提速!以创新的名义

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  编者按:2007年4月18日零时,中国铁路第六次大面积提速全面实施,全国铁路599列跨铁路局旅客列车按照新的运行图运行,列车运行图实现历史性交替。
  可以毫不夸张地说,这是我国铁路创建130多年来的又一历史性节点。此次铁路大提速的最大亮点,是在主要干线开行时速200公里及以上的动车组,部分区段运行时速可达到250公里。通俗地讲,动车组,就是车头之外,部分车厢带有动力。毫无疑问,从160公里到200公里,这是一次质的飞跃,同时也标志着中国列车从此进入高速时代。
  第六次大提速,靠的是什么?
  铁道部总工程师何华武说得明白:提速一次难于一次,这一道理显而易见。每一次突破,靠的是科技创新,第六次提速更是如此。
  提速!以创新的名义!——这就是问题的答案。
  那么,本次铁路大提速到底有哪些变化,创新之处何在,将给我们的生活带来些什么影响呢,本期“特别关注”将聚焦中国铁路第六次大提速,带您一探究竟。
  
  提速·意义 提速开启新征程——自主创新让我国铁路昂首跨入高速时代
  
  2007年4月18日,中国铁路实施第六次大面积提速调图,在京哈线、京沪线、京广线、陇海线、沪昆线、胶济线等既有干线,实施时速200公里的提速,有条件的线路列车运行时速可达250公里。这是中国也是世界既有线铁路的极限提速,标志着我国铁路已正式跨入既有线提速的世界先进水平。
  
  中国铁路用人均不到一根烟长的铁路线
  保证着经济的发展
  从时速160公里提高到时速200公里以上,这是一次质的飞跃。时速达到200公里以上是公认的高速列车与普通列车的分界点。中国铁路居然只用短短3年多时间就走完了发达国家20年走过的路。要知道,中国目前人均铁路里程只有57毫米,但中国人对铁路的需求却极其巨大:全国铁路平均每天发送旅客320万人次,全年高达13亿人次,春运期间的火车票更成为“一票难求”的紧俏商品。
  “一票难求”的背后,是中国铁路发展与中国经济发展的极度不协调。从1978年到2003年的25年间,中国改革开放的成就让全世界为之惊叹,但中国铁路却除了京九线外几乎没有一条像样的新线投入运营。运输市场需求持续大幅度增长和铁路发展滞后的矛盾已经非常尖锐。可以说,在巨大的压力下,中国铁路用人均不到一根烟长的铁路线顽强地保证着中国经济的迅猛发展。
  尽管如此,铁道部还是清醒地认识到:中国铁路必须加快发展,特别是要尽快发展高速铁路,中国铁路的诸多核心技术必须全面实现创新!
  
  市场换技术——只有战略买家可以买到核心技术
  时速200公里及以上的速度对铁路的各个系统有着全新的、严格的要求。因此,人们有理由关注这样一个问题:中国铁路的机车车辆装备技术是如何在短时间内进行全面升级的?
  “九层之台,起于垒土”。早在2002年前,面对第六次大提速所涉及的技术难题,铁道部认为,中国铁路可以通过自主创新取得突破。理由是多方面的:一是改革开放以来中国经济实力和技术实力的增强;二是从1990年开始,铁道部就开始组织力量系统研究高速铁路的各项问题,中国铁路在五次大面积提速调图之后有了坚实的基础;三是在世界经济一体化的背景下,技术和产品必须与市场应用结合起来,中国巨大的市场需求使中国铁路可以较为主动地集成世界高速铁路的技术成果。
  铁道部清醒地认识到:强调单一的原始创新既无法及时满足现实的迫切需求,又不能很好发挥后发优势。在系统技术方面,中国铁路有了坚实的基础,但在专项技术方面,和国外相比有较大的差距。自主创新要有不同的实现策略,有所为有所不为。因此,铁道部在筹划第六次大提速之初就决定,近一阶段机车、客车和动车组等装备水平的提升,在关键技术尚为空白的状况下,仍然要以技术的引进消化吸收再创新为主。
  的确,在有关“和谐号”动车组生产制造过程中,铁道部采用“市场换技术”的策略,当日中“市场换技术”的策略也曾受到了广泛的质疑:中国铁路会不会走中国汽车的老路子,市场失去了,技术却没有换到手?
  国务院发展研究中心产业经济研究部部长冯飞认为,从一些实践来看,市场换技术效果并不是非常好。通过技术引进,一些产业的生产制造能力大大提升,但是企业的自主创新能力或者再创新的能力并没有明显的提升。
  实际上,许多人认为,中国经济发展最宝贵的经验是对外开放,技术引进是其中的主要内容。从这个层次来看,我们要充分利用人类社会的精神和物质文明成果、利用经济全球化的趋势,“市场换技术”仍然是需要坚持,但需要用好的策略。在动车组项目中,铁道部采用这一策略取得了成功。其中最主要的一点是,铁道部以中国铁路的整体市场作为筹码,处在一个相对甚至绝对的博弈优势位置,来和不同国家的技术拥有者和产品提供商进行谈判。
  一个完整的中国市场对任何一个技术拥有者都有着致命的吸引力,但如果这个市场被分割成数个小市场、由不同利益主体分头出击,就会大大降低各自的分量,反而会被对手各个击破。
  这就是如何发挥“超大规模市场优势”的问题。铁道部高层人士分析说,如果中国南车集团和中国北车集团下属几十个企业和跨国巨头分头谈判,肯定会大大增加引进技术的成本,甚至可能受制于对方进而失去市场。
  冯飞也认为,中国铁路的一个优势在引进国外先进技术时必须充分发挥,就是政府对国内市场的控制能力。“如果能够集中国内力量,战略买家是可以买到技术甚至可以买到核心技术的。其中的关键是用好超大规模市场优势、发挥战略买家作用。在铁路装备现代化的过程中,铁道部作为行业主管,在整体把握国内市场、集中各方力量的情况下,就能够掌握‘市场换技术’的主动。”
  
  发挥政府引导组织作用,搭建自主创新平台
  将相对有限的资本、技术、人才资源集中起来,往往能够有效地实现重点突破。在国外,这个任务往往是通过行业协会来完成,但目前中国的行业协会还无法胜任这一任务,如何发挥政府的引导组织作用,是一个需要研究的问题。在这个过程中,需协调不同企业的利益。在这一点上,铁道部坚持从促进中国铁路发展、维护国家利益和民族利益的原则出发,通过不同渠道化解矛盾,有效地集中起国内市场资源,才使“市场换技术”有了成功的保证。
  在引进动车组的过程中,铁道部引导组织企业、科研单位,联合一批高校,形成了以政府引导、企业为主、市场为导向、产学研一体的自主创新平台。“第六次大提速动用了至少20个国家顶级科研部门,至少有40位以上的两院院士参与其中,研究成果广泛用于高速列车系统,自主知识产权和自主品牌几乎包括高速铁路所有方面。”铁道部人士说。
  在不同平台上,中国铁路全面系统地引进国外先进成熟的动车组设计制造技术,并结合中国铁路的线路、通信信号、牵引供电和旅客运输的特点,形成了中国铁路动车组的技术体系和 知识产权,打造了最高时速250公里的中国动车组品牌;采用具有中国特色、自主知识产权的CTCS-2级列控系统,成功解决了各种类型列车高密度混合运输、动车组跨线运营、系统设备互联互通等技术难题。
  也就是说,中国铁路通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,既掌握了有线时速200公里及以上提速改造的成套技术,实现了动车组成套技术的消化、吸收和系统集成这一重大技术创新,也实现了信息系统的技术引进、消化吸收和功能提升等重大技术创新。
  
  中国铁路的高速之梦正在变为现实
  已经开始的第六次大提速也必将为高速铁路建设提供积累。在铁道部看来,第六次大提速准备实施过程中的创新是手段而不是目的。无论采取哪一种策略,都不仅仅是为了制造一个产品,而是要构建自己的设计、制造平台,建立自己的铁路理论和实践体系,以此来推动中国铁路的发展。
  另外,对于自主创新,人们不要光看到一个产品,也要看到产品之后的理论创新、系统创新。所有这些,已经远远超出了动车组的范围,从这一点来看,第六次大提速关于自主创新的手段是正确的,目标已经实现。
  最明显的一个例子就是,中国南车集团公司控股的南车四方机车车辆股份有限公司在引进时速200公里动车组之后,不仅能够迅速消化吸收生产出中国品牌相同级别的动车组,生产出更适合中国市场需求的动车组产品,更重要的是,该公司成功实现再创新,完全具有了设计生产制造时速300公里级别动车组的能力,相关产品有望在明年下线,成为未来中国铁路客运的主力军。
  “成功实施铁路第六次大面积提速调图,将使中国铁路发展站在一个新的历史起点上,对中国乃至整个世界铁路具有深远影响。”铁道部部长刘志军说。在他眼里,时速300公里动车组下线,仅仅是中国铁路全面迈入世界铁路先进行列的开始,随着更多自主创新产品的相继问世,中国铁路的高速之梦也正在一点点变为现实!
  
  提速·亮点 铁路提速彰显六大变化
  
  1.提速调图规模之大前所未有。这次提速,实现了我国铁路既有线时速200公里及以上提速资源零的突破,线路延展里程一次达到6003公里,其中时速250公里线路延展里程达846公里,这样大的既有线提速规模在世界铁路发展史上是空前的。经过这次提速调图,我国时速120公里及以上线路总延展里程从原来的1.6万公里增加到2.2万公里,提速资源大幅拓展,覆盖全国大部分省区市,标志着我国铁路快速客运网建设取得了重大的进展。这次调图,全路客货列车开行数量将分别达到1312.5对和16656对,分别比现在增加140.5对和1316对。
  2.具有世界先进水平的动车组大量开行。这次提速调图,最突出的亮点是在环渤海、长三角、珠三角3大区域和主要干线开行时速200公里及以上的“和谐号”国产化动车组,部分区段运行时速将达到250公里。这次提速调图实行一次铺图、分步实施,4月18日已开行“和谐号”动车组140对,到年底逐步增加到257对。
  3.客运产品更加丰富多样。新的三大系列客运产品,以满足旅客的不同层次需求。
  第一系列是动车组列车。以区域内城际间短途为主,以跨区域中心城市间中长途为辅,主要安排在白天运行,在以北京、天津为中心的环渤海地区,上海、南京、杭州为中心的长三角地区和广州、深圳为中心的珠三角地区,以及济南一青岛、西安一宝鸡之间密集开行总计212对城际间时速200公里以上的动车组快速列车。在北京、上海、哈尔滨、沈阳、郑州、武汉、南昌、长沙等中心城市间开行45对中长途时速200公里以上的动车组快速列车。
  第二系列是一站直达和夕发朝至列车。新图进一步增加了开行数量。新增7对一站直达特快列车,分别是北京西-南昌2对,北京西-福州、北京-南通各1对,武昌-杭州、宁波、上海各1对,这一产品总数将由原来的19对增加到26对。同时,夕发朝至旅客列车增加32列,总数将达到337列。
  第三系列是传统的普通旅客列车。全路增开52对中长途普通旅客列车,其中中西部地区增加29对,占增加总数的55.8%。在近些年来陆续开通大别山、陕北、苏北、赣南等革命老区的火车后,又利用新建成的井冈山铁路,从井冈山首次开行了至北京、上海、深圳的火车,并在海南省西环线铁路开行了从三亚至北京、上海、广州的火车。
  4.旅客列车运行时间进一步压缩。这次提速调图后,全路旅客列车速度普遍有较大提高,主要城市间旅行时间总体压缩了20-30%。其中旅行时间压缩幅度最大的是上海到南昌、长沙的列车,提速后上海到南昌列车运行5小时08分、压缩5小时45分,到长沙7小时30分、压缩7小时30分,压缩幅度都在一半以上。旅行时间压缩最多的是北京到福州的列车,全程运行19小时40分,压缩近14个小时。
  5.货运产品更加贴近市场。在客运产品全面提升的同时,以具有世界先进技术水平的“和谐”型国产化大功率机车和我国自主设计生产的70吨新型货车以及经过改造的时速120公里提速货车为支撑,货运产品也得到了同步的优化和提升。
  一是扩大了大宗货物直达列车的覆盖面。面向铁路大客户,覆盖全国主要煤矿、电厂、钢厂、炼油厂以及港口,新图共安排跨局大宗货物直达及重来重去列车运行线406条,比现图增加226条。
  二是增加了定点、定线、定时、定车次、定价格的货运“五定”班列运行线。新图安排五定班列运行线121条,比现图增加30条,覆盖全国约90个城市及沿海8大港口。
  三是优化了行邮、行包专列的开行方案。新图安排行邮专列5对,运行时速达到120—160公里,同时对14对行包专列运行时刻进行了优化,增加了编组辆数。
  6.提速安全保障体系更加严密。共制定和完善了150多项技术标准和规章制度,依靠大型养路机械、先进仪器等技术装备对提速线路进行全面整治和动态维护,行车设备状态运用综合检测车和计算机监控等先进技术手段进行周期检测和实时监控,提速客车全部采用先进的计算机自动控制系统,对提速区段的动车组司机、行车指挥、设备养护维修等关键岗位人员进行了严格的培训考试,强化了对提速区段货物列车装载加固和超偏载的检测,对煤炭等散装货物采取固化措施,提速区段基本实现了立交化、全封闭和绿化贯通,建立和完善了各类应急预案机制。
  
  26项自主先进科技支撑铁路大提速
  
  据初步统计,本次提速共有8方面26项中国全部拥有自主知识产权的科技创新,推动了大提速成功实施。
  铁道部新闻发言人王勇平说:“8方面技术创新,包括既有线时速200公里提速成套技术、动车组设计制造技术、列车运行控制系统技术、通信技术、调度集中系统、工务工程技术、牵引供电技术和列车交会技术。”
  他介绍说,中国铁路目前掌握的既有线时速200公里提速成套技术,已经进入世界先进行列。本次提速实现了时速200 公里提速线路延展里程一次达到6003公里,属于世界首创。
  140对时速200公里以上的动车组,将中国主要城市间的旅行时间大幅压缩。比如从北京乘坐新型列车前往上海,只需要9小时59分钟,比原先最快的列车还要快大约2小时。
  青岛四方机车股份公司、长春客车股份公司等六家机车车辆制造企业,通过3年多的引进消化吸收再创新,掌握了高速动车组总成、牵引变流、牵引控制等9项关键技术和10项主要配套技术,生产出时速200公里及以上的动车组列车。
  专家说,这些高速列车的整体国产化率达到了75%以上,中国已经掌握时速200公里以上动车组的核心技术。
  在目前国内最先进的高速动车组——CRH5型列车上,整车以每小时200公里的速度向前行驶时,车内噪音不超过65分贝。它还拥有一系列人性化的设计:恒温空调系统、折叠小桌子和酒吧。
  在大提速中为列车运行控制和调度提供保障的,是中国自主研发的CTCS2列控系统和CTC调度集中指挥系统。正在加快建设的客运专线,以及线路基础设备、行车安全控制和路外安全防护等方面的多项创新,将有效保障行车安全。
  铁道部副部长胡亚东说:“大提速后,中国铁路站在了世界既有线提速的最高点,标志着中国铁路已跻身世界前列。”
  
  提速·揭秘 解密头文字“D”
  
  中国“子弹头”列车的科学名称是“动车组”一头文字“D”,这种新型列车在动力、材料和内部结构上都使用了最新的机车技术。目前我国已掌握时速200公里以上动车组集成、牵引制动、车体材料、以及网络等核心技术。
  
  铝合金材料轻量化减重提速
  全列密闭减噪音抵御压力
  高速列车重要技术之一是要轻量化,列车运行每牵引一吨重量大约要消耗12个千瓦,到300公里的时候,每牵引一吨大约要消耗16至17千瓦,因此,世界各国都在轻量技术上进行了竞争。
  为了减少自重和提高耐腐蚀性,“子弹头”的整个车身都采用高强度的铝合金材料,车体的部分构件则由不锈钢制造。铝合金的重量大大低于钢铁,有利于高速列车减重提速;列车是全列密闭的,可以降低噪声,并抵御高速行驶时车厢外巨大的气体压力。此外,“子弹头”所选用的非金属材料和新型内装饰复合材料,均严格按照国际防火标准执行,确保发生火灾时火势不会迅速蔓延。
  
  动力分散技术保障时速200公里
  减速用再生制动技术反转输电
  “子弹头”列车采用先进的高速动车组动力技术——动力分散技术。通常的电力机车和内燃机车,其动力装置都集中安装在机车上,在机车后面挂着许多没有动力装置的客车车厢。而动车组运行时不仅是机车提供动力,部分车厢也有动力设备,更有利于提高、保障时速200公里,即使有一两节动车发生故障也不会影响运行。
  “子弹头”还采取再生制动技术,从200公里降到90公里左右,完全靠电机反向旋转,利用列车的巨大惯性产生电能再输电,这一阶段没有任何机械磨损,是一个绿色的、环保的过程,当列车时速降到90公里以下时,才开始实施第二阶段的机械制动。200公里的列车制动距离小于2000米,完全达到世界先进水平。
  
  减速车窗采用视觉调节技术
  彩色玻璃材质特殊便于逃生
  由于高速行驶的列车易遭遇飞鸟、碎石、雨雾等近地面物体的“袭击”,因此“子弹头”挡风玻璃的防撞和透视性与飞机驾驶舱玻璃的技术参数基本相同。采用视觉调节技术的减速车窗玻璃,使旅客不会因看窗外景色而感到头晕目眩。
  列车每节车厢两头的车窗玻璃都很特别,在阳光的照射下显出色彩。这些彩色玻璃是逃生玻璃,如果碰到紧急情况,工作人员或乘客可拿起车窗旁的尖锥打破逃生玻璃脱离险情。由于玻璃材质特殊,即便打碎也不会划伤手脚。
  
  两级网络监控全列车设施
  列车不掉头座椅旋转180度
  为旅客提供服务的各项设施是通过电子计算机控制的,整个列车实行两级网络,对全列车所有设备进行监控,乘客可通过电子屏幕随时知道列车行驶的速度、经过的地方等信息。
  列车座椅扶手上有两个按钮,可以调节靠背的倾斜角度和坐垫的长短。前后排座椅间有充裕空间,能够拉展开前排座椅的隐藏桌子,用以盛放物品和用餐。整排座椅可旋转180度,使得前后两排的乘客能够面对面很方便地交谈。在座椅底部有一个脚踏装置,只要轻轻一踩,然后施以很小的推力,便能实现座椅的旋转。由于列车能够两端驾驶,所以在返程的时候,列车不需要掉头,而只需旋转全部座椅的方向。
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