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卢春房:我国开行时速400公里轮轨高铁的可行性分析
发布时间:2019-11-26  来源:界面新闻  

  11月21日,中国铁路发展论坛在北京举行。中国铁道学会理事长、中国工程院院士卢春房作了题为《更高速度轮轨高铁技术探讨》的报告发言,通过脱轨系数、噪音、气压变化等具体试验数据,分析在目前情况下,开行时速400公里轮轨高铁的可行性。

  中国现在速度最快的动车组,是在京沪高铁和京津城际铁路上运行的复兴号列车,最高时速为350公里,这也是目前世界上商业运营速度最快的高铁。其中,京津城际在2008年8月1日开通时速度就是350km/h。

  高铁发展比较成熟的国家中,日本和法国高铁的最快速度为320公里/小时,西班牙为310公里/小时,德国和意大利为300公里/小时。

  “过去十多年里,不断有人问我,350km/h是否已经是轮轨能够达到的最高速度了?还有没有提速的可能?这需要研究。” 卢春房说。

  卢春房曾任原铁道部副部长、原中国铁路总公司副总经理,以及京沪高铁建设总指挥,在中国铁路工程技术领域享有较高声誉

  卢春房在论坛上表示,轮轨高铁要想实现时速400公里运营,需要考虑四项技术--线路、动车组、列控系统、牵引供电,即线路要稳、动车要快、列控要准(控制速度准确)、供电要足;同时,还需要考虑四项指标--安全性、舒适性、智能化、绿色化。

  卢春房表示,技术标准是高铁建设的依据和前提,目前对400km/h高铁技术标准已开展研究,取得了较好成果,但尚未正式立项研究编制设计规范等标准;所以从标准角度讲,更高速度高铁建设尚不具备条件。

  对于尚未完全实现的舒适度和绿色指标,以及非常重要的安全指标,卢春房作了详细分析。

  不是速度越高越容易脱轨

  2016年,两列复兴号列车在郑徐高铁线路上进行了时速420km/h的交会试验,各项指标均满足安全要求。在2011年,和谐号CRH380BL还曾在京沪高铁徐州东至蚌埠南之间跑出了487.3km/h的试验速度。

  影响列车安全的因素非常多,最重要的是防止列车脱轨。2016年复兴号的试验数据显示,当轨道曲率半径为9000米、列车速度为420km/h时,脱轨系数为0.34;而当轨道为直线、列车速度为290km/h时,脱轨系数反而增大为0.51。(注:脱轨系数越大越容易脱轨,中国高铁标准为≤0.8;下文中的试验数据均指2016年复兴号的试验数据)

  “试验数据表明,列车不会因为速度更高就更容易脱轨;这些安全性指标跟线路状况和车辆状况密切相关,和运行速度及曲线半径不成正比。”卢春房说。

  电磁辐射达标,车内噪声超标

  多项指标都会影响乘车人的舒适性,其中车辆平稳性、车内压力、车内电磁环境、车内噪声、制动加速度等方面不容易快速改变,需长期监测。

  车辆的平稳性方面,试验数据显示,列车在以420km/h速度行驶时,横向和纵向的振动均达到要求。

  动车内的气压,要求在1秒内变化不超过500帕,3秒内不超过800帕。时速420公里的列车满足要求,并且复兴号的密闭性要好于和谐号CRH380列车。

  电磁环境指标主要由电场强度和磁感应强度决定,考虑到乘客及工作人员的电磁辐射问题,中国对于动车组内0-20kHz低频磁场限值给出了比国际标准更严格的规定。数据表明,列车在时速350公里和420公里行驶时,两个指标均满足标准要求。

  “之前有人说高铁辐射超标,完全是谣言。”卢春房说。

  关于噪声的标准,要求车厢中部不能超过68分贝。目前时速350公里的高铁可以满足,但是当列车时速增加到400时,噪声小幅超标,超过标准0.3-1.2分贝,时速达到420时超标更多。

  高铁在行驶时,制动太快容易因为惯性使乘客前倾或摔跤。高铁标准要求,列车的制动加速度不得大于1.4m/s2,400km/h的列车制动时满足这一要求。其实汽车在制动时,加速度的峰值可达到1G(9.8m/s2),高铁远小于这一数值,这也是为什么高铁上没有配备安全带的原因。

  总体来说,舒适度随着速度的提升而劣化,气压变化值、电磁辐射值是达标的,车辆平稳性接近限值但仍在标准内,车内噪音超标。

  环境噪音增大,耗能增加44%

  动车行驶时,除了要考虑车内的噪音,对于铁路轨道周围的噪音影响,也需要考虑。

  在铁路轨道25米处收集的数据显示,列车时速为350公里时,噪音基本在96分贝以内;列车时速为420公里时,噪音达到100分贝以上,超过了对环境影响方面的标准。

  在能耗方面,时速420公里运行的列车,其人均百公里能耗比时速350公里列车高出44%,与速度的平方成正比。

  “虽然从350到420只提高了几十公里的速度,但能源消耗上升了44%,这个数字是非常惊人的。”卢春房说。

  同时,高铁的碳排放体现在电厂方面,能耗的增加也会导致电厂的碳排放大大增加,不符合绿色环保的要求。

  卢春房认为,环境噪音超标和能耗大幅增加“难以接受”。

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