1978年10月26日,中国改革开放总设计师邓小平出访日本,坐在从东京开往京都的“光号”新干线列车上。日方陪同人员中江问邓小平,“现在时速是240公里,您感觉如何?”邓小平听后微微一笑,“新干线比风还快,就像推着我们跑一样,我们现在很需要跑。”
2004年1月,国务院常务会议通过《中长期铁路网规划》,绘就了超过1.2万公里“四纵四横”快速客运专线网蓝图,中国高铁就此起步。
当时,国际上能被称为“高铁大国”的,只有法国、日本和德国。当中国的铁路人跑到日本,说我们也要造自己的高铁时,日本川崎重工一位总裁不无耐心地劝告,“不要操之过急,先用8年时间掌握时速200公里的技术,再用8年时间掌握时速350公里的技术。”
没想到仅仅用了4年时间,2008年8月1日,中国第一条时速达350公里的高速铁路——京津高铁就开通运营了,而明天开通的沪杭高铁在试车时,更跑出了416.6公里的世界运营最高速,中国人仅用四五年时间,走过了发达国家40年的发展历程,实现了由世界高速铁路追赶者到引领者的历史性跨越。
高铁能跑这么快,都有哪些秘密?
车厢也有动力,马力当然更大
有句话说,火车跑得快,全靠车头带。这句话过去适用,放在高铁上就不适用了。
以前的火车,像内燃机火车,它的车头就是一个发动机,牵引着后面的车厢往前跑,车厢本身并不具有动力,所以要想跑得快,发动机的动力就要大,但发动机不能造得无限大,一来技术跟不上,二来太重,也跑不快。
于是有人想到,把火车的动力平均分散到各节车厢,让车厢自身也带动力,而不仅仅靠车头拉。铁路电气化让这种设想成为可能,于是就有了动车。
看过快报10月23日《沪杭高铁80对动车时刻表》的读者可能注意到,时刻表的“车种”一栏中,写的是“动车组”。
什么叫动车组?就是由几节自带动力的车厢,加几节不带动力的车厢编成的车组。带动力的车厢叫动车,不带动力的车厢叫拖车。
沪杭高铁动车组司机王海平说,目前国产的普通动车组,像CRH2动车组,有4组动力系统,平均分配在4节车厢,而车头本身已经没有动力系统了,只是一个控制室。这种普通的动车组,能跑到时速200多公里。
沪杭高铁上使用的国产和谐号CRH380A动车组,共有8节车厢,设置了多达6组动力系统,分别在2号、3号、4号、5号、6号和7号车厢下面。
也就是说,除了1号和8号车厢,其余车厢都带有动力系统。动力多了,车子当然跑得更快。
“这么说吧,以前的内燃机火车发动机相当于1缸发动机,普通动车组是4缸发动机,而沪杭高铁上的动车组,采用的是6缸发动机。”王海平说。
以前铁道线,是有砟轨道
法拉利汽车动力很强劲,但让它到山区七高八低的搓板路上去跑,估计还没拖拉机快。为什么?就是因为路不平,所以有了好的车子,路还得好。
以前的铁道线,采用的是有砟(音同“碴”,小块的石头)轨道:先用土堆起一条像堤坝一样的路基,然后在土质路基上铺小石块,再在小石块路基上铺上枕木,最后将两条铁轨固定在枕木上。
这种有砟轨道施工简单,造价低,但容易沉降变形。而且当列车时速超过250公里时,路基上的石块很容易被压碎,影响行车安全与稳定性。
做路基就要分五步
高铁采用的是无砟轨道。无砟轨道主要包括两个部分:路基和轨道板。
路基处理有两种,一种是造桥建高架,沪杭高铁全线桥梁和高架的比重占了89.9%。高架的好处是,沉降小,占用耕地少。
但有些路段是不适合建高架的,比如进出站时。沪杭高铁沿线是有名的软土基地带,土壤含水率高,很容易沉降,这个时候,路基的处理就非常关键。中铁十局沪杭高铁嘉兴段项目指挥长王立新,详细介绍了这方面情况。
一起来了解一下高铁路基——
第一步:往地下打钢筋混凝土管桩,桩的直径一般在四五十厘米,深度30米到60米不等,要看下面淤泥层的厚度,一直要打到土壤的持力层为止。
这样,沿着铁路的走向(线向),前后左右每隔2米4打一根桩,形成一个桩阵。
第二步:浇铸50厘米厚的钢筋混凝土,将这些密密麻麻的桩“焊”成“铁板”一块,形成一个非常坚实的钢筋混凝土地基。
第三步:在钢筋混凝土地基上填充小石子。这些小石子的大小、含水率、硬度等都有严格要求,是特地从海盐南北湖的一个山里找来的。
将这些石子按大小,以一定的比例搭配后,填筑到混凝土地基上。每填高30厘米,彻底压实。然后,再填30厘米上去,直到达到标高要求。
第四步:石子全部填好压实后,进行两三个月的重载压实,就是在上面再堆两三米厚的AB料(不同大小石子组成的堆料),检查路基的沉降情况。
第五步:如果没有问题,扒掉AB料后,就可以在上面浇灌最后一层钢筋混凝土了,也就是底座板,厚度约20厘米左右。
至此,路基的处理才算结束。
轨道板检验计算办法
德国人就是不透露
接下来就可以在路基上面铺轨道板了。轨道板外形像一块水泥板,上面有锁扣,可以锁住钢轨。
每块轨道板长6.45米,宽2.5米,厚0.2米,约重9吨,这是在工厂里标准化制作出来的,轨道板也是无砟轨道的最核心技术。
2005年,中国花巨资从德国购买高铁技术,其中包括一张轨道板的图纸。德国公司的技术人员随后来中国指导生产。
生产过程都是开放的,看多了就能明白。轨道板浇铸好后,要用计算机进行检测,看它是否符合标准。
每到这个检验计算关键环节,德国人就不让人靠近,只告诉中方人员合格或不合格,但为什么这块合格,那块不合格,他永远不透露。中方技术人员被这块板整整折磨了4年,才设计出自己的检算软件。
沪杭高铁新建线路160公里,就是用这一块块6米45长的轨道板拼起来的。
上海铁路局常务副局长王峰说,两块轨道板在拼接时,要用雷达测量,搭接高差不能大于0.3毫米,线向误差不能大于0.3毫米。
轨道板铺好后,就可以在上面铺钢轨了。
“这样处理后,整个线路的沉降不能大于1毫米,这在世界上都是独一无二的标准。”上海铁路局常务副局长王峰说。
正是线路的高平顺,才保证了沪杭高铁运行安全、保证它能跑出世界最快速度。
据都市快报 记者 冯云浓