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院士反驳中国高铁一味提高速度技术不过关说法

来源:媒体交大    日期:2011/1/3 20:57:40    点击数:7587

 

2010年10月13日,即将通车的沪杭高铁

法国TGV高速列车

日本新干线是日本交通的主动脉,是世界上第一条高速铁路

中国高铁机车CRH3“和谐号”动车组驾驶室

中国高铁:并非“疯狂”的铁路加速度

早在上世纪90年代初京沪高铁的大争论之前,中国高速铁路网络的梦想已开始构筑,至今20余年。人口压力大的中国,相当时期内人均铁路里程只有5.5厘米,不到一根香烟的长度。与其他行业供需双方互有掣肘的形势完全不同,铁路运力的紧张,从来没有缓解过,而且矛盾是愈演愈烈。建立一张全新的高速客运铁路网,将客货分离,才终于成为可能。

主笔◎吴琪

技术争论

“高铁想法只是雏形的时候,技术上的两派吵得不可开交,这一吵就是好些年。”回忆起学术界曾经为京沪高铁展开的大争论,两院院士、机车车辆动力学专家沈志云向本刊记者直言,“最初是国家关于我国能否有实力建设高铁的考虑,具体到运力最紧张的京沪高铁,到了1998年,到底是该采用轮轨技术还是磁悬浮?两派技术争论不休。”

铁路资源的匮乏,多年来对于客运来说是“一票难求”,货运则是“一车难求”。中国工程院院士王梦恕提到,1989年他和一批铁路专家提出中国铁路大发展的策略,而当时正是高速公路大发展时期。铁路专家们看到的是过多发展高速公路的弊端:“运输成本高,带动不了经济发展。中国大量石油需要从国外进口,而靠进口石油支撑汽车 运输是很被动的,这也意味着中国的经济命脉要掌握在别人手里。”

但是如果要发展高速铁路,按照世界上几个先进国家每公里高铁花费3亿~4亿元人民币的成本,铁道部很难承受这么大的成本投入。在中国是否需要高铁的讨论中,一直有“急建”和“缓建”两派意见,以铁道部专业设计院原副院长姚佐周、上海铁路局原总工程师华允璋为代表的“缓建派”认为,京沪线目前的繁忙可以通过提速、扩能来解决。如果急上超大型项目会加剧财政、金融危险。坚决站在“急建派”一边的沈志云告诉本刊,铁道部原总工程师、高速办主任沈之介,中国社科院数量经济技术研究所所长李京文等人和他想法一致,认为建设京沪高速铁路从现实发展考虑是迫切需要的,并且技术上可行、经济上合理、国力能够承受、建设资金有可能解决。他说:“我们认为‘九五’必须起步,如果按照运力需求来看,相当于每晚建一年,就会损失200个亿。”

增加铁路资源对于中国有多么迫切?铁道部部长刘志军曾说,中国运能的紧张程度几乎居世界首位,从货运看,铁路对全社会货运需求的满足率仅为35%左右。已有铁路承担了全社会85%的木材、85%的原油、60%的煤炭、80%的钢铁及冶炼物资的运输任务,运价率相对较高的高附加值货物运量越来越少。从客运看,铁路客车每天只能提供276万个席位,但目前日均输送旅客372万人以上,许多客车常年拥挤。国家发改委综合运输研究所研究员董焰向本刊记者分析说,我国许多行业随着经济发展,出现了产能过剩现象,但是铁路资源这一块很特别,自新中国成立以来铁路建设这么些年,供需矛盾持续紧张,铁路必然要经历一个大发展的阶段。

京沪线是中国最繁忙的铁路线,它成为我国启动高铁计划的研究样本。1992年5月,铁道科学研究院提交了一份《京沪高速铁路可行性研究报告》。1994年底,原国家计委、经贸委、科委、体改委和铁道部组成“京沪高速铁路建设前期重大经济技术问题研究课题组”论证,给出《京沪高速铁路重大技术经济问题前期研究报告》,主张京沪高速越早建越有利。

董焰在1986年由国家计委派到日本专门研修高铁,回来后就大力主张中国兴建高铁,同一时期,铁道部也派人去欧洲学习高铁技术,可以说中国在上世纪80年代就有建高铁的模糊想法。他向本刊记者分析说,1998年关于京沪高铁的争论范围扩大,核心问题还是两个:一是中国有没有足够的经济实力建高铁;第二个争论非常激烈的就是,上磁悬浮(无轨)还是高铁(有轨)?

关于采取哪种技术的争论,两派各有院士级的科学家力挺。主张采用磁悬浮技术的严陆光院士曾向本刊记者回忆,时任科技部副部长的徐冠华和院士何祚庥都力主磁悬浮技术,他们曾为此三次上书总理朱镕基。严陆光把磁悬浮称为不带燃料的、贴着地面飞行的“飞机”,损耗少、噪音低,加、减速度快。

但是在时任铁道部副总工程师的周翊民看来,磁悬浮无法与现行的铁路运输系统兼容,不能实现“网络化”就没有经济效益,“如果采用磁悬浮,各地区进入京沪线的旅客要换车,我们现有的轨道无法与磁悬浮衔接,它快速的特点无法充分体现”。另外,高速轮轨已建成现代化调度系统和人机工程系统,而世界上还没有一条运行的磁悬浮线路,所以当然也没有专家开发出类似高速轮轨的控制系统。“我们在后来的考察报告中认为:我国至少在10年内谈不上开发出具有自主知识产权的长大干线高速磁悬浮技术和进行系统设计。”周翊民告诉本刊记者,他甚至不认为磁悬浮派的争论会影响国家最后的决定,这也是沈志云院士提到的,磁悬浮因为没有轮轨,一些科学家提到它无振动、无噪音。但这些特点只能在中低速的时候发挥,一旦时速超过200公里,地表稠密大气层的气动阻力能够占到80%以上,机械阻力只占不到10%。沈志云说:“当时有领导人偏爱磁悬浮技术,所以铁道部领头的轮轨派是只干不说,让有些人去争论,铁道部已经在扎扎实实研究高速铁路的轮轨技术了。”

大门关还是开?

董焰所在的国家发改委综合运输研究所在2003年7月接到任务,要求他们对京沪高铁的几个问题进行调研,形成《从战略角度考虑京沪高速铁路建设的几个问题》的报告。在这份当时的机密文件中,本刊记者看到了“国务院领导对京沪高速铁路(轮轨)意见已定,但是还有一些摸不准的地方,难以最后下决心”的表态。

参与后期高铁技术谈判的北京交通大学教授吴俊勇告诉本刊记者:“铁道部曾经面临一个艰难的选择,是完全打开大门站在世界上最先进的技术之上,还是关起门来继续搞我们自己的自主创新?”国家“八五”计划实施以来,我国开始对高速列车动力学问题进行了大量的理论和实验研究,“中华之星”电动车组就是中国自主创新的尝试。它的设计时速为每小时270公里,2002年11月冲刺实验时还创造了最高时速321.5公里的“中国铁路第一速”。“中华之星”项目由铁道部主持,中国北车集团和南车集团都参与了研制,经费和精力上的投入都很大。但在当时,由于“中华之星”在时速超过200公里时,会表现出一些不稳定性。“其设计要求低于国外高速铁路标准,整体技术不成熟,距离商业运营还有很大距离。一些核心关键技术和设备可靠性、稳定性不足,中华之星列车的工艺水平比较差,需要进口。”最后国家还是决定打开大门,把国外最先进的技术作为我们的研究起点。

于是,时任国家发改委综合运输研究所所长的董焰,在2003年7月接到调研任务时,京沪高铁采用轮轨技术的意见已经明确,引进国外技术的思路也定了下来。但是上头的意思是,“该项目建设是拉动我们的经济,而不是拉动它们的经济”,要从有利于中国的思路上去引进这些技术。董焰需要研究的问题包括:1.引进什么技术代价最小,方式最佳,需要一系列方案的比较;2.总结秦沈客运专线的经验,以此为基础,我们轮轨技术有哪些成果;3.引进哪些国外技术,怎样启动,怎样利用外国技术;4.我们有什么筹码;5.韩国、日本高铁建设费用一般为3亿~4亿元人民币/公里,我们1亿元人民币/公里是否拿得下来?

董焰等人比较了日本新干线、法国TGV、德国ICE3这三种国际上领先的高铁模式,分别从动力方式、速度和可靠性、供电制式、信号制式、轨道内侧距和车体宽度、编组能力和单位造价方面进行比较。他们得出初步结论:日、法、德三国的技术都可以采用,但其中任何一国的技术体系都不能照搬,需要不同程度的改进。其中日本技术需要的改进较小,法国的改进较大;从目前公开的单位造价考虑,日本、法国的较低,德国的较高。

在主要技术标准上,董焰认为,根据《京沪高速铁路项目预可行性研究报告》提出的运输组织模式和速度目标值,经中国国际工程咨询公司组织专家评估认为,京沪高速铁路采用“高、中速共线运行”模式和运营速度目标值300公里/小时的方案符合我国国情和路情。

而在这重背景下来看2007年中国铁路的第六次大提速,它的转折意义变得非常分明。沈志云说:“这第六次提速,是将中国铁路的既有轨道、运能发挥到了极致。这些轨道只能承载时速200~250公里的速度极限了,传统铁轨属于有砟轨道,在地面上轨枕下铺设一层碎石组成的道床。高速铁路需要无砟轨道来保证安全,不能有小碎石影响安全,轨枕本身是混凝土浇灌而成,铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。我们要想建立更快的速度,只能够另外新建轨道,用全新思路大规模配套地修建高铁网络。”

从上世纪80年代开始,铁道部就提出了客货分流的想法,董焰说:“当时日本的新干线建立起来,专门高速客运,那么原来的铁路就可以释放出来做货运了,提高了效率。”铁道部意识到了这样的大趋势,但是借助原有线路很难改变局面。一旦到了暑期、“春运”这样的高峰期,货运基本是给客运让路的。比如客流量大的武广线,春节期间只有几趟通往港、澳的鲜货货车可以发车,其余全部给客运让道,但是这几趟货车发出去后,也要根据客运需求走走停停,很难保证准点。董焰说,从经济效率来说,一般铁路走货运收益大,但是到了客运高峰,只能“舍弃效益保民生”。

建立全新的高铁网络,就能将高铁变成客运专线,既有铁轨慢慢变成完全的货运专线。而第六次大提速,我们开始了引进国外技术的尝试。沈志云说:“‘和谐号’的动车组,我们用5年时间就研制出了第三代,这就是站在人家的肩膀上在进步。”中国花大力气研发的“中华之星”虽然未被直接采用,但是这种研究锻炼了队伍,对我们的技术差距认识非常深。“没有经过前期的200~250公里/小时这一阶段的运行,外国客车很难适应中国的需要。外国公司不了解中国铁路的特点和要求,如高中速混运,在国外很少见。又如轮轨型面和轮对内侧距离等技术标准,必须与我国铁路一致。京沪高速铁路2010年要投入运行,2008年京津线要试运行,没有经过前期磨合的外国公司,不太可能赶上进度。”

谈判桌上的生意经

2004年,国务院常务会议讨论通过了《中长期铁路网规划》。2006年3月,国务院总理温家宝主持国务院常务会议,讨论并原则通过了《京沪高速铁路项目建议书》,京沪高铁正式立项,从提出修建方案到国务院批准立项,历时12年。2008年10月,经国家批准,中长期铁路网调整规划正式颁布实施,新规划将进一步扩大路网规模,完善布局结构。到2020年中国铁路运营里程将达到12万公里以上,其中高速铁路1.6万公里以上。以高速铁路为主骨架的快速客运网将连接人口50万以上大城市,覆盖全国90%以上人口。

为何中国铁路会在此时迎来大建设时期?沈志云将之归因于历史欠债太多。“我们有20多年没有重视铁路的发展,一年只新修几十公里。我们铁路线只以年均1%~2%的速度增长,和经济增长速度是很不匹配的。”

董焰解释说,一方面是发展观念的问题,另外,新中国成立以来我们铁路系统一直苦于解决不了资金问题,1986年铁道部启动行业内部大改革,实行“大包干”,搞经济责任承包制,但是效果有限。国家经济近些年的发展,我们才变得有能力规划铁路这样的大项目。而且随着铁道部和各个地方政府合资建铁路的方式,铁路投资已经开始多元化,给高铁的建设提供了资金上的可能。“无论是地方政府,还是投资机构和企业,都非常看好铁路市场,也希望通过以后的上市运作来在这么大的市场中分一杯羹。”地方政府可以以土地、资源等方式入股,银行系统也全力支持,再加上民间资金,投资形势比过去活跃很多,于是中国迎来了铁路的高速发展期。董焰说,等到“十二五”结束,我们铁路的大规模建设就会告一段落,其他就是拾遗补缺的小建设了。

既然已经决定了我们建高铁的基本原则是“引进、消化、吸收、再创新”,参与谈判工作的北京交通大学教授吴俊勇说:“铁道部的思路非常清晰,用全新思路来建高铁,各个方面都要采用最先进的技术,哪怕成本偏高,但是一次到位,对长期规划是有利的。”

沈志云院士说,国外有人质疑中国一味提高速度,但是技术不过关。其实他们的质疑是没有道理的。“我们的优势就在于轮轨、动车、基础建设各个方面都是采用最新的技术,所以我们能够保证速度的安全。国外的高铁在试验时也能跑出时速三四百公里的高速度,但是一方面他们的市场需求有限,跑得太快不一定划算。再者因为人家的技术是几十年间慢慢建立起来的,有些潜力已经不大。比如日本从上世纪60年代开始建立的新干线,路轨系统基本定型,他们早期的线路最小半径曲线是2500米,后来达到4000米,这样就只能支撑时速不超过320公里的车。不然的话,就会出现线路和车辆不匹配的问题,再好的车,到了那样的轨道上就跑不了。我们新建高铁的最小曲线半径是9000~1万米,能支撑的速度也高。所以我们这次是建立了高铁的国家创新体系,建立了统一的工程平台,从理论到技术非常配套。”

在高校研究这一块,主要是北京交通大学和西南交通大学参与了高铁研究。沈志云介绍,对高速列车运行来说,最难解决的是轮轨关系和弓网关系等基础理论和关键技术。近期,铁道部资助的轨道交通国家实验室将在西南交大启动,要从动力学性能与疲劳强度等方面进行技术攻关,使我国自主研制的高速列车达到350公里的要求。

2006年开始参与对外谈判的吴俊勇告诉本刊记者,铁道部的基本思路是,要采用世界上已经被长久验证了的最好技术,但是一定要让对方转让核心技术,保证我们的国产化率能够达到75%,把关键技术转让给国内的指定厂家。在具体的操作上,铁道部并不针对外商来签合同,而是直接发包给中国有实力的企业,让外商和中国企业组成合作伙伴。比如动车这部分,铁道部与唐山机车厂签订合同,然后西门子公司与唐山机车厂合作,头3辆动车从西门子直接整车引进;接下来3辆引进后由我方组装;再下来的3辆中国企业开始生产局部配件,一步步下来一直到我们的国产化率达到75%。人员培训计划也非常具体,比如作为总承包的西门子公司必须负责我们多少技术人员的培训,负责20年的维护工作。我们的工程师、大学老师分批去德国培训,回国后再一批批培训18个铁路局的人员。

从2004年起开始的铁路动车组的公开招标,将高铁的国产化路径体现得比较充分。2004年6月17日,《人民铁道》和中国采购与招标网同时发布招标公告:中华人民共和国铁道部拟采购时速200公里的铁路电动车组,共计10包200列。公告明确招标公司和投标人资格,投标主体是国内企业,但它必须取得国外先进技术的支持。

http://news.ifeng.com/mainland/detail_2010_12/31/3826509_1.shtml

 

责任编辑:阮琦

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