京津城際：開往中國高鐵的“春天”

　　京津城際軌道交通工程對中國高速鐵路的建設具有示范性、樣板性和標志性意義，是中國鐵路發展史上的一個里程碑。通過京津城際快速鐵路工程，中國真正掌握了當今世界最先進的高速鐵路建設技術，為大規模建設具有世界先進水平的客運專線和高速鐵路奠定了基礎。
　　從1908年《天津青年》的“奧運三問”(中國奧運夢想的開端)到2008年的北京奧運一共用了100年的時間。而2008年8月1日，正式開通運營的京津城際快速鐵路使天津的夢想到北京的現實只需要29分鐘。
　　京津城際快速鐵路總投資約200億元，西接北京南站，東至天津站，全長120公里，設計時速為每小時300公里，“京津半小時生活圈”已經成為現實。
　　
　　京津城際軌道交通工程是《中長期鐵路網規劃》中一條重要快速通道。該項目大大縮短了北京、天津的時空距離，對區域間資源共享和優勢互補，加速京津地區一體化進程，促進環渤海地區經濟快速、協調發展，起到了極為重要的作用。
　　除了京津城際鐵路對國家發展的戰略影響之外，其自身的經濟性、創新性和安全性同樣備受矚目。試運營期間，京津城際列車一等車廂票價為69元，二等車廂票價為58元，比京津間動車組的票價只貴廣大約1/3。而京津城際的安全性種創新性又到底如何呢?
　　對此，本刊記者專訪了鐵道部副總工程師、客運專線副總設計師張曙光。
　　
　　高鐵，世界強國名片
　　
　　在國內，“高速鐵路”專指京滬高速鐵路，而實際上，城際鐵路和客運專線都屬于廣義的“高速鐵路”范疇。
　　目前，世界上系統掌握時間速300公里高速鐵路技術(包括設計技術、施工技術、裝備制造系統的試驗、運營管理)的只有德國、法國和日本；部分掌握的國家是意大利、西班牙和韓國。這些發達國家都對高鐵技術引以為豪。日本向幾任到訪的中國領導人都展示過新干線，而法國也已將自己名片上的埃菲爾鐵塔改換成了空客飛機和TGV(法國高速鐵路的簡稱)。
　　各國為何如此看重高速鐵路?這主要是因為相對于普通鐵路，修建高速鐵路會涉及眾多不同領域和不同層面的難題。
　　據張曙光介紹，在地球表層(標準大氣壓下)，當一個物體的運動速度超過了時速250公里以后，由于空氣阻力和空氣與物體間摩擦而產生的振動等問題，會給高速運動的物體的設計帶來一系列挑戰。科學界將它們細分在空氣動力學理論、空氣動力學設計、空氣動力學檢測等許多領域。因此，高速鐵路的系統動力學是橫跨諸多領域的綜合理論。
　　張曙光告訴記者，修建高速鐵路另一個值得注意的難點是，必須能夠很好地控制高速列車輪對的“蛇形運動”：“由于要解決轉向時車輪角速度相同這個問題，因此，火車車輪不是標準的圓柱形，而是圓錐型(在走曲線時，車輪會向外側有一個位移，外側的輪子走的是大半徑，內側的輪子走的是小半徑，這樣就能不打滑地完成曲線，這是輪軌技術上特有的問題)。但圓錐型的車輪在運行中會存在‘蛇形運動’(打擺的情況)，即火車的輪子在運行中永遠不會是一條直線。當速度提高后，‘蛇形運動’的頻率會非常高，因此，對于高速列車，必須對其‘蛇形運動’的軌跡進行‘收斂’，不能讓其發散，不然就會脫軌。”
　　同時，在近100m/s的高速滑行狀態下，要保證能夠高質量、高電壓的取送電源，這對于整個“供網關系”也有著很高的要求。
　　此外，高速鐵路與傳統鐵路在服務理念上也有所不同。張曙光強調，高速鐵路帶給旅客的是一種公交化的運輸方式，即旅客幾乎可以不用考慮什么時候出發，到達車站就有較多趟車可供其選擇，且旅途運行時間比較短。因此，對于高鐵的運營就要求形成一個集高效售票、檢票、信息引導等服務為一體的全新系統。
　　
　　創新，京津城際精髓所在
　　
　　2004年9月，剛剛接手京津城際項目的張曙光，“決心很大，信心很足，但是做到這么成功，當時也不是有100％的把握。正因為有這么多難點，在國外不會轉讓核心技術的現實下，要把高速鐵路做好，中國人就必須依靠自己的創新。”
　　一個龐大的高速體系核心是列車的高速運行，因此，必須建立以高速列車為中心，以保證乘客安全為根本，以乘坐舒適度為目標的系統動力學基礎理論。任何國家在進行技術轉讓時，都不會轉讓這種核心理論。中國高鐵的創新是從基礎理論創新開始，但張曙光并不認為2004年啟動之時，這個項目是從零起步：
　　“我們的開發團隊十分龐大，有幾千人參與這個項目，教授級的人員就達到兩千多。京津城際項目之所以可以在2004年實現快速跨越，在中央政府的正確決策和借鑒國際先進經驗之外，正是因為眾多前輩貢獻了大量的基礎研究成果，一套屬于中國自己的完整的高速鐵路系統動力學理論體系才得以在4年多時間里就形成。”
　　京津城際項目中，另一個了不起的創新是中國研制出了自己的列車控制系統：C7CS3D(中國高速鐵路列車控制地面數字傳輸系統)。張曙光告訴記者，這是當今世界上用數字技術控制時速350公里高速列車的一個創新，它同時兼容了控制時速300公里、200公里的系統。CTCS3D是將國外先進的技術和我們自己長期使用的技術集成起來的電路，是一個“非常了不起的成果”。
　　在服務方面，京津城際鐵路系統首次在北京南站和天津站研發投入了現代化程度非常高的旅客服務系統。該系統包含了自動售票、自動檢票、安全檢查、旅客引導、旅客信息咨詢查詢等一系列電子化、數字化的子服務系統。
　　在供電系統方面，京津城際首次采用了鎂銅合金、小斷面(國外為150毫米，我國為120毫米)、高張力的接觸網系統。他說，實驗已經證明，這套供電系統不僅可以滿足時速350公里的需求，在時速390公里下的性能也都是非常穩定的。
　　
　　安全，京津城際值得信賴
　　
　　在張曙光這樣的專業人士看來，交通工具是否安全可以從三個方面衡量：設備系統本身的可靠性如何；系統防護外來干擾和侵害的能力如何；管理系統的規章制度、操作人員的培訓是否嚴格和充分。
　　針對第一個方面，京津城際的設備系統提供了兩項重要保障，即安全能力大量冗余和“故障導向安全”理念。
　　張曙光向記者透露，據大量試驗的結果測算，京津城際列車時速達到394公里時的脫軌系數(列車的安全重要參數標準，標準值為0.8)為0.42。列車的輪軸減載力、輪軸橫向力等參數，旅客綜合的舒適度指標也都在優良的范圍。在高速運行中的安全問題上，設備本身至少還有30％的安全參數余量，即車輛的安全設計標準為時速200公里，但實際只開到時速140公里。此外，京津城際鐵路的列車控制技術(CTCS3D)可以做到列車最小間隔為3分鐘，而現在運營的間隔標準設定為5分鐘，這又預留了很大的安全空間。
　　讓張曙光更引以為自豪的是，京津城際還有一套“故障導向安全”控制系統：“任何一個故障出現后，系統首先會進行判斷這會不會影響安全。如果系統判斷可能發生危險或系統判別不清楚時，系統會自動停止運營，車輛停下，決不會盲目行駛，更不會盲目高速行駛。”
　　對于防范外來干擾方面，京津城際基本采用了全線高架，實行全線視頻監控、全線24小時移動式巡邏檢查。此外，京津城際還全線設置了風、霧、雨、雪、地震等自然災害報警系統。當這些災害出現時，系統會根據它們等級的不同，采取報警、限速，甚至停運的措施。
　　用張曙光的話說，就是“即使大霧造成機場和高速公路關閉，京津城際仍能安全高效地運行”。
　　而即使安全保障已經如此眾多，在每天清晨開行首趟列車之前，管理部門還是會首先開行等速、空載的檢查列車，“為乘客安全增加最后一道保障”。
　　關于鐵路管理理念，記者在采訪中了解到，京津城際管理部門專門制定規章制度共計49部，培訓專門人員達2900多人。京津城際列車的司機是從時速200公里的動車組駕駛人員中選拔170多名司機進行培訓，最后從中優選70人而產生的。
　　而在駕駛的具體細節當中，“設備會對操作人員有所約束”。張曙光告訴記者，京津城際的司機，每隔10秒鐘就要踩下腳踏板，如果逾時不踩的話，控制系統會自動判定司機可能開小差或睡著了，便會發出警報，在警報中再不采取措施的話，列車不管時速多快都會自動停車：“雖然都是自動駕駛，但管理部門仍要求控制人員在遇到信號、轉彎和進站時，采取‘眼看、手指、口呼’的操作方式，這樣可以保證其在半小時內保持一個良好的駕駛狀態，形成良好的人機結合。”
　　
　　綠色，京津城際“本色”
　　
　　我國是一個能源比較匱乏的國家，優化能源結構迫在眉睫。
　　張曙光給記者算了一筆賬：波音747飛機功率約為16萬千瓦，定員300人，平均每人能耗約400～500千瓦；磁懸浮啟動功率5萬千瓦，運行的持續功率為3萬千瓦，定員為400多人，平均每人70多千瓦左右；一般小轎車功率為140千瓦左右，按坐兩人計算，每人平均也為70多千瓦；高速列車的功率約8800千瓦，定員為550多人，人均15千瓦左右，即跑一個小時花大約15度電，北京到天津每人只需耗費7度左右的電，“高速鐵路在能耗上是非常節能的”。
　　此外，記者在采訪中獲悉，京津城際除了零排放以外，其在高速列車和軌道技術方面，也采取了綜合治理：
　　車上的污物零排放；車廂內裝飾材料的阻燃型和污染度都達到了歐洲的標準。此外，在建設用地方面，由于采用高架的方式，每公里京津城際鐵路的建設即可節約45畝左右的土地。
　　
　　京津城際的投資額為多少，投資中主要分為哪幾塊，市場融資的比例有多大?
　　京津城際的國家投資為200億，其中北京的征地拆遷費用花費了近100個億，真正用于建設的只有100個億左右，全長120公里，平均每公里造價即可算出。
　　這100個億當中，大約80％～85％是線路的基礎設施，如橋梁等；大約8％～10％是供電和信號系統，剩下的5％左右用于購買列車。
　　關于融資方面，最初的數據為，鐵道部(42％的股份)占大頭，再加上北京市(16％)、中海油(16％)、天津市(26％)這三家，四家聯合成立了股份制公司。
　　
　　京津城際運營后贏利的預期是否會考慮?受益的主體主要有哪些呢?
　　現在票價剛剛實行，在試運營的一年中，我們將根據開行量和票價來進行測算，目前還很難說。不過高速鐵路還是相對廉價的，要考慮老百姓能夠承受的出行成本，因此會考慮到老百姓的承受能力。最終是要從市場規律的角度加以考慮，我們希望有所贏利。
　　在受益主體方面，老百姓是最大受益者。此外，投資者也是受益者。
　　
　　從2003年我國提出高速列車的引進、消化、再吸收問題，到如今擁有自主知識產權的高速列車，請問在這個過程中是如何處理好引進和自主創新之間關系的?
　　高速鐵路不是在一個國家產生和發展的，是在幾個發達國家之間相互學習、借鑒中產生并完善的，它本身就是一個學習借鑒的產物。
　　一個高速列車的零部件大約有45000個，需要直接配套的工廠大約有100多家，涉及冶金、金屬加工、電子、電力、通信、信息技術、計算機技術、人機工程學等一系列工程領域。中國在2004年之后，社會的發展已經呼喚高速鐵路了，而我們當時沒有那個技術，如果完全自己來做，需要至少20年的時間。同時，高速鐵路在世界上已經非常成熟，很多技術已經過了專利期。如果中國選擇走技術開放這條路的話，我們可以不走獨木橋，選擇的余地非常大。這就是利用后發優勢，快速地適應中國高速鐵路建設高潮的需要。前不久來考察的日本專家看了中國的高鐵之后表示：“中國的高速鐵路技術已經超過日本”，“做夢也沒想到只用了這么短的時間”。
　　國家對于京津城際鐵路的提法是自主創新，在我國對自主創新有一個定義：自主創新有三個途徑，其一，原始創新；其二，集成創新；其三，消化吸收再創新。這三種方式都是自主創新，只是方法手段不同。
　　在一個技術體系當中，三種創新的方式不一定是截然分開的。即在一個部分中，哪種方法來得最經濟、最快捷，就采用哪種方法。此次京津城際建設中，有很多是屬于我們的原始創新，如線路設計、3.3米的寬車體等。買幾個國外的部件并不妨礙整套系統的自主創新。自主創新的核心有三條：第一，自主；第二，方法和手段靈活多變；第三，目標是為了創新，要做世界領先。
　　對于國產化率多少，其實是用一種經濟的指標來量化考核自主到什么程度。京津城際的高速列車國產化率為85％，其余的15％主要是一些非核心的部件，如車輪、車軸等。這些部件在國際市場上價格也相對便宜，并不會受制于人。
　　關于知識產權問題，其實要看這個技術我們是否是獨有者。雖然我們的高速鐵路中有一些是跟國外聯合設計的，但設計出來的專利是我們的，系統的知識產權是我們自有的。
　　
　　京津城際的開通有何重大意義?
　　京津城際鐵路的開通，毫無疑問地成為了中國鐵路發展史上的一個里程碑。這其中具有兩個含義：其一，從技術上講，京津城際的運營，表明中國鐵路的成套裝備跨入了世界前沿。其二，它拉開了中國高速鐵路建設和運營的序幕，對中國經濟社會具有一個很大的影響。從外部來看，日本新干線對其經濟發展起到了催化劑的作用。我們預計，中國高速鐵路對經濟的影向可能比日本要來得大。
　　
　　城際鐵路對區域經濟的發展會帶來哪些顯著的影響?
　　經濟學有個基本原理，隨著交通的發達，會帶來兩個經濟現象：其一，人們交易的范圍半徑會逐步擴大，交易范圍的擴大會直接促進經濟的發展。其二，當交通工具速度提高后，會大大降低人們的交易成本，而這也會大大促進經濟的發展。高鐵開通之后，就會給京津帶來“同城效應”，人們可以選擇在兩個城市進行工作和生活。京津城際開通了之后，天津的房價至少漲了50％，武清的房價漲了100％，濱海新區的房價已經賣到1萬多元／平方米。
　　
　　高速鐵路建成后，會對我國的航空和公路兩大行業帶來什么影響?
　　未來的高速鐵路運行區間大約在1000公里左右。我國人口較多，經濟發展不平衡，需求也存在不平衡。預計在京滬高鐵通車之后，鐵路和航空業會出現兩旺的可能，但鐵路的增長會更快一些。兩行業是互補的關系，不存在相互取代的問題。
　　但路程在三四百公里以上的公路運輸可能會受到高鐵的影響。主要原因是燃油價格過高和安全性。因此，今后高速鐵路將在中長途運輸方面發揮優勢，而短途和市郊運輸的優勢將由公路主