劉一帆

摘 要：高鐵以它快捷的速度和低廉的價格，強烈沖擊了航空運輸。從影響高鐵速度的主要因素來看，高鐵有廣闊的發(fā)展前景。高鐵線路的科學化建造為高鐵的高速度提供了最基本的條件，最新設(shè)計的高速“動車組”能使高鐵達到更高的速度，采用最新智能化技術(shù)的交通信號系統(tǒng)保證了高鐵安全運行。展望高鐵的未來，大有可為。

關(guān)鍵詞：高鐵；速度；發(fā)展前景

中圖分類號：G62 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2017）04-0230-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.04.146

高鐵，被稱為陸地飛行器，它的核心就是“高速”。

速度，是一個物理量。人們接觸的速度的初級定義，是物體在單位時間內(nèi)通過的路程的多少，這是一個標量，只有大小，沒有方向。而高一級的速度定義認為，速度等于位移和發(fā)生位移所用時間的比值，這是一個矢量，既有大小又有方向。作為矢量的速度定義，強調(diào)說明的是，速度是一個相對的量，它指的是一個物體相對于另一個作為參照物的物體，在單位時間內(nèi)位移變化的大小?？梢哉f，作為矢量的定義，才是我們在實際生活中經(jīng)常提到的速度。比如，我們說從北京到上海的火車的速度，并不是說火車自己跑得多快，而是說火車用多長時間能從北京跑到上海。從這個意義上說，高鐵的速度對人們生活的影響是深刻和具體的。因此，2008年8月北京至天津城際鐵路的開通，標志著中國跨進了高鐵時代。

世界修建高鐵的歷史，開始于1964年日本開通的東海道新干線，當時的運行速度為每小時210千米。隨后，法國、德國以及英國、瑞典、西班牙、意大利和韓國等都修建了高鐵。中國修建高鐵雖然起步最晚，但是在引進技術(shù)、重新研發(fā)、自主創(chuàng)新中形成了獨特的高鐵技術(shù)。深入分析影響高鐵速度的各種要素，不但可以體會到高科技對高鐵技術(shù)發(fā)展提高的促進作用，而且還可以看到高鐵進一步發(fā)展的廣闊前景。概括起來說，影響高鐵速度的主要因素可以歸納為以下三個方面。

一、高鐵線路的科學化建造為高鐵的高速度提供了最基本的條件

（一）科學地解決高鐵線路中的曲線和直線問題

直線距離最短，這在數(shù)學中是最基本的常識。但是，對于高鐵來說，“走直線”并不僅僅是距離短的問題，因為從物理的角度來說，如果高鐵的速度是每小時350千米，那么高鐵線路的曲線半徑不能小于7000米。從最高的安全系數(shù)出發(fā)，施工中一般要求在9000到10000米之間。不但如此，而且在曲線與曲線、曲線與直線之間都設(shè)置了過渡。除此之外，根據(jù)離心力的原理，在曲線地段外側(cè)鋼軌相對于內(nèi)側(cè)鋼軌還設(shè)置了科學的超高值。

（二）科學地解決高鐵線路中的上坡和下坡問題

與曲線和直線情況下的道理相同，高速運行的高鐵對線路的上坡和下坡也有嚴格的要求。簡單地說，也就是高鐵前行一千米，爬坡高度不能大于2.5米。這一限值，除了避免顛簸給旅客帶來的不適之外，更重要的還是高速行駛的情況下不致造成列車脫軌。

（三）分層填筑的高鐵路基解決路基的沉降問題

從上面的兩個小問題不難看出，路基保持平穩(wěn)的重要作用。因此，高鐵的路基采用了分層填筑的方式，一共分三層，每一層的材料和技術(shù)要求都必須達到相關(guān)規(guī)范的設(shè)計標準。我國高鐵大部分采用了高架橋的形式，穿山越水，構(gòu)架橋梁路基，不難想象工程的浩大以及成本的昂貴。在保證質(zhì)量的情況下，高架橋在相關(guān)的連接處都設(shè)置了各種過渡。只有穩(wěn)如磐石的高鐵路基，才能讓高鐵快速安全地運行。

（四）無砟軌道保證軌道的高平順使運行速度大大提高

砟，這個字讀“zh?！?，基本意思是巖石、煤等的碎片。因此，所謂的無砟軌道，就是路基不用碎石，鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土上。在有砟軌道中，路砟起著承重、吸熱、減震、減少噪音等重要作用，但是在高鐵高速行駛的狀態(tài)下，路砟會被激起，造成安全隱患。但是，在采用無砟軌道以后，這些重要作用都必須通過更先進的科學方法得到解決。比如，減少噪音，可以通過定期打磨鋼軌和實行鋼軌的無縫化加以解決，還可以在軌道上安裝吸音裝置。

（五）全封閉、專用、雙線路運行，停站少，可以狂跑

高鐵雙線的線路間距，關(guān)系到錯車時產(chǎn)生的風壓。如果線路間距過大，會造成投資的浪費；如果線路間距過小，車窗有被巨大的風壓壓碎的危險。經(jīng)過大量的試驗和計算，科學家確定為5米。

以上這些方面，是高鐵快速安全運行的最基本的條件，也是最基本的保障。哪一方面問題的解決，都離不開先進的科學技術(shù)。

二、最新設(shè)計的高速“動車組”能使高鐵達到更高的速度

“動車組”是相對于過去的機車而言的，顧名思義，就是動力裝置的組合。過去的綠皮車，是由一輛機車車頭帶動十幾輛車廂，運行的速度可想而知?，F(xiàn)在的“動車組”，是一種動力分散技術(shù)，帶動力的車叫動車，不帶動力的車叫拖車，動車和拖車間雜裝置，高鐵運行時，除了前面的牽引車運動，后面具有動力的車也同時運動。

“動車組”在運行中的優(yōu)勢顯而易見，形象地說，它更像現(xiàn)在的團隊合作，是一種“團隊精神”，它推翻了過去“火車跑得快全憑車頭帶”的舊觀念。還可以用另一種比喻，牽引車就像一個大股東，其他的動力車就像一群小股東，它們一起齊心協(xié)力，使高鐵這個聯(lián)合的大托拉斯，跑得更快，跑得更好。

三、采用最新智能化技術(shù)的交通信號系統(tǒng)保證了高鐵安全運行

如果列車以每小時200千米的速度前進，它緊急剎車需要的路程是4000米。對照這些數(shù)據(jù)，可以想象，時速每小時350千米的高鐵，緊急剎車的困難和危險。因此，高鐵的安全問題，一直是社會最關(guān)心的問題。

但是，自從高鐵產(chǎn)生以來，高鐵一直被譽為安全性極高的交通工具，如果從事故率的角度出發(fā)，高鐵的安全系數(shù)比公路、航空要高得多。日本的高鐵已經(jīng)開通幾十年，沒有發(fā)生過一起交通死亡事故，法國的高鐵也一直安全運行。

這要歸功于最新智能化技術(shù)的交通信號系統(tǒng)。它為高鐵的安全性提供了科學的保障。如果沒有這樣先進的列車控制系統(tǒng)，如此高速的列車是不可能完全靠人工保證安全的。對于列車控制系統(tǒng)的研發(fā)，是我國整個高速鐵路技術(shù)中最重要的一環(huán)。現(xiàn)在正在使用的“中國列車運行控制系統(tǒng)”（簡稱 CTCS）還在不斷的研發(fā)試驗中，科研人員為高鐵的安全運行一直進行著不遺余力地拼搏努力。

總而言之，從影響高鐵速度的主要因素來看，高鐵有廣闊的發(fā)展前景。事實也正是如此，高鐵以它快捷的速度和低廉的價格，強烈沖擊了航空運輸。日本的高鐵用8年時間就收回了全部投資，已經(jīng)成為其國名副其實的交通工具。中國正在研發(fā)的真空管道磁懸浮技術(shù)，能使列車的運行速度在理論上直逼第一宇宙速度，達到每小時2萬千米。預計研發(fā)成功后，能使高鐵速度達到每小時4000千米，而能耗不到航客機的1/10，噪音和廢氣污染及事故率接近于零。展望高鐵的未來，大有可為。

參考文獻：

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