高鐵技術

專業術語

高鐵技術是專業術語,拼音為ɡāo tiě jì shù,全稱高速鐵路技術,是指高速鐵路系統有關的所有科學技術,包括鐵路建設技術、火車製造技術、信息採集技術、調度控制技術以及運營管理技術和維修養護技術等。高鐵技術如同航空技術一樣,是個十分龐大複雜的工程體系,不可就單方面一概而論。

鐵路簡介


日本新幹線
日本新幹線
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公里的說法)。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。

鐵路歷史


日本新幹線
日本新幹線
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。
世界上首條出現的高速鐵路是日本的東海道新幹線,於1964年正式營運。日系新幹線列車由川崎重工建造,行駛在東京-名古屋-京都大阪的東海道新幹線,營運速度超過每小時200公里。

鐵路優勢


日本新幹線
日本新幹線
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。

建造地區


日本新幹線
日本新幹線
日本、法國及美國的高速鐵路發展都是首先連接人口密集的大城市:日本的東京至京都;法國的巴黎里昂;美國的波士頓紐約華盛頓。這樣可以減少投資,需要時亦可以將原有的路軌改良后使用。
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戶。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,不少以離巴黎現在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。

世界高鐵


日本新幹線
日本新幹線
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。
就這兩點而言,以巴黎和柏林為核心的歐洲大陸和日本密集的城市帶是最適合不過的。因此世界最先進的高速輪軌技術誕生在德、法、日這3個國家就非常合乎邏輯。
日本的高速鐵路“新幹線”誕生於1964年。當時的東京至大阪東海道新幹線線僅用8年時間就收回全部投資。近40年來,新幹線技術不斷進步,已經構成了日本國內鐵路網的主幹部分。
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目前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可能是目前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。
日本新幹線
日本新幹線
從此TGV一直牢牢佔據高速輪軌的速度桂冠,目前的紀錄是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目前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后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則是目前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,目前的最高時速是1988年創下的409公里。因此現在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,但是至今仍與法國TGV技術有不小的差距。
日本新幹線
日本新幹線
在認識建造高速鐵路的優勢后,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。是美國唯一一條高速鐵路。
1971年最早的TR1型磁懸浮面世之後,至今已經有八個型號。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。
日本新幹線
日本新幹線
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。到目前為止,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)。與目前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、義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路的優勢,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、英國、比利時歐洲之星
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)
德國、比利時、荷蘭、瑞士奧地利:ICE (Intercity Express)
中國: CRH(China Railway High-speed)
新幹線技術
日本:新幹線
中國台灣:中國台灣高鐵
中國:CRH2(E2-1000)
Talgo技術
西班牙: Talgo350
擺式列車
義大利、芬蘭、葡萄牙、捷克斯洛維尼亞、英國:Pendolino
日本新幹線
日本新幹線
瑞典:X2000
瑞士: ICN
義大利、瑞士: Eurostar Italia
美國: Acela
加拿大: LRC
日本:新幹線800系電力動車組、新幹線N700系電力動車組
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)
中國目前高速鐵路
滬寧杭線,滬寧線,寧杭線,滬杭線,哈大線,武廣線,鄭西線,京石線,漢宜線,港深廣,京津城,京滬,京沈線等,到2020年,計劃用6萬億修建5萬公里高速鐵路。

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。
“四縱”客運專線:北京—上海(京滬高速鐵路)、北京—武漢—廣州—深圳—香港(京港高速鐵路)、北京—瀋陽—哈爾濱(大連)、杭州—寧波—福州—深圳。
“四橫”客運專線:徐州—鄭州—蘭州、杭州—南昌—長沙—昆明、青島—石家莊—太原、上海—南京—武漢—重慶—成都(滬漢蓉高速鐵路)。
七大城際客運系統:
環渤海地區:北京—天津
長江三角洲地區:南京—上海—杭州
珠江三角洲地區:廣州—深圳、廣州—珠海、廣州—佛山
東北地區:哈爾濱—大連(哈大高速鐵路
鄱陽湖經濟圈地區:南昌—九江,九江—景德鎮,南昌—鷹潭
長株潭地區:長沙—株洲,長沙—湘潭
閩南三角洲地區:福州—廈門龍岩—廈門,
中投顧問認為:中國高速鐵路建設進程正在不斷加快,目前,武漢及周邊城際圈、鄭州及周邊城際圈、長沙—株州—湘譚地區、長春—吉林等經濟集中帶或經濟據點,均將規劃修建城際鐵路
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,將來隨著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。

西方輿論


日本新幹線
日本新幹線
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。昨日,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”。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。
田力普昨日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后,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,而是用在了如何抄襲上。
有大量專利 不存在抄襲
武廣高鐵、京滬高鐵等不斷展現中國高鐵技術的驚人成果,高鐵運行速度也早已達到世界第一。中國高鐵技術抄襲國外技術的論點也不斷在國外出現。
“這些指責都是沒有根據的,我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。“只要你使用現有的技術時,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。”田力普說,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。“我相信,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,我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,我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,現在完善了法律法規后,就要依法辦事,確實尊重知識產權。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。你幹嘛不把這些聰明才智用到創新上呢?”田力普說,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?佛山市副市長王玲昨天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,盡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。
文章摘編如下:
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裡。
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說: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。
2008年7月鐵道部宣布,中國生產出擁有自主知識產權的時速350公里的高速列車。其後,京津、武廣、鄭西、廈深、南廣、貴廣等一條條高鐵開通或即將開通,中國迅速進入高鐵時代。
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。明年3月鐵道部將在京滬高鐵試驗段上進行500公里時速試驗。目前,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?”“我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,甚至惡意詆毀和攻擊,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后發優勢,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。目前,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,我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說事,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。

客觀評價


日本新幹線
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日本、德國和法國是高鐵技術最成熟先進的國家,這主要和它們工業化起步早且自然和人文地理環境均適宜鐵路運輸有關。後起之秀的高鐵技術強國無一例外是在它們的高鐵技術平台上再發展的。
中國高鐵技術起步雖晚但發展迅猛,在巨大的鐵路運輸市場需求、高速提升的綜合國力、改革開放政策和跨越式發展戰略等因素作用下,中國高鐵技術達到世界一流水平。其實戰後的日本,其高鐵發展史和國內相似。
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,更不用說技術難度大得多的高鐵系統。
日本新幹線
日本新幹線
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、中國台灣和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凄慘的發展史: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,日方都有著比我國更悠久的高鐵經驗技術,對高鐵的實際了解要比我們多得不少。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於今日。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,溫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。
中國已成功研製出了屬於本國的高鐵列車國產晶元,並研發了中國標準動車組,這標誌著中國高鐵技術真正邁入自成一家的時代,主體上和日德法三國在技術上實現了相對獨立,即中國擁有了真正獨立的高鐵技術。