高铁是中国装备制造的经典,从1980~2020年,中国高铁经历了40年的快速发展期,运营里程、高速动车组保有量常年稳居世界第一。
我国的高铁以安全、快速、准点、舒适著称,质量过硬,品质卓越,由中国承建的高铁项目受到世界各国的高度认可。但台专家有不同的看法,嘲笑“大陆高铁没有靠背”,言外之意似乎是想证明台湾高铁的优越性。
台湾省的高铁和大陆高铁究竟有什么区别?台湾高铁真比大陆高铁更“高级”?我们一探究竟。
台湾高铁:融合欧洲、日本标准的混合技术高铁高铁是有别于普通电气化铁路的高速有轨铁路,运行时速比常规铁路高出100km/h以上,世界上采用分段供电,无追尾及会车障碍。在20世纪70~80年代,台湾省计划在西部沿海修建一条高铁路线,路线连接台北和高雄,全长345km,沿线串联12个主要城市。
但高铁并不是说修就能修,需要满足两个基本的前提:一是要有经济基础,二是交通背景适宜。台湾的经济基础自然不在话下,在建设环境方面,台湾也有建高铁的先天优势:台湾地势东高西低,东部和中部是山区和丘陵,西部则是平原。受地势影响,台湾人口集中在西部平原,人口密度高,重要城市呈线状分布,修建高铁的经济性较高。
但台湾省并没有成立高铁研发中心,也没有修建高铁的技术实力,只能从有经验的国家引进高铁。日本最先于1964年在东海道开通了新干线高铁,运行速度突破200km/h,1983和1991年,法国和德国也相继开通高铁,速度分别为270km/h和250km/h。
日本和欧洲均推出了高铁技术标准,即日本标准和欧洲标准,两种标准均使用1435mm的标准轨,但在建设方法和技术上存在很大区别:日本高铁主张用电动车牵引,欧洲标准则主张机车牵引;日本主张铺设平板轨道,欧洲标准则提倡道碴轨道;日本和欧洲的高铁在电流制、牵引电动机、主电路控制方式也是千差万别。
在建设早期,台湾高铁项目的订单被欧洲联合体于1998年拿下,站内轨道、切换线路的转换器、“单线双向行驶”控制装置是根据德国标准制造。但在工程后期,订单突然转交给日本企业联合体,因此列车车厢、电气、信号系统等核心项目则是根据日本标准建设。
两种标准是根据各自的地形、气候、使用需求而提出的适应性规范,并不是世界通用的统一标准,台湾的自然条件不同于日本和欧洲,高铁的混合技术难以避免兼容性问题:
日本国有铁路技术工程师岛隆曾表示:“规格不同的日德线路相连,如果不进行试车,很难保证安全性”。日本东海道株式会社顾问田中宏昌也表示,日本已经发现台湾高铁因混合技术产生的十多项技术问题...部分采用欧洲技术也给了日本规避责任的借口,日本方面甚至已经有“出现问题概不负责”的强硬表态。
因为采用了混合技术,日本新干线方面表示“出现问题概不负责”,欧洲方面也是同样的态度。
台湾高铁的可靠性究竟如何呢?自2007年运营以来,台湾高铁频繁出现技术故障:2009年一年就出现了12件铁道岔信号异常事件,2013~2014年又出现了转辙器故障,此类故障数见不鲜。台专家认为,高铁故障频发的原因就和混合技术有关。
台湾高铁整体是新干线高铁的设计款式,但根据评估,台湾高铁每100万公里的故障率远高于新干线高铁,问题可能就在欧洲系统上。一般情况下,欧洲系统适用于干燥的大陆性气候区,在设计之初,施工团队并未考虑到台湾高温多雨、气候湿热的环境,同样的硬件在欧洲国家能正常使用,到了台湾就提前损坏,质量自然得不到保证。
大陆高铁采用的是什么技术?自创标准,规模世界第一和台湾省不同,大陆的高铁建设采用的是不是日本或欧洲的标准,而是自主创新的“中国标准”。
1990~1991年,我国开始攻关高铁技术和试验实践,相对于日欧,我国起步较晚,但发展速度惊人,2008年建成了第一条高速铁路:京津城际高铁。在此后10多年,我国建成了世界上高铁系统技术最全、集成能力最强、具有完善知识产权的高铁网络,创造了震惊世界的“高铁奇迹”。
在技术标准方面,我国在广泛吸收成功经验的基础上加以创新,于2014年发布了《高速铁路设计规范》TB 10621-2014,这意味着我国具有了成熟、先进、具有中国特色的高铁技术标准,这也是和日本标准、欧洲标准并列的世界主流标准。
高铁技术标准是核心技术与硬实力的体现,作为世界高铁运营大国,中国有必要通过自己的标准形成统一的规范,使高铁设计符合安全可靠、快捷舒适、经济适用等特定需求。
有人可能会问了,我国第一条高铁在2008年就已建成,但在2014年才发布《高速铁路设计规范》,在此期间,我们的高铁采用的是什么标准?
事实上,我国在设计初期的技术经验并不成熟,采用的标准也不统一。在高铁技术的探索期,最快的研发路径无疑是先参考德国、法国、日本等国家的先进技术。在2004年,我国引入了德日的高速动车组技术,消化吸收后再自主创新,研制出了以“和谐号”CRH 380为代表的高铁动车组,但此时我国还只是被授权使用核心技术,还不具有自主的知识产权。
直到“复兴号”建成,我国完成了从车体设计、转向、牵引、制动到网络、控制的核心技术测试,掌握了自主知识产权,设计出的高铁在质量、运行性能、经济性方面不输国外水准。对于设计时速为250~350km/h的高铁,按规定应采用我国自主创新的CTCS-2和CTCS-3级列车运行控制系统,关键的信号系统也打上了鲜明的“中国标签”。
据统计,在高速动车组的254项重要标准中,中国自主制定的标准占84%。在磁悬浮高速列车的研制进度上,我国也已推出《磁浮铁路技术标准(试行)》TB 10630-2019,时速600公里的高速磁悬浮列车试验样车试跑成功,技术突破可谓是日新月异。
值得一提的是,我国的技术标准并不是“死标准”,而是根据不同地区的环境和需求,设计不同速度等级、不同自然环境(冻土、黄土等)的高铁标准,因地制宜,内容全面,提高了高铁标准对极限条件的适应能力。
中国是高铁技术的出口大国中国是高铁运营大国,也是高铁技术的出口大国。我国高铁出口注重风险评估,注重中国高铁标准在国外地区的适应性。
我国的高铁技术基于国内的自然环境和实际需求制定,是一项针对性强的技术标准。当中国的高铁技术向国外出口时,也面临着适应性的问题,全部照搬中国标准可能并不是最优的方案。
我国高铁的出口方案考虑到一种可能性,即以中国的高铁技术为主体,适当融合不同国家的高铁标准。
比如:在轨道工程方面,对于气温变化范围小的东南亚和非洲国家,采用欧洲标准修建无缝线路的效益更好,能显著降低道床;在设计时速250km/h的高铁项目中,中国标准的线间距为4.6m,欧洲为4.0m,对于经济不发达的国家,路基工程适宜采用欧洲标准,可以节省15%左右的工程费用。
但台湾省高铁项目的混合技术警示我们,中国高铁技术在出口时也应考虑不同标准的技术缝合问题。
为此,更合理的方式是将高铁项目与所在国的气候、地理、经济水平等进行深度融合,同时比较各种标准的优缺点,选出适应性最强、安全性最高、综合效益最佳的高铁建设方案,这也是我国未来要进一步解决的技术问题。