 強(qiáng)化工程質(zhì)量管理，從源頭上保安全

中國鐵路在勘察設(shè)計中，充分運用遙感地質(zhì)、大地電磁深層物探等先進(jìn)技術(shù)，重點針對地質(zhì)復(fù)雜地段開展專項地質(zhì)勘察，判識、繞避滑坡、崩塌及活動性斷裂等不良地質(zhì)區(qū)，盡量繞避巖溶和采空區(qū)。采用結(jié)構(gòu)仿真計算分析等先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)手段，避免出現(xiàn)差錯漏碰，消除勘察設(shè)計方面的安全隱患。建立高鐵建設(shè)技術(shù)、管理、作業(yè)三大標(biāo)準(zhǔn)，施工過程做到“事事有標(biāo)準(zhǔn)，事事有流程，事事有責(zé)任人”。建立涵蓋目標(biāo)體系、責(zé)任體系、制度體系、方法體系和控制體系的高鐵質(zhì)量管理體系，創(chuàng)新以聯(lián)調(diào)聯(lián)試和運行試驗為核心的高鐵動態(tài)驗收方法，確保了高鐵工程質(zhì)量。

2.3 強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量管理，以設(shè)備保安全

中國鐵路對動車組整車及部件生產(chǎn)企業(yè)實行生產(chǎn)資質(zhì)管理和設(shè)計型號合格證管理，建立質(zhì)量控制體系，對動車組制造實行驗收制度；對高鐵設(shè)備、產(chǎn)品實行產(chǎn)品認(rèn)證、上道質(zhì)量檢驗等準(zhǔn)入制度，對生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量保證能力和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行抽查，杜絕質(zhì)量不合格的產(chǎn)品進(jìn)人高鐵領(lǐng)域。

2.4 嚴(yán)格高鐵運營管理，在高鐵運行過程中保安全

1）建立高鐵運營調(diào)度指揮體系。中國鐵路是世界上規(guī)模最大的運輸系統(tǒng)，每天運行列車 2.3萬列，不同速度的列車需要在同一條線路上交錯運行，如何保證高速列車的行車秩序、正點運營是中國鐵路調(diào)度指揮面臨的主要問題。針對高鐵列車運行數(shù)量多、不同速度等級并存、跨線運行等復(fù)雜情況，中國鐵路構(gòu)建了以中國鐵路總公司為全路指揮中心、以鐵路局為地區(qū)調(diào)度中心、以車站為執(zhí)行中心的調(diào)度指揮體系，能夠?qū)茌牱秶鷥?nèi)的列車進(jìn)行直接指揮和管理，具備列車運行計劃編制、列車運行管理、車輛管理、供電管理、客運服務(wù)以及綜合維修等功能。高峰期每天指揮運行動車組達(dá) 3000列以上，實現(xiàn)了高速列車有序正點運行。

2）實施固定設(shè)施和移動裝備動態(tài)檢測監(jiān)測。針對固定設(shè)施，中國鐵路建立了由高速綜合檢測車、沿線檢測傳感裝置等組成的線路設(shè)備檢測體系，對高鐵線路狀況進(jìn)行定期和實時檢測；在沿線重點區(qū)段布設(shè)傳感設(shè)備，對線路的靜態(tài)狀況進(jìn)行實時監(jiān)測。每天開行正式載客的高速動車組前，都要開行兩列雙向?qū)﹂_的確認(rèn)車，對線路安全狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。

針對移動裝備，中國鐵路在動車組上設(shè)置監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)了對列車走行部、牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等的實時監(jiān)測。例如，CRH380B型動車組設(shè)置了 1100多個傳感器，列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)測點多達(dá)1800多項。

3）建立高鐵人員管理和培訓(xùn)教育體系。高素質(zhì)的人員是保證高鐵運營安全的關(guān)鍵。為此，中國鐵路針對高鐵崗位人員建立了一整套崗位管理制度和培訓(xùn)教育體系。對高速鐵路調(diào)度員、動車組司機(jī)、動車組機(jī)械師及高速鐵路線路、通信信號、供電設(shè)備維護(hù)人員等主要工種作業(yè)人員，實行嚴(yán)格的準(zhǔn)人管理和考核。以高速鐵路主要行車工種人員和專業(yè)技術(shù)人員為重點，加強(qiáng)高速鐵路專業(yè)知識和實作培訓(xùn)。推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，使習(xí)慣符合標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣。

2.5 全面開展自然災(zāi)害風(fēng)險防控，全方位保安全

針對危及高鐵運行安全的自然災(zāi)害和突發(fā)事件，中國鐵路建立了高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，對風(fēng)、雨、雪、異物侵限等災(zāi)害實時預(yù)警和監(jiān)控。通過與中國地震局、國家電網(wǎng)等合作，建立了高鐵地震監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)、牽引供電和通信信號雷電防護(hù)體系，保證在自然災(zāi)害情況下高鐵的安全。同時，積極依靠地方政府，通過開展警民合作和安全知識普及工作、開展護(hù)路聯(lián)防、高鐵線路全封閉管理、構(gòu)建綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)等措施，加強(qiáng)治安防范，防止人為破壞。

3 中國高鐵性價比高

3.1 建設(shè)工期合理

中國鐵路通過創(chuàng)新高鐵施工組織動態(tài)管理模式，保證合理的建設(shè)工期。以工廠化、機(jī)械化、專業(yè)化、信息化為支撐，實現(xiàn)施工方案、資源配置與控制目標(biāo)的最佳匹配，大大提高了施工效率，確保了高鐵建設(shè)的合理工期和工程質(zhì)量。例如，京滬高鐵全長1318 km，建設(shè)工期3.5年，既保證了工程質(zhì)量，降低了建設(shè)成本，又確保了新建線路及早投人運營，盡快發(fā)揮作用。相比之下，國外高鐵建設(shè)工期要長得多，有的甚至長達(dá)10余年。例如，英國倫敦—?？怂垢哞F，全長109 km，建設(shè)工期11年，投資回收期相應(yīng)延長。

3.2 單位建設(shè)成本低

中國高鐵建設(shè)精打細(xì)算，不搞過高標(biāo)準(zhǔn)，不貪大求洋，加之中國勞動力、原材料、設(shè)備等成本較低，建設(shè)規(guī)模大，因而投資相對較少。根據(jù)世界銀行2014年7月發(fā)布的研究報告，中國高鐵建設(shè)成本遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。中國高鐵每公里建設(shè)成本（包括土地、土建工程、軌道工程、車站和四電工程）大約是發(fā)達(dá)國家的2/3。

3.3 節(jié)能環(huán)保

1）節(jié)能節(jié)地。高速鐵路與飛機(jī)、小汽車相比，是較為節(jié)能的交通方式。為了降低高鐵的能耗，中國高速列車通過優(yōu)化牽引結(jié)構(gòu)，全部實現(xiàn)以電代油；采用再生制動技術(shù)，利用制動回收電能；實現(xiàn)人均百公里耗電不到8度（即0.08 kW·h/km）。有關(guān)資料顯示，完成相同運輸工作量，公路消耗的能量是高鐵的數(shù)倍。

高鐵車站廣泛采用太陽能光伏發(fā)電、地源熱泵等新能源，實行節(jié)能運行管理，進(jìn)一步提高了高鐵的節(jié)能效益。北京南站采用了熱電冷三聯(lián)供和污水源熱泵技術(shù)，能滿足站房49%的用電負(fù)荷。上海虹橋站在雨棚屋面鋪設(shè)太陽能電池板，實現(xiàn)年均發(fā)電630萬kW·h，年減排CO2超過 6600 t。

大量采用“以橋代路”方式，節(jié)約了寶貴的土地資源。與路基相比，每公里能節(jié)約土地 3/5，例如京津城際鐵路的橋梁長度占線路總長87%，京滬高鐵的橋梁長度占線路總長80%以上，節(jié)地效果明顯。

2）保護(hù)環(huán)境。中國高鐵線路選線時盡量繞避和保護(hù)重要生態(tài)敏感區(qū)；在路基邊坡防護(hù)工程中，按照“宜林則林、宜草則草、宜荒則荒”的原則，將防護(hù)工程與綠化環(huán)保結(jié)合起來；修建過程中采取臨時占地表土剝離、場地排水引流、施工結(jié)束后土地整理、覆土復(fù)耕復(fù)植等水土保持措施，不但穩(wěn)固了工后覆土，還給高鐵沿線帶來別樣風(fēng)景。

為了將動車組產(chǎn)生的噪聲振動對乘客和沿線居民的影響降到最低，高速鐵路沿線設(shè)置了聲屏障，在學(xué)校、居民樓等噪聲敏感建筑物上積極研發(fā)和采用新的降噪、減振技術(shù)，如安裝隔聲窗，有效降低高鐵運行噪聲對周圍環(huán)境的影響，環(huán)保效果明顯。

3.4 經(jīng)濟(jì)社會效益顯著

1）促進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展。高鐵有效縮短了時空距離，使沿線中心城市的經(jīng)濟(jì)集聚功能和對周邊城鎮(zhèn)的輻射能力大幅增強(qiáng)，促進(jìn)了城鎮(zhèn)化發(fā)展。例如，京津城際高鐵開通后，北京至天津半小時可到達(dá)；滬寧、滬杭城際高鐵開通后，上海至南京、上海至杭州最快可1 h到達(dá)；北京到廣州2298 km，高鐵開通后旅行時間從20 h 31 min縮短到不到8 h。高速鐵路的開通，使區(qū)域內(nèi)城市互相融合，如從北京乘坐高鐵半日可達(dá)54個城市，推動了中國東北、華北、華中、長三角、珠三角等地區(qū)相繼形成 1 h經(jīng)濟(jì)圈，“同城效應(yīng)”日益顯現(xiàn)。

2）帶動旅游業(yè)發(fā)展。由于線路平順、動車氣密性好等原因，在相同運行速度下，中國高鐵旅客乘坐舒適度在世界上是最好的。加之高速鐵路站車服務(wù)設(shè)施先進(jìn)，乘車環(huán)境舒適，使人們出行的時間大幅縮短，因而很多人把乘坐高鐵作為旅游出行的首選，催生出大量旅游需求和旅游消費，促進(jìn)了高鐵沿線城市旅游業(yè)的迅猛發(fā)展。2009年武廣高鐵開通后，到武漢、長沙等沿線城市旅游的人數(shù)大幅增加。2008—2014年，武漢每年接待游客數(shù)量從 4666萬人次增加到 1.9億人次，年均增幅26.4%；長沙每年接待游客數(shù)量從 3297萬人次增加到1億人次以上，年均增幅20.3%。

3）推動產(chǎn)業(yè)升級。高鐵發(fā)展對先進(jìn)技術(shù)裝備的大量需求，推動了中國高鐵裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。以動車組制造為例，中國已經(jīng)形成了以主機(jī)廠為龍頭、以一批國內(nèi)骨干企業(yè)為支撐的動車組制造體系，一級配套企業(yè)有140多家，二級配套企業(yè)500多家，打造了涵蓋冶金、機(jī)械、材料、電子、電氣、化工等行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，優(yōu)化了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加了就業(yè)機(jī)會。

4）企業(yè)經(jīng)營效益向好。從世界范圍看，高速鐵路建設(shè)投資規(guī)模大、運營維護(hù)成本高，實現(xiàn)盈虧平衡需較長時間。目前，中國部分高鐵（如京滬高鐵、滬寧高鐵、滬杭高鐵）在開通相對較短的時間內(nèi)已實現(xiàn)了盈利；還有一部分高鐵，需要積極加大對沿線土地、車站、廣告營銷等綜合開發(fā)力度，以及推動地方政府購買服務(wù)等方式，提高經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)盈利和可持續(xù)發(fā)展。長遠(yuǎn)來看，中國高鐵企業(yè)的經(jīng)營效益正在向好發(fā)展。京滬高鐵于2011年開通，2012—2014年全年日均發(fā)送量從17.8萬人次增長到 29萬人次，年均增幅 27.6%；客票收人從173.8億元增長到約 300億元，年均增幅 31.4%；2014年京滬高鐵盈利約22億元。

4 展望

根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》和《鐵路“十二五”規(guī)劃》，中國高速鐵路建設(shè)規(guī)模還將持續(xù)在高位運行。2015年，中國鐵路將繼續(xù)保持 8000億元以上的投資規(guī)模，計劃新開工 60條新線，運營中的高鐵預(yù)計將達(dá) 1.8萬km；2020年，以高速鐵路、城際鐵路為主體的快速鐵路客運營業(yè)里程將達(dá)5萬km，覆蓋80%的50萬以上人口的中國城市。圍繞國家“一帶一路”和“走出去”戰(zhàn)略實施，中國正在加大境外鐵路項目工作力度，推進(jìn)與周邊國家鐵路互聯(lián)互通建設(shè)。加快發(fā)展國際聯(lián)運業(yè)務(wù)，構(gòu)建中國鐵路跨國物流平臺，努力把中歐、中亞班列打造成為國際物流業(yè)知名品牌。

下一步，中國鐵路將研制運行水平更高、安全性和舒適性更好的高速動車組；研制基于LTE通信的列控系統(tǒng)；研究基于Wi-Fi及移動互聯(lián)的旅客服務(wù)技術(shù)；研制不設(shè)分相、遠(yuǎn)程控制的牽引供電系統(tǒng)；研制與全國地震監(jiān)測臺網(wǎng)接人的地震監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)；研究基于大數(shù)據(jù)的固定和移動設(shè)備智能監(jiān)測和安全預(yù)警技術(shù)等，以實現(xiàn)中國高鐵技術(shù)更先進(jìn)、更可靠、更經(jīng)濟(jì)，確立在世界高鐵的領(lǐng)先地位。

【作者單位：中國鐵路總公司】

（摘自《科技導(dǎo)報》2015年第18期）