記者|唐俊
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11月21日，中國(guó)鐵路發(fā)展論壇在北京舉行。中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士盧春房作了題為《更高速度輪軌高鐵技術(shù)探討》的報(bào)告發(fā)言，通過(guò)脫軌系數(shù)、噪音、氣壓變化等具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析在目前情況下，開行時(shí)速400公里輪軌高鐵的可行性。
中國(guó)現(xiàn)在速度最快的動(dòng)車組，是在京滬高鐵和京津城際鐵路上運(yùn)行的復(fù)興號(hào)列車，最高時(shí)速為350公里，這也是目前世界上商業(yè)運(yùn)營(yíng)速度最快的高鐵。其中，京津城際在2008年8月1日開通時(shí)速度就是350km/h。
高鐵發(fā)展比較成熟的國(guó)家中，日本和法國(guó)高鐵的最快速度為320公里/小時(shí)，西班牙為310公里/小時(shí)，德國(guó)和意大利為300公里/小時(shí)。
“過(guò)去十多年里，不斷有人問(wèn)我，350km/h是否已經(jīng)是輪軌能夠達(dá)到的最高速度了？還有沒(méi)有提速的可能？這需要研究?！北R春房說(shuō)。
盧春房曾任原鐵道部副部長(zhǎng)、原中國(guó)鐵路總公司副總經(jīng)理，以及京滬高鐵建設(shè)總指揮，在中國(guó)鐵路工程技術(shù)領(lǐng)域享有較高聲譽(yù)。
盧春房在論壇上表示，輪軌高鐵要想實(shí)現(xiàn)時(shí)速400公里運(yùn)營(yíng)，需要考慮四項(xiàng)技術(shù)——線路、動(dòng)車組、列控系統(tǒng)、牽引供電，即線路要穩(wěn)、動(dòng)車要快、列控要準(zhǔn)（控制速度準(zhǔn)確）、供電要足；同時(shí)，還需要考慮四項(xiàng)指標(biāo)——安全性、舒適性、智能化、綠色化。
上圖中綠色部分代表已實(shí)現(xiàn)，紅色代表未實(shí)現(xiàn)。影響400km/h高鐵實(shí)際落地的因素中，技術(shù)部分已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，但在舒適度和綠色指標(biāo)方面仍有部分未達(dá)到要求，最重要的是現(xiàn)在還沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
盧春房表示，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是高鐵建設(shè)的依據(jù)和前提，目前對(duì)400km/h高鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已開展研究，取得了較好成果，但尚未正式立項(xiàng)研究編制設(shè)計(jì)規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)；所以從標(biāo)準(zhǔn)角度講，更高速度高鐵建設(shè)尚不具備條件。
對(duì)于尚未完全實(shí)現(xiàn)的舒適度和綠色指標(biāo)，以及非常重要的安全指標(biāo)，盧春房作了詳細(xì)分析。
不是速度越高越容易脫軌2016年，兩列復(fù)興號(hào)列車在鄭徐高鐵線路上進(jìn)行了時(shí)速420km/h的交會(huì)試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足安全要求。在2011年，和諧號(hào)CRH380BL還曾在京滬高鐵徐州東至蚌埠南之間跑出了487.3km/h的試驗(yàn)速度。
影響列車安全的因素非常多，最重要的是防止列車脫軌。2016年復(fù)興號(hào)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)軌道曲率半徑為9000米、列車速度為420km/h時(shí)，脫軌系數(shù)為0.34；而當(dāng)軌道為直線、列車速度為290km/h時(shí)，脫軌系數(shù)反而增大為0.51。（注：脫軌系數(shù)越大越容易脫軌，中國(guó)高鐵標(biāo)準(zhǔn)為≤0.8；下文中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均指2016年復(fù)興號(hào)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)）
“試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，列車不會(huì)因?yàn)樗俣雀呔透菀酌撥?；這些安全性指標(biāo)跟線路狀況和車輛狀況密切相關(guān)，和運(yùn)行速度及曲線半徑不成正比。”盧春房說(shuō)。
電磁輻射達(dá)標(biāo)，車內(nèi)噪聲超標(biāo)多項(xiàng)指標(biāo)都會(huì)影響乘車人的舒適性，其中車輛平穩(wěn)性、車內(nèi)壓力、車內(nèi)電磁環(huán)境、車內(nèi)噪聲、制動(dòng)加速度等方面不容易快速改變，需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
車輛的平穩(wěn)性方面，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，列車在以420km/h速度行駛時(shí)，橫向和縱向的振動(dòng)均達(dá)到要求。
動(dòng)車內(nèi)的氣壓，要求在1秒內(nèi)變化不超過(guò)500帕，3秒內(nèi)不超過(guò)800帕。時(shí)速420公里的列車滿足要求，并且復(fù)興號(hào)的密閉性要好于和諧號(hào)CRH380列車。
電磁環(huán)境指標(biāo)主要由電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定，考慮到乘客及工作人員的電磁輻射問(wèn)題，中國(guó)對(duì)于動(dòng)車組內(nèi)0-20kHz低頻磁場(chǎng)限值給出了比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格的規(guī)定。數(shù)據(jù)表明，列車在時(shí)速350公里和420公里行駛時(shí)，兩個(gè)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
“之前有人說(shuō)高鐵輻射超標(biāo)，完全是謠言?！北R春房說(shuō)。
關(guān)于噪聲的標(biāo)準(zhǔn)，要求車廂中部不能超過(guò)68分貝。目前時(shí)速350公里的高鐵可以滿足，但是當(dāng)列車時(shí)速增加到400時(shí)，噪聲小幅超標(biāo)，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)0.3-1.2分貝，時(shí)速達(dá)到420時(shí)超標(biāo)更多。
高鐵在行駛時(shí)，制動(dòng)太快容易因?yàn)閼T性使乘客前傾或摔跤。高鐵標(biāo)準(zhǔn)要求，列車的制動(dòng)加速度不得大于1.4m/s2，400km/h的列車制動(dòng)時(shí)滿足這一要求。其實(shí)汽車在制動(dòng)時(shí)，加速度的峰值可達(dá)到1G（9.8m/s2），高鐵遠(yuǎn)小于這一數(shù)值，這也是為什么高鐵上沒(méi)有配備安全帶的原因。
總體來(lái)說(shuō)，舒適度隨著速度的提升而劣化，氣壓變化值、電磁輻射值是達(dá)標(biāo)的，車輛平穩(wěn)性接近限值但仍在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，車內(nèi)噪音超標(biāo)。
環(huán)境噪音增大，耗能增加44%動(dòng)車行駛時(shí)，除了要考慮車內(nèi)的噪音，對(duì)于鐵路軌道周圍的噪音影響，也需要考慮。
在鐵路軌道25米處收集的數(shù)據(jù)顯示，列車時(shí)速為350公里時(shí)，噪音基本在96分貝以內(nèi)；列車時(shí)速為420公里時(shí)，噪音達(dá)到100分貝以上，超過(guò)了對(duì)環(huán)境影響方面的標(biāo)準(zhǔn)。
在能耗方面，時(shí)速420公里運(yùn)行的列車，其人均百公里能耗比時(shí)速350公里列車高出44%，與速度的平方成正比。
“雖然從350到420只提高了幾十公里的速度，但能源消耗上升了44%，這個(gè)數(shù)字是非常驚人的?！北R春房說(shuō)。
同時(shí)，高鐵的碳排放體現(xiàn)在電廠方面，能耗的增加也會(huì)導(dǎo)致電廠的碳排放大大增加，不符合綠色環(huán)保的要求。
盧春房認(rèn)為，環(huán)境噪音超標(biāo)和能耗大幅增加“難以接受”。
時(shí)速400公里動(dòng)車組正在裝配中界面新聞今年6月份曾報(bào)道，時(shí)速400公里高速動(dòng)車組將于年底下線，當(dāng)時(shí)中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司（下稱中車長(zhǎng)客）主任設(shè)計(jì)師王雷表示，將于年底下線的列車是可以實(shí)際運(yùn)行的真車，設(shè)計(jì)速度400km/h，試驗(yàn)速度將達(dá)到440km/h。
11月21日下午，界面新聞?dòng)浾邚耐趵滋幜私獾阶钚逻M(jìn)展，目前該車還在裝配中，計(jì)劃12月底或明年1月完成，暫時(shí)還沒(méi)有確定未來(lái)的試驗(yàn)路線。
時(shí)速400公里的動(dòng)車組，除提高了速度，在跨國(guó)互聯(lián)互通方面也有所提升，設(shè)計(jì)上滿足俄羅斯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)可以進(jìn)入俄羅斯市場(chǎng)。
界面新聞了解到，對(duì)于現(xiàn)有復(fù)興號(hào)在400km/h測(cè)試中車內(nèi)噪聲超標(biāo)的情況，中車長(zhǎng)客制造的新車將不再出現(xiàn)，時(shí)速400公里的動(dòng)車組仍按照68分貝的噪聲標(biāo)準(zhǔn)制造，并且已通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)。
在能耗方面，時(shí)速400公里動(dòng)車組也減少了10%，主要得益于更輕的材料和更有效率的電機(jī)。
日本也在追求更高速度的高鐵。今年5月份，東日本鐵路公司推出了新一代新干線列車Alfa-X，并在仙臺(tái)和新青森之間開啟了時(shí)速360公里的測(cè)試，這一速度比目前日本新干線最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速高出40公里。
東日本鐵路公司的目標(biāo)是，在2030年北海道新干線延伸至札幌之際，正式啟用時(shí)速360公里的Alfa-X。但由于時(shí)間跨度很長(zhǎng)且技術(shù)復(fù)雜，這期間仍充滿變數(shù)。
對(duì)于中國(guó)更高速度高鐵的發(fā)展，盧春房表示，為解決噪音和能耗問(wèn)題，需要研究新型軌下基礎(chǔ)，增加彈性從而降低震動(dòng)噪音；研究新型聲屏障結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式，阻隔列車噪音向外部傳播；研究可以降低空氣阻力的新型動(dòng)車組，減少能耗。
“這些研究已有基礎(chǔ)，再進(jìn)一步攻關(guān)，可以解決；時(shí)速400公里及以上高鐵的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)著手制定；經(jīng)過(guò)努力，輪軌高鐵速度提升是可以實(shí)現(xiàn)的?！北R春房說(shuō)。
但中國(guó)對(duì)于時(shí)速400公里的高鐵建設(shè)還未提上議程。王雷對(duì)界面新聞表示，中車對(duì)于時(shí)速400公里動(dòng)車組的研制主要是為了技術(shù)儲(chǔ)備。
國(guó)務(wù)院9月份發(fā)布的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中也提到，要“合理統(tǒng)籌安排時(shí)速400公里級(jí)高速輪軌（含可變軌距）客運(yùn)列車系統(tǒng)技術(shù)儲(chǔ)備研發(fā)”。
參與《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》編寫的交通運(yùn)輸部人士對(duì)界面新聞表示，時(shí)速400公里高速輪軌客車的研制，放在了綱要的“科技創(chuàng)新”條目下，對(duì)其定位是未來(lái)發(fā)展方向、科技創(chuàng)新研究，不一定能大規(guī)模應(yīng)用。
