【京津城际：开往中国高铁的“春天”】京津城际高铁时代

　　京津城际轨道交通工程对中国高速铁路的建设具有示范性、样板性和标志性意义，是中国铁路发展史上的一个里程碑。通过京津城际快速铁路工程，中国真正掌握了当今世界最先进的高速铁路建设技术，为大规模建设具有世界先进水平的客运专线和高速铁路奠定了基础。
　　从1908年《天津青年》的“奥运三问”(中国奥运梦想的开端)到2008年的北京奥运一共用了100年的时间。而2008年8月1日，正式开通运营的京津城际快速铁路使天津的梦想到北京的现实只需要29分钟。
　　京津城际快速铁路总投资约200亿元，西接北京南站，东至天津站，全长120公里，设计时速为每小时300公里，“京津半小时生活圈”已经成为现实。
　　
　　京津城际轨道交通工程是《中长期铁路网规划》中一条重要快速通道。该项目大大缩短了北京、天津的时空距离，对区域间资源共享和优势互补，加速京津地区一体化进程，促进环渤海地区经济快速、协调发展，起到了极为重要的作用。
　　除了京津城际铁路对国家发展的战略影响之外，其自身的经济性、创新性和安全性同样备受瞩目。试运营期间，京津城际列车一等车厢票价为69元，二等车厢票价为58元，比京津间动车组的票价只贵广大约1/3。而京津城际的安全性种创新性又到底如何呢?
　　对此，本刊记者专访了铁道部副总工程师、客运专线副总设计师张曙光。
　　
　　高铁，世界强国名片
　　
　　在国内，“高速铁路”专指京沪高速铁路，而实际上，城际铁路和客运专线都属于广义的“高速铁路”范畴。
　　目前，世界上系统掌握时间速300公里高速铁路技术(包括设计技术、施工技术、装备制造系统的试验、运营管理)的只有德国、法国和日本；部分掌握的国家是意大利、西班牙和韩国。这些发达国家都对高铁技术引以为豪。日本向几任到访的中国领导人都展示过新干线，而法国也已将自己名片上的埃菲尔铁塔改换成了空客飞机和TGV(法国高速铁路的简称)。
　　各国为何如此看重高速铁路?这主要是因为相对于普通铁路，修建高速铁路会涉及众多不同领域和不同层面的难题。
　　据张曙光介绍，在地球表层(标准大气压下)，当一个物体的运动速度超过了时速250公里以后，由于空气阻力和空气与物体间摩擦而产生的振动等问题，会给高速运动的物体的设计带来一系列挑战。科学界将它们细分在空气动力学理论、空气动力学设计、空气动力学检测等许多领域。因此，高速铁路的系统动力学是横跨诸多领域的综合理论。
　　张曙光告诉记者，修建高速铁路另一个值得注意的难点是，必须能够很好地控制高速列车轮对的“蛇形运动”：“由于要解决转向时车轮角速度相同这个问题，因此，火车车轮不是标准的圆柱形，而是圆锥型(在走曲线时，车轮会向外侧有一个位移，外侧的轮子走的是大半径，内侧的轮子走的是小半径，这样就能不打滑地完成曲线，这是轮轨技术上特有的问题)。但圆锥型的车轮在运行中会存在‘蛇形运动’(打摆的情况)，即火车的轮子在运行中永远不会是一条直线。当速度提高后，‘蛇形运动’的频率会非常高，因此，对于高速列车，必须对其‘蛇形运动’的轨迹进行‘收敛’，不能让其发散，不然就会脱轨。”
　　同时，在近100m/s的高速滑行状态下，要保证能够高质量、高电压的取送电源，这对于整个“供网关系”也有着很高的要求。
　　此外，高速铁路与传统铁路在服务理念上也有所不同。张曙光强调，高速铁路带给旅客的是一种公交化的运输方式，即旅客几乎可以不用考虑什么时候出发，到达车站就有较多趟车可供其选择，且旅途运行时间比较短。因此，对于高铁的运营就要求形成一个集高效售票、检票、信息引导等服务为一体的全新系统。
　　
　　创新，京津城际精髓所在
　　
　　2004年9月，刚刚接手京津城际项目的张曙光，“决心很大，信心很足，但是做到这么成功，当时也不是有100％的把握。正因为有这么多难点，在国外不会转让核心技术的现实下，要把高速铁路做好，中国人就必须依靠自己的创新。”
　　一个庞大的高速体系核心是列车的高速运行，因此，必须建立以高速列车为中心，以保证乘客安全为根本，以乘坐舒适度为目标的系统动力学基础理论。任何国家在进行技术转让时，都不会转让这种核心理论。中国高铁的创新是从基础理论创新开始，但张曙光并不认为2004年启动之时，这个项目是从零起步：
　　“我们的开发团队十分庞大，有几千人参与这个项目，教授级的人员就达到两千多。京津城际项目之所以可以在2004年实现快速跨越，在中央政府的正确决策和借鉴国际先进经验之外，正是因为众多前辈贡献了大量的基础研究成果，一套属于中国自己的完整的高速铁路系统动力学理论体系才得以在4年多时间里就形成。”
　　京津城际项目中，另一个了不起的创新是中国研制出了自己的列车控制系统：C7CS3D(中国高速铁路列车控制地面数字传输系统)。张曙光告诉记者，这是当今世界上用数字技术控制时速350公里高速列车的一个创新，它同时兼容了控制时速300公里、200公里的系统。CTCS3D是将国外先进的技术和我们自己长期使用的技术集成起来的电路，是一个“非常了不起的成果”。
　　在服务方面，京津城际铁路系统首次在北京南站和天津站研发投入了现代化程度非常高的旅客服务系统。该系统包含了自动售票、自动检票、安全检查、旅客引导、旅客信息咨询查询等一系列电子化、数字化的子服务系统。
　　在供电系统方面，京津城际首次采用了镁铜合金、小断面(国外为150毫米，我国为120毫米)、高张力的接触网系统。他说，实验已经证明，这套供电系统不仅可以满足时速350公里的需求，在时速390公里下的性能也都是非常稳定的。
　　
　　安全，京津城际值得信赖
　　
　　在张曙光这样的专业人士看来，交通工具是否安全可以从三个方面衡量：设备系统本身的可靠性如何；系统防护外来干扰和侵害的能力如何；管理系统的规章制度、操作人员的培训是否严格和充分。
　　针对第一个方面，京津城际的设备系统提供了两项重要保障，即安全能力大量冗余和“故障导向安全”理念。
　　张曙光向记者透露，据大量试验的结果测算，京津城际列车时速达到394公里时的脱轨系数(列车的安全重要参数标准，标准值为0.8)为0.42。列车的轮轴减载力、轮轴横向力等参数，旅客综合的舒适度指标也都在优良的范围。在高速运行中的安全问题上，设备本身至少还有30％的安全参数余量，即车辆的安全设计标准为时速200公里，但实际只开到时速140公里。此外，京津城际铁路的列车控制技术(CTCS3D)可以做到列车最小间隔为3分钟，而现在运营的间隔标准设定为5分钟，这又预留了很大的安全空间。 　　让张曙光更引以为自豪的是，京津城际还有一套“故障导向安全”控制系统：“任何一个故障出现后，系统首先会进行判断这会不会影响安全。如果系统判断可能发生危险或系统判别不清楚时，系统会自动停止运营，车辆停下，决不会盲目行驶，更不会盲目高速行驶。”
　　对于防范外来干扰方面，京津城际基本采用了全线高架，实行全线视频监控、全线24小时移动式巡逻检查。此外，京津城际还全线设置了风、雾、雨、雪、地震等自然灾害报警系统。当这些灾害出现时，系统会根据它们等级的不同，采取报警、限速，甚至停运的措施。
　　用张曙光的话说，就是“即使大雾造成机场和高速公路关闭，京津城际仍能安全高效地运行”。
　　而即使安全保障已经如此众多，在每天清晨开行首趟列车之前，管理部门还是会首先开行等速、空载的检查列车，“为乘客安全增加最后一道保障”。
　　关于铁路管理理念，记者在采访中了解到，京津城际管理部门专门制定规章制度共计49部，培训专门人员达2900多人。京津城际列车的司机是从时速200公里的动车组驾驶人员中选拔170多名司机进行培训，最后从中优选70人而产生的。
　　而在驾驶的具体细节当中，“设备会对操作人员有所约束”。张曙光告诉记者，京津城际的司机，每隔10秒钟就要踩下脚踏板，如果逾时不踩的话，控制系统会自动判定司机可能开小差或睡着了，便会发出警报，在警报中再不采取措施的话，列车不管时速多快都会自动停车：“虽然都是自动驾驶，但管理部门仍要求控制人员在遇到信号、转弯和进站时，采取‘眼看、手指、口呼’的操作方式，这样可以保证其在半小时内保持一个良好的驾驶状态，形成良好的人机结合。”
　　
　　绿色，京津城际“本色”
　　
　　我国是一个能源比较匮乏的国家，优化能源结构迫在眉睫。
　　张曙光给记者算了一笔账：波音747飞机功率约为16万千瓦，定员300人，平均每人能耗约400～500千瓦；磁悬浮启动功率5万千瓦，运行的持续功率为3万千瓦，定员为400多人，平均每人70多千瓦左右；一般小轿车功率为140千瓦左右，按坐两人计算，每人平均也为70多千瓦；高速列车的功率约8800千瓦，定员为550多人，人均15千瓦左右，即跑一个小时花大约15度电，北京到天津每人只需耗费7度左右的电，“高速铁路在能耗上是非常节能的”。
　　此外，记者在采访中获悉，京津城际除了零排放以外，其在高速列车和轨道技术方面，也采取了综合治理：
　　车上的污物零排放；车厢内装饰材料的阻燃型和污染度都达到了欧洲的标准。此外，在建设用地方面，由于采用高架的方式，每公里京津城际铁路的建设即可节约45亩左右的土地。
　　
　　京津城际的投资额为多少，投资中主要分为哪几块，市场融资的比例有多大?
　　京津城际的国家投资为200亿，其中北京的征地拆迁费用花费了近100个亿，真正用于建设的只有100个亿左右，全长120公里，平均每公里造价即可算出。
　　这100个亿当中，大约80％～85％是线路的基础设施，如桥梁等；大约8％～10％是供电和信号系统，剩下的5％左右用于购买列车。
　　关于融资方面，最初的数据为，铁道部(42％的股份)占大头，再加上北京市(16％)、中海油(16％)、天津市(26％)这三家，四家联合成立了股份制公司。
　　
　　京津城际运营后赢利的预期是否会考虑?受益的主体主要有哪些呢?
　　现在票价刚刚实行，在试运营的一年中，我们将根据开行量和票价来进行测算，目前还很难说。不过高速铁路还是相对廉价的，要考虑老百姓能够承受的出行成本，因此会考虑到老百姓的承受能力。最终是要从市场规律的角度加以考虑，我们希望有所赢利。
　　在受益主体方面，老百姓是最大受益者。此外，投资者也是受益者。
　　
　　从2003年我国提出高速列车的引进、消化、再吸收问题，到如今拥有自主知识产权的高速列车，请问在这个过程中是如何处理好引进和自主创新之间关系的?
　　高速铁路不是在一个国家产生和发展的，是在几个发达国家之间相互学习、借鉴中产生并完善的，它本身就是一个学习借鉴的产物。
　　一个高速列车的零部件大约有45000个，需要直接配套的工厂大约有100多家，涉及冶金、金属加工、电子、电力、通信、信息技术、计算机技术、人机工程学等一系列工程领域。中国在2004年之后，社会的发展已经呼唤高速铁路了，而我们当时没有那个技术，如果完全自己来做，需要至少20年的时间。同时，高速铁路在世界上已经非常成熟，很多技术已经过了专利期。如果中国选择走技术开放这条路的话，我们可以不走独木桥，选择的余地非常大。这就是利用后发优势，快速地适应中国高速铁路建设高潮的需要。前不久来考察的日本专家看了中国的高铁之后表示：“中国的高速铁路技术已经超过日本”，“做梦也没想到只用了这么短的时间”。
　　国家对于京津城际铁路的提法是自主创新，在我国对自主创新有一个定义：自主创新有三个途径，其一，原始创新；其二，集成创新；其三，消化吸收再创新。这三种方式都是自主创新，只是方法手段不同。
　　在一个技术体系当中，三种创新的方式不一定是截然分开的。即在一个部分中，哪种方法来得最经济、最快捷，就采用哪种方法。此次京津城际建设中，有很多是属于我们的原始创新，如线路设计、3.3米的宽车体等。买几个国外的部件并不妨碍整套系统的自主创新。自主创新的核心有三条：第一，自主；第二，方法和手段灵活多变；第三，目标是为了创新，要做世界领先。
　　对于国产化率多少，其实是用一种经济的指标来量化考核自主到什么程度。京津城际的高速列车国产化率为85％，其余的15％主要是一些非核心的部件，如车轮、车轴等。这些部件在国际市场上价格也相对便宜，并不会受制于人。
　　关于知识产权问题，其实要看这个技术我们是否是独有者。虽然我们的高速铁路中有一些是跟国外联合设计的，但设计出来的专利是我们的，系统的知识产权是我们自有的。
　　
　　京津城际的开通有何重大意义?
　　京津城际铁路的开通，毫无疑问地成为了中国铁路发展史上的一个里程碑。这其中具有两个含义：其一，从技术上讲，京津城际的运营，表明中国铁路的成套装备跨入了世界前沿。其二，它拉开了中国高速铁路建设和运营的序幕，对中国经济社会具有一个很大的影响。从外部来看，日本新干线对其经济发展起到了催化剂的作用。我们预计，中国高速铁路对经济的影向可能比日本要来得大。
　　
　　城际铁路对区域经济的发展会带来哪些显著的影响?
　　经济学有个基本原理，随着交通的发达，会带来两个经济现象：其一，人们交易的范围半径会逐步扩大，交易范围的扩大会直接促进经济的发展。其二，当交通工具速度提高后，会大大降低人们的交易成本，而这也会大大促进经济的发展。高铁开通之后，就会给京津带来“同城效应”，人们可以选择在两个城市进行工作和生活。京津城际开通了之后，天津的房价至少涨了50％，武清的房价涨了100％，滨海新区的房价已经卖到1万多元／平方米。
　　
　　高速铁路建成后，会对我国的航空和公路两大行业带来什么影响?
　　未来的高速铁路运行区间大约在1000公里左右。我国人口较多，经济发展不平衡，需求也存在不平衡。预计在京沪高铁通车之后，铁路和航空业会出现两旺的可能，但铁路的增长会更快一些。两行业是互补的关系，不存在相互取代的问题。
　　但路程在三四百公里以上的公路运输可能会受到高铁的影响。主要原因是燃油价格过高和安全性。因此，今后高速铁路将在中长途运输方面发挥优势，而短途和市郊运输的优势将由公路主导。

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