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中国高铁问世前的论战、试错与攻关

市场调研报告 时间:2021-07-28 10:13:21

直到1999年,争论依然没有结果

对于多数中国人而言,与铁路有关的记忆中少不了春运时一票难求、彻夜排队的紧张、作为乘车神器的“小马扎”、狭窄车厢过道上来往不断的小推车,以及拥挤不堪的空间内无处躲避的混杂气味。

然而,得益于高速铁路的快速发展,很多漫长而艰辛的回家之路如今已经变成了简单、舒适的旅途——之前近十个小时才能抵达的千里之外的另一个城市,现在只需要两三个小时便在眼前。

2008年12月31日,石太高速铁路客运专线沿线连接太行山隧道的孤山大桥

随着“四纵四横”高速铁路网的基本建成,“远方”的时空被大幅拉近,人的活动半径在不断扩大、出行游玩的路线越来越多,城市与城市之间、城市与乡村之间各种物流、资金流、信息流的交换频率也在急剧增加。

高铁正在深刻改變着人们的出行方式、生活方式,也正在影响着城镇化建设步伐和整个国家的区域经济版图,乃至全球的经济规则与政治格局。

如果从第一条真正意义上的高速铁路——京津城际铁路——正式开通运营的2008年算起,中国实际上仅用了8年时间就发展成了全球高铁运营里程最长、在建规模最大、技术最全面、管理经验丰富的国家。

“一定意义上说,高铁的建设水平是一个国家在铁路建设领域的综合科技能力、制造能力、经济实力的体现,因为它有着极其复杂的技术体系,需要高昂的建设成本。”中国工程院院士、隧道与地下工程专家王梦恕告诉《瞭望东方周刊》,“中国在较短时间内取得的巨大的高铁成就背后,是几代铁路人的心血。”

六次提速催生高铁

20世纪上半叶,由于高速公路和私人汽车的迅速发展,铁路一度沦为“夕阳产业”,在美国、英国甚至出现了大量拆除铁路的现象。

直到上世纪70年代,能源危机、环境恶化、交通安全等问题频出,能耗低、污染小、运能大且安全可靠的铁路才强势回归。而1964年,日本东海道新干线开通运行,则在世界范围内引发了修建高铁的热潮。

1949年新中国成立时,全国铁路运营里程为2.18万公里,之后经历了近30年的缓慢发展,到1978年达到5.17万公里。

改革开放之后,由于经济社会发展迅猛,铁路运输出现了供应不足、运力短缺的现象。到1990年,经过12年快速发展的中国国力已显著增强,为解决愈演愈烈的“买票难、乘车难、运货难”问题,中央政府开始加大铁路建设投资力度。

与此同时,原铁道部在借鉴国外先进经验的基础上,结合中国国情,向国务院报送了《关于“八五”期间开展高速铁路技术攻关的报告》。

为加快铁路发展,1991年3月1日,国务院专门设立了铁路建设基金,用于国家计划内的大中型铁路建设项目建设与建设有关的支出。

但当时每年约400亿元的基金规模对铁路建设的庞大资金需求来说只是杯水车薪。在当时的资金条件下,大量新建铁路并不现实。通过分析比较,要实现铁路扩能、提效,对既有线路进行提速、改造被认为是时间短、见效快、花钱少的可行方案。

既有铁路提速,涉及线路轨道标准、牵引动力、车辆性能、行车安全设施、行车组织管理等一系列内容,而正是借此得到全面提升的中国铁路技术和基础设施建设水平,为高铁的发展奠定了基础。

1997年4月1日,中国铁路正式开始实施第一次大面积提速,到2007年完成第六次提速时,中国第一条具有自主知识产权、运营速度世界最快的高速铁路——京津城际铁路已经呼之欲出。

京沪高铁大论战

连接中国经济最发达的两个城市,途经环渤海经济带、长江三角洲经济带的原京沪铁路,是中国最繁忙的铁路干线之一。改革开放之后,由于客货运量猛增,京沪铁路的运输能力缺口越来越大。

从速度上来看,在法国TGV高铁大西洋线最高运营速度达到300公里/小时的1990年,从北京到上海约1250公里的路程,最快的火车也需要20个小时左右。

京沪铁路的落后,已经成为沿线地区经济发展的制约因素。因此,原铁道部提出发展中国高速铁路的想法之后,建设京沪高铁的呼声就不断高涨。

然而,这条最早被研究规划、最有盈利前景的高铁线路,直到2008年4月18日才正式开工,在此之前,则经历了长达十几年的论证过程。

相关资料显示,原铁道部1992年就提出了《北京至上海旅客列车专用高速铁路的初步设想》,次年4月,一百多位专家参与的课题组编写出了50多万字的《京沪高速铁路重大技术经济问题前期研究报告》,回答了“修什么样的高铁、怎么修、由谁来投资”等的一系列问题。

1994年3月,“四委一部”(国家科委、国家计委、国家经贸委、国家体改委和铁道部)向国务院上报了 “京沪高铁项目尽快批准立项,力争1995年开工,2000年之前建成”的建议请示,并于同年6月召开的中央财经领导小组会议上获批。

原铁道部则在1991年就开始组织力量现场勘测设计,之后又开展机车车辆、通信信号、线路桥梁、运输组织等的专题研究。

而一开始就持反对意见的上海铁路局原总工程师华允璋和铁道部专业设计院原副院长姚佐周均认为,从建设费用和未来运能、效益前景上来考量,中国不应急于修建京沪高铁。

此后,“缓建派”与以铁道部原总工程师沈之介为代表的“急建派”在1994年6月、1996年2月、1996年3月又分别进行了数轮激烈论战。

1996年的全国两会上,经全国人大表决,明确了“下个世纪前10年着手建设京沪高速铁路”,“缓建派”最终获胜。

紧接着,在京沪高铁究竟采用哪种铁路运行技术和运行模式的问题上,不同专家又分成了“轮轨派”和“磁悬浮派”两大阵营。

之后,中国科学院组织两派专家展开了多次研讨会和相关考察,形成的咨询报告得出“在京沪线采用轮轨技术方案可行;至少近10年内不能在京沪全线采用磁悬浮列车方案”的结论,“磁悬浮派”也签名表示了赞成。

但直到1999年,争论依然没有结果。

之后,“磁悬浮派”和“轮轨派”的“战场”从理论转向了实践。

三块“试验田”

1999年8月18日开工建设的秦沈客运专线是中国第一条客运专线,这条全长404.6公里、总投资约150亿元的工程在当时是为了缓解进出山海关客货运能力不足而建的线路,它同时承担着高速轮轨“试金石”的作用。

王梦恕向本刊记者介绍说,高速铁路系统包含工务工程、牵引供电、通信信号、电动车组等六大系统和30多个子系统,彼此之间又有着极其复杂的接口关系。秦沈客专线上采用了大量新技术和新工艺,为之后的京沪高铁乃至全国高速铁路的发展提供了大量可借鉴的经验及一系列数据、资料和人才储备,在中国铁路发展史上具有里程碑的意义。

另一条充当高速轮轨技术“试验田”的是四川遂宁至重庆的遂渝客专,2003年2月25日开工,2006年5月1日建成通车。这条线路第一次在土质路基上铺设无砟轨道,采用的CRTAIII无砟轨道结构类型,则是在引进日本、德国技术的基础上,消化吸收再创新之后的自主研制成果。

用于验证磁悬浮技术成熟性、可用性、经济性、安全性的高速铁路,是上海磁悬浮列车示范运营线。这条由中国和德国合作设计、建设、调试的线路,全长29.83公里,2001年3月1日动工,2002年12月31日开通,4天之后正式投入商业运营。

专家测算,上海磁悬浮列车每公里造价3亿元,这意味着如果在1300多公里的京沪高铁上使用磁悬浮,造价将比用轮轨高1倍,运输能力也不及后者。而当时磁悬浮技术在德国国内也还存在争论,所以在2003年9月1日至5日举行的论证会上,几十位专家经过长达5天的激烈辩论,最终投票认定,轮轨方案更可行。

至此,围绕京沪高铁的各种建设方案论证基本结束,只待开工。

在京沪高铁持续的论证过程中,国内学者多年研究的高铁技术在秦沈客运专线上首次得以应用和验证,同时期进行既有线路提速工程,也堪称中国高铁技术、设备、人才的演练场。

攻克基建难点

与普通铁路相比,速度快是高铁最基本、最明显的特征,而高速铁路对于选线标准、轨道类型、车辆类型、调度运营模式、控制工程等全套系统的要求非常严格。

比如,按照《高速铁路设计规范》的要求,设计行车时速350公里的轨道最小曲线半径为7000米,最困难处不低于5500米,250公里/时速度的最小曲线半径需要4500~5000米。

“曲线半径是决定这个线路能不能跑高速铁路、跑多大速度的第一个参数条件,而很大程度上决定高铁选线标准,能否达到曲线半径、最大坡度这些数值的,是隧道技术的应用。”王梦恕对本刊记者说。

隧道技术不发达的上世纪50年代,修一条穿越秦岭、巴山的宝成线(宝鸡到成都)曾计划6年建成,但实际6年时间只能打通2公里隧道。

“当时选线只能爬山,爬到山顶打两个隧道再下山。不仅耗时长,建成后铁路载重量也小。到60年代修成昆线的时候情况就好了很多。而现在高铁的线路基本上逢山开洞、遇水架桥,有的线路隧道长度达到30多公里,高铁线路可以不再绕行,线网标准也是最高的。”王梦恕告诉本刊记者。

基建方面的难点在于无砟轨道技术。

“简单来说,我们常见的客货混跑的普通铁路下面铺的是小石头堆,列车压过去之后有沉降,可以把石头堆一堆再提升起来,这种有砟轨道维护起来相对简单,可恢复的技术能力很强。而高鐵采用的无砟轨道,钢轨、轨枕直接铺在混凝土路基上。这是目前世界上最先进的轨道技术,但是路基沉降超过允许范围的话,维修成本会非常高。”北京交通大学运输经济研究所经济系教授荣朝和告诉《瞭望东方周刊》。

死守原则,拿下谈判

高铁发展之初,中国与发达国家存在差距最大的是电动车组车辆的制造和相关系统,而关于高速动车组,最为人津津乐道的是原铁道部的“引进消化吸收再创新”战略。

2004年6月,原铁道部为了铁路第六次提速向全世界发出时速200公里动车组招标公告之前,中国在准高速、高速列车方面的研究已进行多年,并取得了诸多成果。

其中最值得一提的是“中华之星”。这个设计时速270公里,中国具有完全自主知识产权的高速动车组列车,是在京沪高铁“磁悬浮派”和“轮轨派”争论无果的2000年初,由原铁道部为了论证轮轨技术方案而上马的项目,当年下半年获准立项。

2002年11月27日,“中华之星”在秦沈客运专线的冲刺试验中创造了321.5公里的时速。然而,创纪录的第二天,在时任铁道部部长、副部长试乘过程中出现了故障。

2003年原铁道部提出铁路跨越式发展路线,在高铁的发展方向上明确走技术引进路线、要求引进技术须成熟可靠、动车组要使用动力分散型列车,国产、动力集中型、技术不成熟的“中华之星”被排除在外。

2004年1月,国务院公布了《中长期铁路网规划》,而面对向世界开放的中国高铁庞大的市场,德国西门子、法国阿尔斯通、日本川崎重工和加拿大庞巴迪等企业均跃跃欲试。

原铁道部在2004年的上述招标公告中明确规定,投标主体是国内企业,但它必须取得国外先进技术的支持。在与上述四家世界高铁技术巨头的斡旋中,铁道部将主动权握在自己手中,死守“必须转让技术、必须价格最低、必须使用中国的品牌”三条原则。

6月17日正式投标、7月18日截止,41天期间,获得技术引进资格的南车集团四方机车车辆股份有限公司和北车集团长春客车股份有限公司,被上述四巨头“围猎”。有意思的是,由于在技术转让费上德国西门子拒不让步,最终黯然出局,消息传出后西门子股票大跌,整个谈判团队被集体炒了鱿鱼。

2005年6月,原铁道部以竞争性谈判方式而不是公开招标的方式,再次启动了时速300公里动车组的采购项目。西门子吸取前车之鉴,技术转让费从2004年谈判时中方要求的1.5亿欧元以下,主动降到了8000万欧元,最终与唐山轨道客车公司联合拿下了60列时速300公里动车组订单。

事实上,无论是招标还是竞争性谈判,原铁道部的技术引进战略始终沿着“引进消化吸收再创新”的思路进行,最终成就的是中国“和谐号”动车组(CRH系列)的品牌。

“中国高铁系统、技术集成优势、建设成本、市场前景是世界任何其他国家不可比拟的,如今,它已经成为中国的外交名片,积极实施‘走出去’战略。”王梦恕说。而在“和谐号”基础上形成的中国标准动车组列车,也已经正式走出国门。

如今,荡气回肠的中国高铁发展史,还远没有结束。

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