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高鐵技術
鎖定
高鐵技術鐵路簡介
根據UIC(國際鐵道聯盟)的定義,高速鐵路是指營運速率達每小時200公里的鐵路系統(也有250公里的説法)。早在20世初前期,當時火車“最高速率”超過時速200公里者比比皆是。直到1964年日本的東海道新幹線開通,是史上第一個實現“營運速率”高於時速200公里的高速鐵路系統。高速鐵路技術除了在列車在營運達到速度一定標準外,車輛、路軌、操作都需要配合提升。廣義的高速鐵路技術包含使用磁懸浮技術的高速軌道運輸系統。
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高鐵技術鐵路歷史
鐵路是人類發明的首項公共交通工具,在 十九世紀初期便在英國出現。直至二十世紀初發明汽車,鐵路一向是陸上運輸的主力。二次大戰以後,汽車技術得到改進、高速公路亦大量建成,加上民航的普及,使鐵路運輸慢慢走向下坡。特別在美國,政府的投資主要放在公路的建設上,不少城市內的公共交通曾一度被遺棄。
高鐵技術鐵路優勢
無論是高速公路或機場都面對擠塞的問題。高速鐵路的優點是載客量非常高。倘若旅程非以大城市中心為出發及目的地,使用高速鐵路加上轉乘的時間可能只跟駕駛汽車相若。但高速鐵路毋須自行駕車會較為舒適。另一方面,雖然高速鐵路的速度比不上飛機,但在距離稍短的旅程(650公里以下),高速鐵路因為無需到一般是頗為遙遠的機場登機,因而仍會較為省時。而且高速鐵路的班次可以較為頻密,總載客量亦遠高於民航。
高鐵技術建造地區
高速鐵路的顧客對象多數以商務旅客為主。旅遊遊客是第二主要客户。以法國高速鐵路為例,它連接了海岸的度假區,並且在長程路線上減價以跟飛機競爭。因為高速鐵路的出現,不少以離巴黎低於一小時車程的地區開始成為通勤的進宅區。不少本來是偏遠的地區亦得到較快的發展。西班牙及荷蘭的高速鐵路亦是希望得到這種效果。
高鐵技術世界高鐵
適合高速鐵路的生存環境其實只有兩條基本原則:第一是人口稠密和城市密集,而且生活水準較高,能夠承受高速輪軌比較昂貴的票價和多點停靠,第二是較高的社會經濟和科技基礎,能夠保證高速輪軌的施工、運行與維修需要。
雖然新幹線的速度優勢不久之後就被法國的TGV超過,但是日本新幹線擁有最為成熟的高速鐵路商業運行經驗———近40年沒有出過任何事故。而且新幹線修建之後對於日本經濟的拉動也是引起世界高速鐵路建設狂潮原因之一。
TGV可能是惟一沒有任何盈利色彩而享譽世界的法國產品。所謂TGV是Train a Grande Vitesse(法語“高速鐵路”的)簡稱。第一條TGV是1981年的開通的巴黎至里昂線。此後不過幾個月,TGV就打敗法國航空擁有了這條線路的最大客源。
1972年的試驗運行中,TGV創造了當時的318公里的高速輪軌時速。
從此TGV一直牢牢佔據高速輪軌的速度桂冠,的紀錄是2007年創下的578.4 公里/小時。另外法國境內的加來至馬賽線是世界上惟一一條超過1000公里的高速鐵路運營線,在這條線路上TGV的平均時速超過300公里,表現也非常穩定。
法國TGV的最大優勢在於傳統輪軌領域的技術領先。1996年,歐盟各國的國有鐵路公司經聯合協商後確定採用法國技術作為全歐高速火車的技術標準。因此TGV技術被出口至韓國、西班牙和澳大利亞等國,是被運用最廣泛的高速輪軌技術。
德國的ICE則是高速鐵路中起步最晚的項目。ICE(Inter City Express的簡稱)的研究開始於1979年,其內部製造原理和制式與法國TGV有很大相似之處,的最高時速是1988年創下的409公里。因此德國與法國政府正在設計進行鐵路對接,用各自的技術完成歐洲大陸上最大的兩個國家鐵路網的貫通。
ICE起步較晚和進展比較落後的一個重要原因是德國人在高速輪軌和磁懸浮的兩線作戰。由於磁懸浮在設計理念上的先天優勢(沒有固態摩擦),德國的常導高速磁懸浮一直是其鐵路方面科研的重點。磁懸浮的設計理念與傳統意義上的輪軌完全不同,因此當法國的TGV順利投入運行,而且速度不亞於當時的磁懸浮時,德國人才開始在高速輪軌方面奮起直追,但是仍與法國TGV技術有不小的差距。
在認識建造高速鐵路的優勢後,美國奮起直追,不僅保留了原計劃拆除的東北走廊電氣化設施,而且在引進TGV技術的基礎上,研製了具有美國特色的高速列車ACELA,該列車連接了波士頓、紐約、費城、華盛頓。是美國一條高速鐵路。
1971年最早的TR1型磁懸浮面世之後,已經有八個型號。上海磁懸浮採用的就是最新的TR8型。
日本磁懸浮研究成功是在新幹線正式運行10年之後的1972年,而且研究方向是與德國完全不同的超導方式。2015年,日本已經在試驗中利用L0型磁懸浮列車得到603 公里/小時的世界最高速度。但是曾經實地考察過兩國線路的朱鎔基總理評價日本磁懸浮的噪音和晃動都大於德國磁懸浮。日本方面也以技術尚未完全成熟為由,拒絕向中國提供磁懸浮技術。
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高速輪軌和磁懸浮雖然在設計方法上有天壤之別,卻還有一點是共通的,那就是關注於改變列車和軌道的接觸狀況以提高速度。到為止,磁懸浮能夠達到的設計運行最高時速為450公里(德國),試驗最高時速552公里(日本)。與最高時速的高速輪軌TGV相比,磁懸浮的純速度領先還並不明顯,但它有明顯的速度潛力和能耗比、噪音等。與此大相徑庭的是近年在興起的,關注於改進機車牽引系統的擺式列車,很有可能是此後地面交通工具提高速度的另一個有益嘗試。
德國、意大利和瑞典是最早進行擺式列車試驗的國家,1997年以來擺式列車因為價格便宜和製造工藝相對簡單,尤其是能夠充分利用現有線路,不必鋪設全新的鐵路網絡的優勢,而逐漸能夠在高速列車的競爭上與高速輪軌和磁懸浮分庭抗禮。
從國際趨勢來看,擺式列車很有可能是一種在大規模成熟鐵路網基礎上完成提速,而且性價比較高的高速鐵路技術。
TGV 技術
法國:TGV
法國、比利時、荷蘭、德國:Thalys
西班牙: AVE
韓國:KTX
美國:ACELA
ICE 技術
德國:ICE (Intercity Express)
中國: CRH(China Railway High-speed)
新幹線技術
日本:新幹線
中國:CRH2(E2-1000)
Talgo技術
西班牙: Talgo350
擺式列車
瑞士: ICN
意大利、瑞士: Eurostar Italia
美國: Acela
加拿大: LRC
磁懸浮
中國上海:中國第一輛磁懸浮列車(機場快鐵)
日本:山梨リニア(MLX-001),中央新幹線(東京~大阪,規劃中)
中國高速鐵路
高鐵技術中國規劃
根據《中國鐵路中長期發展規劃》,到2020年,為滿足快速增長的旅客運輸需求,建立省會城市及大中城市間的快速客運通道,規劃“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及三個城際快速客運系統。建設客運專線1.2萬公里以上,客車速度目標值達到每小時200公里及以上。
七大城際客運系統:
除此之外,廣州至南寧、廣州至貴陽、成都至蘭州等重要省會之間或重大城市之間,將來隨着經濟規模的擴大和客運需求的增加,都將陸續修建200公里及以上的客運專線或城際鐵路。預計到2020年,中國200公里及以上時速的高速鐵路建設里程將超過1.8萬公里,將佔世界高速鐵路總里程的一半以上。
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高鐵技術西方輿論
中國高鐵在速度上不斷刷新世界紀錄,其技術也被公認為國際領先,但國外不少人認為中國高鐵技術抄襲了外國技術。國家知識產權局局長田力普表示,中國高鐵技術在原有技術的基礎上有大量創新,是擁有自主知識產權的高鐵技術,不存在所謂“抄襲”。
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西南交通大學、鐵道科學研究院、中南大學等研究機構掌握了大量自主知識產權的高鐵技術,能夠獨立進行研發設計
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田力普出席在成都舉行的第三屆知識產權與城市發展市長論壇開幕式後,接受了成都商報等媒體記者的採訪。田力普表示,不僅應該強調知識產權的保護,也應該強調知識產權的創造和應用,山寨現象就是沒有把自己的知識應用在創造上,而是用在瞭如何抄襲上。
有大量專利 不存在抄襲
“這些指責都是沒有根據的,他們的高鐵技術主要是依靠自主創新的成果。”田力普表示,其實任何技術創新都可以分為兩個部分,其一是現有的技術,其二是在現有技術基礎上的創新部分。“只要他使用現有的技術時,給它(知識產權)的所有人支付了費用,合法地使用,就不存在抄襲的問題。”田力普説,中國引進這些現有技術時,也支付了大量的專利費。發達國家的創新也是這麼來的。
田力普表示,在高鐵技術方面申請了大量的專利,這些專利技術都有很多創新。“他相信,中國高鐵技術的創新,不會因為國外的無端指責而受到影響。”
山寨現象 中國高鐵
是聰明才智用錯了地方
就國內存在大量山寨手機、山寨電腦等問題,田力普表示,該國山寨現象最開始出現在電子產品領域,山寨出現有歷史的原因,與傳統認識有關。但是最近20多年來,該國完善了知識產權方面的法律法規,已經從法律層面確認了知識就是財富這個觀念。但是人們的思想觀念還沒有轉變過來,還不習慣花錢買別人創造的知識。
對於如何消滅山寨產品,田力普表示,完善了法律法規後,就要依法辦事,尊重知識產權。同時,要扭轉人們的錯誤認識,轉變觀念。“很多搞山寨產品的人,產品做得很逼真,這也需要相當的技術。他幹嘛不把這些聰明才智用到創新上呢。”田力普説,如果誰也不願意創新,創新型國家就無從談起,更多技術就會受制於人。
佛山副市長:
用價廉物美產品壓縮山寨產品生存空間
山寨手機大量出現在沿海城市,這些地區該如何面對。佛山市副市長王玲接受成都商報記者採訪時表示,“政府執法查處只是一個方面,更重要的是政府要引導企業的技術創新,優秀企業不斷創造出價廉物美的產品,儘量縮小山寨產品的生存空間。”王玲表示,要消滅山寨只有綜合運用各種手段,逐步消除,不可能一蹴而就。
詆譭中國,別有用心
《澳門日報》24日刊出社論説,在中國和平崛起過程中,西方總會有一些質疑的聲音,甚至惡意詆譭和攻擊,中國高鐵自然也不例外。西方一些人對中國高鐵的誣衊攻擊,有吃不到葡萄酸溜溜的成分,也別有用心,他們害怕中國先進高鐵技術搶走他們的生意,於是千方百計惡言中傷,損害中國高鐵的形象,阻礙中國高鐵技術及產品出口。
全長1318公里的京滬高鐵近日全線鋪通,預計將於2012年前建成通車。該鐵路設計時速達350公里,從北京到上海只需4小時。美國福克斯新聞網刊文稱,中國高鐵疾馳,使美國看起來像第三世界國家,這是美國已經落後的另一個明顯標誌。日本媒體則認為中國高鐵是日本新幹線“山寨版”,指中國高鐵技術抄襲。也有外國媒體大肆渲染中國高鐵不實用論。
中國高鐵引起世界關注,因其不可思議的發展速度。雖然中國很早就研究高鐵技術,但直到2004年,在國際上能稱得上“高鐵大國”的,只有法國、日本和德國,中國高鐵從來不被強國們放在眼裏。
2004年1月,國務院常務會議通過《中長期鐵路網規劃》,繪就了超過1.2萬公里“四縱四橫”快速客運專線網的“藍圖”,為中國高鐵發展奠定基石。同年4月,國務院提出要用兩年左右的時間,把鐵路時速由160公里提高到350公里。此後,中國開始引進高鐵技術。日本川崎重工一位總裁曾不無耐心地向中國同行勸告説:不要操之過急,先用8年時間掌握時速200公里的技術,再用8年時間掌握時速350公里的技術。但中國技術人員邊引進消化邊自主創新,硬是把加拿大、日本、法國和德國的技術融會貫通,設計生產出具自主知識產權的高速動車組。
中國近期成功完成了時速380公里的新一代高速列車——“和諧號”CRH380A的設計生產,該高速列車在滬杭高鐵試運行中最高時速達到416.6公里,創世界鐵路運營試驗最高速。3月鐵道部將在京滬高鐵試驗段上進行500公里時速試驗。中國高速鐵路營運里程已達到7055公里,中國已經成為世界上高速鐵路運營里程最長、運行速度最高、在建規模最大的國家。中國僅用五年時間,走完了發達國家幾十年的路。
對於國外關於“中國高鐵技術系抄襲”的指責,中國知識產權局長田力普日前駁斥指出,全世界的創新都分為兩部分,一是別人已經創造出來的,另一部分是自己結合實際所作出的創新。“發達國家可以這樣做,為什麼中國不可以?”“他們購買德日法加的技術,那是按照國際規則支付了專利費的,這是合法的。消化別人的技術,結合自己的情況而創造出來的新東西,怎麼會是抄襲?”
在中國和平崛起過程中,西方總會有一些質疑的聲音,甚至惡意詆譭和攻擊,中國高鐵自然也不例外。西方一些人對中國高鐵的誣衊攻擊,有吃不到葡萄酸溜溜的成分,也別有用心,他們害怕中國先進高鐵技術搶走他們的生意,於是千方百計惡言中傷,損害中國高鐵的形象,阻礙中國高鐵技術及產品出口。
高鐵作為現代社會的一種新的運輸方式,具有速度快、安全、節能等明顯優勢。高鐵的節能效果非常明顯,比如時速350公里列車的能耗大約是大巴的三分一、小汽車的六分一、飛機的四分一。中國發展高鐵是非常明智的選擇,在找到新經濟支撐點的同時,又佔據未來能源利用制高點。“中國高鐵”是中國製造業的榮耀,是中國製造業從勞動密集型向技術密集轉型的一大成果,是中國出口的新亮點。
中國在高鐵技術上享有後發優勢,綜合了多個國家在高鐵技術上所擁有的技術專長,並發展出了中國獨具特色並擁有完全知識產權的高鐵技術,在國際市場上具有較強的競爭力。中國已經與美國、俄羅斯、巴西、沙特、委內瑞拉等國家達成了合作建設高鐵的意願,並正與東南亞、中亞、歐洲等國家探討,將高鐵從中國伸至東南亞、歐洲。在高鐵示範效應下,中國企業在境外承攬的鐵路項目近年大增,中國生產的機車、動車及零部件出口擴至世界五十多個國家和地區。西方一些人愛拿中國高鐵説事,但“兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山。”這些雜音無礙中國高鐵的飛馳。
高鐵技術客觀評價
中日德法四國高鐵技術各有千秋、獨樹一幟。中國高鐵運行狀態平穩,日本高鐵安全性能優異,德國高鐵電氣設備先進,法國高鐵極限速度領先。高速技術和產業是全球化的,這和民航客機一樣,不同國家提供不同的技術攻關服務,即使所謂的自主研製的國產化列車,也不可能百分之百實現所有零件和技術純國產,亦不符合經濟全球化規律。蘋果手機尚且博採眾長各國材料和裝配技術,更不用説技術難度大得多的高鐵系統。
當前有兩種爭議聲音都是對中國高鐵技術的不客觀且不理性評價,即抄襲論和最牛論。科學無國界,經濟全球化時代,高鐵技術從發達國家通過多元化形式的合作傳播到發展中國家已是不爭事實,韓國、歐盟多數國家的高鐵技術都是引進其它高鐵技術強國的,只要符合正常專利技術申請和轉讓流程,就不存在抄襲問題。
最牛論總是把中國高鐵技術吹捧得天花亂墜、甚至輕蔑藐視其它強國的高鐵技術,全然不尊重高速技術是全世界幾代人多年共同的智慧和勞動結晶這一事實。中國鐵路曾有過很長一段比任何國家都悲壯悽慘的發展史:當全世界全面淘汰蒸汽機車時,中國卻成為蒸汽機車最大的生產和運用國。日本的高鐵技術比國內早了整整45年,無論如何,日方都有着比中國更悠久的高鐵經驗技術,對高鐵的實際瞭解要比他們多得不少。而事實上,中國時速380公里級別的動車組技術就是在日本高速動車組技術平台上繼續研發的。不少人還就速度、里程等方面把中國高鐵技術捧上天。日德法都是土地面積小國,還要照顧到沿線經濟走廊,不需要也不可能在現階段大面積用到350km/h速度級的列車,但它們列車的試驗速度在上世紀就全面突破400km/h大關。如果它們的國土面積和人口數量有中國這樣規模的話,恐怕它們的高鐵里程和速度早就不限。另外,運營速度是個複雜問題,並非越快越好,它除了和技術有關,更多是在能耗、經濟、效益、服務、票價、風險和政策等多方面尋求平衡點。
中國的高鐵管理技術和經營技術還有待提高,温州動車組事故就是個警鐘。不僅如此,在一個能4年修好1000多公里且350km/h級別武廣高鐵的時代,一條不足100公里且200km/h級別的莞惠城鐵居然要修近10年。這些問題都反應出了中國高鐵從規劃設計到運營管理中還存在不少問題和軟肋,需要客觀對待並加以改進。
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- 參考資料
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- 1. 最新版中國高鐵大揭秘,“復興號”來了! .人民網[引用日期2017-10-26]
- 2. 美國“超級高鐵”測試成功 設計時速超1100公里 .人民網[引用日期2017-10-26]
- 3. 日本東海道城市羣建設啓示錄 .前線[引用日期2019-05-21]
- 4. 西南交大高鐵戰略研究中心 .西南交大高鐵戰略研究中心[引用日期2016-02-25]
- 5. 時速603公里日本刷新磁懸浮列車世界紀錄 .人民網[引用日期2019-05-21]
- 6. 知識產權局駁“高鐵自主創新技術系抄襲”論
- 7. 澳門日報:西方詆譭中國高鐵“抄襲論”別有用心
- 8. 中國高鐵技術爭議解析 .人民網[引用日期2017-10-26]
- 9. 中國研發出全球最先進高鐵牽引技術 耗資1億元 .人民網[引用日期2017-10-26]