随着我国高铁的普及,越来越多的⼈在出⾏时会优先考虑乘坐⾼铁。当你在享受⾼铁带来的舒适和便利的同时,你是否好奇中国⾼铁是如何从⽆到有发展起来的?在⾼铁研发和投⽤的过程中,我国的科学家⼜遇到了哪些难题?这些难题是如何克服的呢?为此我们采访到了中国科学院技术科学部院⼠、铁路⼯程动⼒学专家翟婉明。
1981年,我考上⼤学,作为家族祖祖辈辈第⼀个坐⽕⻋的⼈,我⾮常的兴奋。
但是第⼀次乘坐⽕⻋时,⽆论是乘⻋环境,还是列⻋运⾏的速度,都给我来了当头⼀棒。当时,我⽤了三天四夜的时间,才从江苏赶到了⼤学所在地——四川峨眉⼭脚下。在旅程中,我站了⼀天⼀夜,好不容易才有了⼀个座位,⽽且列⻋的⾏驶速度始终是慢慢吞吞。现在回想起来,我觉得那时的中国铁路极其落后。我当时也未想到⾃⼰学习与研究竟⼀步⼀步进⼊铁路科技主战场。
中国修建⾼铁时,⾯临的最⼤的挑战,我认为就是缺乏设计标准。
如果没有标准,那么想设计并建造⾼铁的基础设施——线路、桥梁、隧道等就⽆法实现。因为我们的设计需要遵循设计规范、设计标准,⽐如说线路的选线设计,即线路到底是什么⾛向?如果是曲线怎么设计?坡道怎么设计?这就需要标准,没有标准就要依靠科学技术的⽀撑。例如⾼铁的选线设计,就要靠⻋辆动⼒学来评判,我在博⼠阶段就针对这个问题开展研究,在经典的⻋辆动⼒学理论基础上提出了⼀个新理论。
这个理论把⻋辆和轨道耦合起来作为⼀个整体系统来考虑,就叫⻋辆—轨道耦合动⼒学理论。有了该理论的⽀撑,在线路线型的设计阶段、⽅案阶段,我们就可以在计算机仿真环境下实现列⻋在轨道上的模拟运⾏,随后我们把列⻋在设计线路上运⾏的动态性能(特别是安全性、平稳性)指标记录下来,看看这些指标是否满⾜对应的⾏⻋标准。如果满⾜⾏⻋条件的设计线路就可以进⼊施⼯建造,不满⾜条件的就要进⼀步改进优化设计⽅案。
这就是理论的威⼒,科学技术的强⼤威⼒。
我们国家的⾼铁,例如时速350公⾥等级的线路上⾯⾏⻋的平稳性,应该说在国际上都是最好的。这就是靠动⼒学的性能优化,把⻋的性能和轨道作为⼀个整体来考虑,综合优化,依靠动⼒学理论,我们解决了没有设计标准,也能够把中国⾼铁从⽆到有建起来的难题。当然通过⼗多年建设积累的经验,我国现在已经有了⾼速铁路的设计标准。
中国⾼铁从⽆到有,现在已经处于并跑到领跑的阶段,再往下⾛,我们就进⼊“⽆⼈区”了,也就是速度到了350公⾥每⼩时以后还能跑多少。这个问题理应由中国铁路来回答。如果在⾼铁⽅⾯我们要引领世界的话,我们就要探索更⾼速度(运营速度)的可能性,现在我们最⾼的运营速度是350公⾥每⼩时,这是世界上最⾼的,但国外正在追赶。
如今,我们国家正在规划更⾼速度动⻋组,以复兴号CR 450为例,它的设计速度是时速400公⾥。
在成都到重庆之间有⼀个成渝中线⾼铁,现在完成了可⾏性研究,即将动⼯建设。在这个项⽬⾥我们预设了⼀个更⾼速度的试验区段,将来等我们有了400公⾥每⼩时的⻋,就会在成渝中线上进⾏400公⾥每⼩时及以上的试验。如果反复的试验证明是可以的,将来我们就可以慢慢地在⼀些运营线路上实现400公⾥每⼩时⾼铁运营。
我对这⼀⽅案充满信⼼,因为我们现在350公⾥每⼩时的系统的整个性能⽐较好,⽽且从指标来看,还有⽐较⼤的安全裕度,当我们速度提⾼以后,虽然指标可能会相应提⾼,但是它还远在标准限值之下,这是⼀个很好的苗头。我想我们国家⾼铁⼀定要引领世界,也⼀定能够引领世界。⾄于未来在经济、安全、可靠的前提下,⾼铁最⾼的运营速度是多少?⽬前世界上没有⼈能回答,我想我们中国⾼铁、中国铁路终有⼀天会给出答案。