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          “復興號”正式駛上青藏線,都叫“復興號”,它和我們平常坐的有啥不一樣?
          2023-07-01

          據新華社報道,復興號動車組于7月1日正式在青藏鐵路西格段(西寧-格爾木)運行。

          復興號.jpg

          復興號動車組投入運行后,青藏鐵路西格段的列車運行速度將從原來的時速120公里提速至時速160公里,長達829.251千米的旅途將縮短至5.2小時以內,最短為4.8小時,較現狀最快列車的6.8小時縮短了近2小時,可以說,這是青藏鐵路建設和運營史上的里程碑事件。

          青藏鐵路行駛復興號.jpg(6月23日7時,青藏鐵路西格段復興號動車組開始試運行。圖片來源:新華社)

          實際上,這并不是世界屋脊上首次開行“復興號”,早在2021年6月25日,拉薩到林芝段電氣化鐵路開通,復興號動車組便已駛入青藏高原。隨后,為滿足日益增長的需求,提升運能并提高乘客體驗,青藏鐵路的西寧到格爾木段也展開了全面提速改造工程,于是便有了我們文章開頭提到的事件。

          (一)跑在青藏鐵路上的“復興號”,和我們平常坐的有啥不一樣?

          青藏鐵路上要跑復興號動車組,背后的準備工作可不少,這涉及到整個西寧到格爾木段的線路提速改造。主要工程內容包括鹽漬土路基、沙害路基和凍害路基改造;鐵路軌道、橋梁升級和加固;信號系統升級改造;增加動車維修基地;鐵路電氣化升級改造;旅客服務信息系統更新換代;車站到發線延長以及站房改造等。

          而首次在青藏鐵路亮相的復興號動車組也和平常我們乘坐的高鐵列車不同。這是專門為青藏鐵路量身定做的最高運營速度為160km/h的動力集中式動車組,9節車廂,是我們俗稱的動車組“綠巨人”的升級換代產品。

          綠巨人列車.jpg(6月23日開始在青藏鐵路西格段試運行的復興號動車組。圖片來源:央視新聞截圖)

          青藏鐵路復興號動車組電氣系統采用了高原適應性技術,電氣絕緣性能得到提升,整車各電壓等級設備按照相關標準進行選型和布置,以適應高原環境,并提高系統的可靠性??蛙囓噹姎庠骷纳嵝阅艿玫絻灮?,通過合理的器件排布和布線,增加通風口面積,提高元器件的散熱效果。此外,動車組還進行了防雷保護和接地措施等電氣防雷設計,以確保列車的安全運行。

          眾所周知,青藏高原海拔高,空氣稀薄,所以紫外線格外強,為了提升防紫外線性能,復興號動車組采用了多種技術措施。司機室車窗采用鋼化安全防碎和PVB夾層玻璃,能有效阻擋99%的紫外線??蛙囓噹能嚧安捎酶叻雷贤饩€性能的卷簾簾布。同時,車窗膠皮等橡膠件采用具有耐紫外線特性的材料,經過耐老化性能試驗,以提高防紫外線能力。對于拖車轉向架,通過增加空氣彈簧防護罩,有效阻擋高原紫外線的直射。

          在環保性能方面,復興號動車組也做出了改進。為避免污水排放對高原環境的影響,動車組配備了污物污水收集裝置,對衛生間、洗面間、茶爐室和餐吧區的污水進行集中收集和定點排放,實現高原地區的零排放。

          為提升旅客的乘坐舒適性,復興號動車組進行了多項技術改進。采用分布式和彌散式供氧系統,能夠將客車車廂氧濃度提高到適應高原環境的水平。通過采用多層隔聲結構、隔熱材料和隔音墊等措施,客車的噪聲也得到有效控制。

          空調送風系統和車門密封等部分也經過優化,降低了噪聲水平。同時,空調和采暖系統也進行了性能提升,以適應高原環境下的制冷和加熱需求。

          此外,整列車壓力波保護一體化設計能夠提供舒適的乘車環境。為適應高原低氣壓環境,動車組進行了客車氣密性設計,采取了焊縫密封、管路填縫和車門密封等密封措施,以提高車內的舒適性。

          說完了青藏鐵路西格段的這次提速升級換代,接下來我們聊聊高鐵和動車組背后的一些趣知識。

          (二)俗話說火車跑得快全靠車頭帶,高鐵列車“復興號”也是靠車頭拉動的嗎?

          實際上,“火車跑得快全靠車頭帶”針對的是普速鐵路“機車+車輛”的運行模式。這種模式一般通過機車車頭提供動力,通過牽引裝置將力傳遞到車輛上,以推動列車行駛。這種“機車+車輛”的牽引模式是臨時組合,一旦到達目的地完成運營任務,機車和車輛就要分開,分別進入機務段和車輛段進行檢修和存放。

          高鐵列車中的“復興號”是中國研發的高速動車組列車,也被稱為“中國標準動車組”。與傳統火車不同,高鐵列車是由多個車廂單元組成的整列列車,原則上一列動車組是不可分割的。車廂單元分為動車和拖車,動車指的是可以提供牽引動力的車廂,拖車指的是沒有牽引動力的車廂。包括兩端司機室在內的車廂單元鏈接在一起,形成一列動車組,一般采用8輛和16輛編組。

          因此,高鐵列車不僅依靠車頭的動力,還可以通過中間的動車協同工作來提供牽引動力(動力分散模式)。當然,國外有些高速動車組也采用僅靠車頭提供動力的模式(動力集中模式)。

          那么,動力集中式和動力分散式高鐵列車各有哪些優缺點呢?

          1、動力集中式(Centralized Power)

          特點:動力集中式動車組的動力系統主要集中在列車的一部分車廂(通常是兩端車廂)中,被稱為動力車。這些動力車提供牽引力和驅動力,而非動力車則沒有獨立的動力裝置。

          優點:設備布局相對簡單,維護和操作相對容易,能夠提供更大的乘客容量。

          缺點:動力集中在特定車廂,增加了單點故障的風險。動力車廂的重量較大,車輪磨損和能耗較高。加速和制動過程中的牽引力分配不均勻。

          2、動力分散式(Distributed Power)

          特點:動力分散式動車組將動力系統分布在列車的多個車廂中,這些車廂都配備有獨立的動力裝置。車廂之間通過電氣或機械連接協同工作。

          優點:動力分散模式提高了列車的牽引力和加速性能。單個車廂故障不會對整個列車的運行產生嚴重影響。加速和制動過程中的牽引力分配更均勻。

          缺點:車內動力裝置較多,車輛布局相對復雜,維護和操作較為繁瑣。需要更多的能源供應和動力控制系統。

          動力集中式一般適用于中短途客運,具有較大的乘客容量和相對簡化的車輛設計。而動力分散式適用于長途高速運輸,具有更好的加速性能和運行穩定性,但需要更復雜的車輛配置和維護。

          (三)我們平常所說的“高鐵”和“動車”,究竟有什么區別?

          高鐵和動車是兩個相互關聯但又有所不同的概念,很多讀者經常將其混淆。

          高鐵(High-Speed Rail)通常指的是具有較高設計速度(通常大于250公里/小時)和嚴格的技術標準的鐵路系統,包括專用的高速鐵路線路、高性能動車組、高標準的車輛和軌道技術等。

          動車(Electric Multiple Units)是“動車組”的簡稱,是指動力集中或分散式的動車組。動車組可以在不同的鐵路系統中運行,其運行速度可以根據具體的設計和使用條件而有所不同。一些動車組可以運行速度很高,但也有一些動車組被用于普通鐵路上,因此其運行速度通常也較低。

          在我國,很多人把G字頭的列車稱為高鐵,實際上它和D字頭的列車一樣都是動車組。將高鐵用作動車的代名詞,這是不規范的稱呼,需要讀者加以區分。

          (四)高鐵線路多為新建,那么普通鐵路可以升級為高鐵嗎?

          原則上而言,普通鐵路可以升級改造成高鐵線路,但改造過程是一項復雜而具有挑戰性的任務,需要從線路標準到軌道質量、信號系統等多方面的升級,這不但需要巨額資金,另外付出的代價很大,通過經濟技術比較,性價比并不一定高,所以時速200-350k/h的高鐵一般都是新建線路。

          當然,如果普速鐵路僅僅升級改造開行速度不太高的動車組,那另當別論,比如青藏鐵路西寧至格爾木段改造就是現實可行的案例。那么,普速鐵路升級改造成高鐵主要包括哪些工程呢?

          1、提高線路標準

          高鐵需要滿足更高的技術標準,包括更嚴格軌道幾何形狀、更靈活的線路坡度、更大的曲線半徑、更寬的鐵路隧道、更堅固的橋梁、更可靠的信號和列車控制系統等。因此,需要對現有的普通鐵路進行線路升級改造,以滿足高鐵的要求,這會涉及地質勘察、土建工程和線路優化等工作。

          2、提高軌道質量

          高鐵列車運行需要更高質量的軌道系統,包括軌道平整度、軌道垂直度和軌道幾何保持等方面。普通鐵路上的軌道若想滿足高鐵列車的要求,可能會涉及到更換軌道材料、提升軌道維護水平和軌道檢測技術等,想想就是一個大工程。

          3、信號與通信系統升級

          高鐵列車需要更高級別的信號與通信系統,以保證列車的運行安全和效率。普通鐵路上的信號系統需要進行升級和改造,包括采用先進的列車控制系統、信號設備和通信網絡等。

          4、電氣化改造

          高鐵列車通常采用更高級別的電力牽引系統,因此,普通鐵路需要進行電氣化改造,以提供適應高鐵運行的電力供應系統和設備。這可能涉及電氣化設備的安裝、供電線路的改造等。

          5、車輛更新與技術升級

          普通鐵路升級成高鐵線路還需要配備高速動車組列車,這意味著需要引入新的列車車輛,具備高速性能和適應高鐵線路要求的技術特點。

          (五)為什么大部分高鐵不在晚上運行?

          VCG211225861578高鐵.jpg(圖庫版權圖片,不授權轉載,請聯系原作者)

          大部分高鐵不在晚上運行的原因是多方面的,主要包括以下幾點:

          1、安全考慮

          夜間能見度較差,特別是在沒有良好照明的地區,高速行駛的列車可能面臨較高的安全風險。白天運行可以提供更好的能見度,減少事故的發生概率。

          2、維護和檢修

          晚上通常是鐵路維護和檢修工作的主要時間段。在夜間停運高鐵列車,鐵路運營部門有更多的時間進行線路檢查、設備維護和修復工作,確保列車在白天運行時的安全和可靠性。

          3、減少噪音和環境影響

          高鐵列車的高速行駛可能會產生噪音和振動,對周圍居民和環境造成干擾。夜間停運高鐵列車可以減少對居民的噪音干擾,保障他們的休息和生活質量。

          4、人員安排和調度

          高鐵列車的運行需要配備大量的工作人員,包括列車駕駛員、乘務員、維修人員等。夜間運行可能需要額外的人員調度和安排,增加了運營成本和管理難度。

          5、負荷平衡

          白天通常是乘客出行需求集中的時間段,高鐵列車在白天運行可以更好地滿足乘客的出行需求。而晚上的乘客需求較低,夜間運行高鐵列車可能會導致列車負荷不均衡和經濟效益不高。

          需要注意的是,并非所有高鐵線路都完全不在晚上運行。一些高鐵線路可能會在夜間的特定時間段運營有限的列車班次,以滿足部分夜間的乘客需求。這通常發生在特定的客流高峰期或特殊的情況下,如假期交通高峰。

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          出品:科普中國

          作者:王麟,鐵路高級工程師,中國科普作家協會會員,天津科普作家協會理事

          監制:中國科學技術出版社有限公司、中科數創(北京)數字傳媒有限公司

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