作者:沈志云 來源: 發布時間:2011-12-8 14:46:35
我國高速鐵路的發展優勢
 
近30多年來,我國GDP和城市人口猛增,要面對的第一個問題就是交通運輸需求急劇上升。是走美國的老路,即客運只發展高速公路和民航,鐵路僅限于貨運,還是要根據我國國情和綠色交通的原則,把軌道交通放在骨干的地位?國務院及時提出并及時修訂的鐵路網規劃,正是適應我國當前經濟及社會迅猛發展的形勢,考慮我國特點及長遠方向,發展綠色交通,以軌道交通為骨干的戰略決策,是十分正確的,非常及時的。
 
從2004到2010執行規劃的七年中,中國高速鐵路的發展向前走了一大步。建成時速200公里及以上高速鐵路8358公里,其中新建時速300~350公里高標準高速鐵路2197公里,時速250~300公里高速鐵路2477公里,其他3679公里主要是既有線提速到時速200公里以上。引進和研制和諧號高速列車1000多列。最初的CRH系列主要是通過聯合設計生產從國外引進的,隨即通過消化吸收再創新研制成功CRH300系列的高速列車,最高時速達到350公里。經過京津、武廣、鄭西線上實際運用和大量試驗之后,又創新開發了CRH380系列,在滬杭、滬寧及京滬線上實現了長距離時速350~380公里行車。另外還研制成功新的調度控制系統CTCS2及CTCS3,幾年運用,安全可靠。中國高鐵在這幾年中商業運營3億多公里,運送6億多人次,最高時速達到350公里,除一次路外撞人事故外,沒有發生過人身事故,這種業績,世界少見,能在中國鐵路上出現,實屬不容易。
 
可是,進入2011年以來,接連發生許多事情,使中國高鐵的發展遭遇挫折,步入低谷。
 
應當說我國高鐵能向前跨出這一步是很不容易的。多年來中國鐵路苦于融資渠道不暢,國家投入很少,而票價又不能按市場規律辦事,由國家制定,幾十年不變,1994年,鐵道部全行業虧損。鐵路靠自身很難發展,故嚴重滯后,成為我國經濟和社會發展的瓶頸。與高速鐵路造價大體相當的高速公路,由于融資渠道廣,又可自行收費,故發展迅速,增長速率幾乎與GDP同步,從1998年起步,到2010年底達到7.4萬公里,這是可喜的。但是,比較起來,從2003年開通秦沈客專算起,加上既有線提速,到2010年底,時速200公里以上的高鐵,才不過8358公里,實在太少了,然而它卻成了眾矢之的。網上不少經濟學家說,國家投資太多,鐵道部負債太重,必然虧損,一定會陷入金融危機。今年6月,鐵道部發行200億元債卷,請大公國際資信評估有限責任公司進行評估,結論是AAA,理由有三:1.具有國家信用特征,償還能力強。3.5萬億資產,負債率58%,低于安全極限的75%,尚在安全區域之內;2.經營性現金流呈增長形勢,2015年預測客運39億人(2010年為17億人),貨運48億噸(2010年為37億噸);3.擁有大規模優質資產,尚有較大融資空間。
 
關于前一段的引進消化吸收再創新,網上爭論也很多。我認為是一個難得的商機。根據國務院的決定:“引進先進技術,聯合設計制造,打造中國品牌”, 在政府統籌下,一致對外,實現了全新的引進,強調技術轉讓,引進資金中含研發經費(不是指給外商的技術轉讓費),這在以前引進項目中是沒有的。通過國內制造,提升了企業現代化水平,創建現代化的高速列車制造基地。創造中國品牌,享有自主知識產權。高速列車引進,走出一條新路,效果顯著,很不容易!
 
最難得的是,通過這幾年的努力,建立了高速鐵路國家技術創新體系,實現了政府推動,以企業為主體,以市場為導向,政產學研用相結合。技術創新的主體是企業,以四方、長春、唐山三個主機廠的現代化為龍頭,30個配套廠為骨干,500多相關企業組成的高速列車生產鏈是創新的強大基礎。為這個主體服務的有全國國家級、省部級和企業內部相關實驗室、研究所和研發部。在政府統籌下,按國家規定,建立課題,展開研究,并組織實施。
 
首先,提供給這個體系的是一個全新的理論,即:高速鐵路大系統耦合動力學,把高速列車同軌道線路、接觸網和周圍環境耦合在一起,進行模擬仿真,用來確定高速列車和所有相關系統的動態特性和相關關系。在如此復雜系統的仿真,優化及控制上,我們取得了理論上的突破,使這個理論成為建設我國高速鐵路的科學基礎、科學理念和分析工具。成為制定某一速度目標下,勘測設計、基礎工程、裝備制造、通信信號、系統集成、運營管理六大系統技術標準的科學根據。雖然許多細節還研究和論證不夠,但在主要指標上是經過這個系統考評并通過大量試驗驗證了的。我國高鐵多屬新建,新車新路,有利于實現理論要求的技術標準,這是日、法、德等國不具備的條件,也是我國高鐵發展較快的原因之一。
 
在鐵道部統籌下,我國搭建了六大技術平臺。以確保安全為宗旨,分別落實這些技術標準,并組織統一的檢查驗收。這就是高速鐵路的安全技術保障體系。任何部分出現異常,都可能發生情況不同的故障。正常情況下,這些故障都應當導向安全。像7•23事故這樣,信號系統被雷擊后,所有信號燈應自動轉為紅色,但當時仍保留綠色,顯然不正常。
 
其次,這個體系凝聚著全國有關科技力量為高鐵技術服務。除掛靠西南交大的國家實驗室、國家重點實驗室、國家工程實驗室和工程研究中心以外,還有遍布全國的國家級、省部級和企業的研究單位。北京鐵道科學研究院已建立起鐵路檢測技術國家重點實驗室和機車及動車組牽引與控制國家工程實驗室,每條新落成的高速鐵路都是他們領銜進行聯調聯試后才投入運營的。北京交通大學建成的運輸安全與控制國家重點實驗室,承擔著如何確保安全的重大任務,做了許多基礎性研究工作。掛靠在株洲電力機車研究所的交流傳動國家工程研究中心,自主開發研究高速列車心臟:驅動控制系統,他們研發生產的6500伏大型芯片IGCT填補了國內空白,達到國際先進水平。中南大學組建的鐵路建設國家工程研究中心,進行著軌道線路和脫軌安全方面的基礎研究工作。還有同濟大學、清華大學、浙江大學、中科院力學所、金屬所等120幾個省部級重點實驗室及研究單位在科技部、教育部、鐵道部、國家發改委等的統籌下,聯合成為一體,共同為高速鐵路企業服務。這樣的政府統籌下政產學研用結合的國家技術創新體系,是我國獨有的模式,實踐證明了它的威力。有人說這種中國模式不民主,產生腐敗。也確實出了貪官,但在黨的領導下,再大、再重要的貪官不是照樣可以清除的嗎,這正好說明我們這種中國模式的生命力。
 
第三,也是最重要的一點,是創新主體,即企業的現代化。這一點在三個主機廠表現特別突出,F在的四方工廠這幾年的變化真是太大了,它擁有的兩條轉向架生產線,可以毫無遜色地說是世界一流的,日本、法國的都不如他們。全廠3000多人,研發隊伍就有1000多,占30%以上,完全具備現代化制造廠的條件。唐山工廠在與西門子公司聯合設計制造中,向德國派出工長、車間主任等1000多人,德方派來工廠相關人員300多人,工廠管理、設備的面貌發生了巨大變化。長春、四方都建有生產用的整車滾動試驗臺。長春廠這次能召回所有CRH380BL列車,進行全面檢查處理,說明它已具備現代化企業的素質和能力。
 
這個國家技術創新體系的威力在開發CRH380技術上充分地顯露出來。這是科技部、鐵道部聯合行動計劃支撐的目標產品,吸收了全國千千萬萬科技人員及職工參加,在極短時間內,研制成功世界一流產品。
 
許多人不敢相信這是我們自己開發的產品,說是騙人的把戲,買人家300公里的,吃人家的安全余量,硬跑350,說成自己的。
 
這幾年的最大進展與其說是成功研發了CRH 380這樣出色的高速列車,不如說是建立了能研究開發這些車的國家技術創新體系。后者具有更加深遠的意義。有了能凝聚全國科技力量,又能落實研究成果的創新機制,即使目前陷入低谷,也會在不遠的將來走向高速鐵路技術的頂峰。
 
列寧曾經在實施新經濟政策時說過:“退一步,進兩步”。這句話用于現在中國的高鐵正合適。今天退一步是為了明天進兩步,把速度退下了,徹底清理整頓,大力改進,鞏固和加強安全技術保障體系,就能更好、更健康地發展高速鐵路,實現更安全的高速度。
 
從技術層面上說,中國高鐵具有明顯的發展優勢:
 
1.高鐵成網絡,有最大客流。
 
按照中長期鐵路網規劃,我們要建設的是一個高速鐵路網絡,能覆蓋90%以上人口,連通所有50萬以上人口的城市。高鐵成網具有最大運量誘發能力,必將成為綠色交通的骨干!我國人口很快會超過14億,城鎮化率即將超過50%,將來還要達到60%或更高。高鐵網誘發的客運市場是世界最大的,在如此強大的市場支持下,即使全球高鐵虧損,中國高鐵也會盈利!
 
2.線路標準高,有提速空間。
 
就建成以后很難改變的最小曲線半徑、線間距及雙線隧道截面積三項主要指標而言,我國的標準在世界上是最高的。日本高鐵建設最早,標準最低。當前世界潮流是要發展時速350公里及以上的高速列車,日本就遇到線路標準低的限制。他們計劃要新修一條東海道新干線,時速402公里,那時的線路標準恐怕比我們的還要高。日本有位加藤嘉一,對中國高鐵網很欣賞,就是從征地難度來說的。基本建設,百年大計,標準高一點大有好處,具有較大的提速空間。有些人反對高標準,所持的理由就是成本高。其實,高鐵成本同高速公路差不多,以后會低于公路,因為公路占地多,以后征地成本會越來越高。京滬高鐵最初是1300億,后升到1700億,最后落實時一下飚升到2200億,主要是征地和拆遷費上漲的緣故。我們在已征土地上提高標準,的確是具有遠見卓識的戰略。
 
3.基礎研究強,有發展后勁。
 
已建成的“高速列車國家技術創新體系”將得到充實提高。國家實驗室目前雖然還未得到科技部的批準,但是資金已經到位,業已初步建成;A研究平臺,在原有600km/h六軸滾動振動試驗臺基礎上又新建一間基礎試驗大廳,新研制的試驗設備都是世界一流或獨一無二的,能進行開創性研究。在京滬、武廣、京津等線路上正在進行為期三年的跟蹤試驗,長期積累第一手實測數據,以便進行高速列車全壽命、全過程的分析和研究。國家實驗室不是屬于哪個單位的,是國家公開的研究平臺,在國家技術創新體系中起引領作用,相信在全國共同參與和支持下會發揮更大作用。
 
科技部在高鐵領域新立項的973基礎研究課題有兩項,即:“高速列車安全服役關鍵基礎問題研究”(2007-2012);“高速列車500公里時速科學問題研究”(2011-2015)。這種國家支持的關于高速鐵路的基礎研究,以前沒有過,國外也少見。通過973可以凝聚全國有關科技力量,為我國高鐵技術研發提供可靠的科學基礎。
 
4.信息化進行時,促進現代化
 
運輸調度系統在吸取溫州7•23事故的教訓后,徹底檢查和改進CTCS2,CTCS3系統,會使系統進一步完善,確保列車運行安全。
 
列車控制系統在總結CRH380運營中發現的問題基礎上,結合智能化要求,將會得到改造和升級。
 
現在正進行一項更大膽的嘗試,就是準備建立個性化、全壽命、實時安全監控中心。其基本思路是:對投入運營的每一列車的每一次運行,都實時給出數量化的“服役安全可靠度”指標,配合調度中心,進行實時安全評估和監控。為此必須把列車變成一個自感知終端,能感知運行外部環境,如暴雪、大風、滑坡、路基沉降等;能感知實時運動狀態,如位置、速度、加速度響應等;能感知關鍵部件的信息,如疲勞、發熱、脫落等。第二,要建立可靠的無線傳輸系統。克服高速移動、頻繁切換、帶狀覆蓋、電磁干擾等困難,將終端信息實時準確地傳到監控中心。第三,最重要的是與調度中心平行建立運行安全實時監控中心。采用超大容量數據庫儲存和發送海量數據;采用云計算,對該次列車和該次運行的動態數據,進行模擬仿真;實時計算該列車的服役可靠度。對結果分類處理,實時顯示狀態,提供給調度中心,發出在途預警和指導行車,保證行駛安全。還為維修基地提供信息,為高速列車制造全過程工程科學提供原始數據。
 
這一設想開創全球高速列車運行安全實時監控的先河。但系統比較復雜,不容易實現?梢韵纫缀箅y,先從一條線路開始,再慢慢擴展到全國,逐步推廣。軌道交通國家實驗室已經建立起模擬仿真中心,下一步就要發展成安全監控中心。要走的路雖然很長,但意義重大,能預知和確保每次列車運行的安全,能進行個性化全壽命管理,這也是近代先進機械制造的發展方向!
 
《科學新聞》 (科學新聞2011年第12期 政策)
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