高速铁路建设发展与技术跨越特点

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一、国家主导的大规模、高标准、快速度高铁建设

（一）需求与规划

新中国成立以来至20世纪末，历经数代铁路人的不懈努力，我国的铁路运营里程从21810公里增至67000余公里；其中复线里程由866公里增至19000余公里；电气化铁路从无到有，运营里程达12000余公里。但在路网不断延伸的同时，受限于线路标准不高、客货共线运行运输组织不便等因素的影响，平均运营速度低、客货运输品质低且输送能力往往受限。与改革开放以来经济社会的迅速发展相比，铁路的发展明显滞后，成为发展的“瓶颈”。因此，扩大路网规模，完善路网结构，提高运输质量，扩充运输能力，提高技术装备水平成为亟待解决的问题。2004年1月，国务院常务会议讨论通过中国铁路历史上第一个《中长期铁路网规划》。2008年10月，国家发展和改革委员会批准了《中长期铁路网规划（2008年调整）》。其核心内容为：进一步扩大路网规模，完善路网结构，提高运输质量，快速扩充运输能力、迅速提高装备水平，运输能力满足国民经济和社会发展需要。有关高速客运专线的主要内容为：到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里，主要繁忙干线实现客货分线。建设“四纵四横”快速客运专线网；建设经济发达和人口稠密的主要城市群城际客运系统，覆盖区域内主要城镇。主要指标为：建设客运专线4.5万公里以上，快速客运网连接所有省会及50万人口以上的大城市，覆盖全国90%以上人口，大大缩短城市间时空距离。形成以北京为中心，华东到上海4个小时，华南到广州6.5小时、东北到哈尔滨5个小时，中部到武汉4个小时，西南到昆明为8小时，西北到乌鲁木齐12个小时的经济发展交通圈。

（二）建设与标准

中国高铁建设坚持由政府推动、以企业为主体、以市场为导向，政、产、学、研、用相结合的建设理念，建立了高速铁路科学发展、技术创新的国家体系。以现代化大规模的设计、制造、生产集团为龙头，庞大的相关配套产业为基础，集合全国有关科技力量为技术保障，形成完善的高速铁路产业链。国家组织、铁道部（铁路总公司）牵头、各省（市、自治区）联动、项目所在地全力支持，实现了项目立项审批、勘察设计、建设实施的各个环节间的紧密衔接、高效运行。与此同时迅速建立、逐步健全了高速铁路从勘察设计、建设实施到验收运营等一系列相关标准。高铁建设始终坚持项目建设标准化、工程设计标准化、施工建造标准化、设备制造标准化。以设计标准、施工标准、管理标准、作业标准为建设依据；以工程质量、施工安全、建设工期、投资控制、环境友好为建设目标；以机械化、专业化、工厂化、信息化为建设技术手段；以管理制度标准化、人员配备标准化、现场管理标准化、过程控制标准化为建设保障措施；全过程、多层次的推行建设项目标准化管理。与此同时，在建设中广泛地采用“以桥代路“”以隧代路”等新理念，最大限度地减少建设用地，减少对自然环境的影响；极力推广应用标准化设计、标准化制造、标准化施工；快速提升施工建造、设备制造、设施配套等企业的积极性、创造性、竞争性。为中国高铁建设的快速发展、项目建设管理水平不断提高、建设成本有效控制奠定基础，创造了中国高铁建设的辉煌成就。

（三）规模与效益

2014年，高铁主骨架已初具规模，运营里程已超过16000公里，动车组旅客发送量逾8亿人次，占铁路客运发送量37%以上。2015年春运中，铁路共发送旅客4425万人次，高铁动车组旅客发送量增幅明显，全路动车组列车共发送旅客1844万人，占全路旅客总发送量的41.7%。可以预见，随着客运专线运营里程的不断延伸，高铁动车组客运发送量将不断攀升，逐步超越普速列车客运发送量而占据绝大多数。除了运输质量的提高，客运高速铁路的投运，将有效缓解铁路客运“一票难求”的局面。与此同时，国铁繁忙干线将逐步实现客货分线运行，有效释放货运能力，从根本上解决铁路运输“瓶颈”问题，降低全社会运输成本。中国高铁的建设，推动了能源加工、钢铁冶金、机械重工、通信网络、机电动力、电气设备、精密仪器等一大批相关高科技产业的不断创新、滚动发展；形成了高速铁路勘察设计、装备制造、建设实施、运营管理完整、健全的产业链；保证了与高铁建设运营的相关产业良性发展；催生了拥有数以百万计各类专业人员、掌握先进高铁技术的建设运营团队，为高铁的建设和技术进步与输出创造了先决条件。国家主导的大规模、社会化高铁建设，使得中国的高铁建设成本远低于其他国家。我国时速350公里的高铁，每公里的基础设施单位建设成本通常为1700至2100万美元，且桥梁和隧道比重大。而欧洲高铁每公里的建设成本为2500至3900万美元，美国加州高铁目前估计高达每公里5600万美元。中国高铁车票的价格也是全世界最低的，约为每公里0.04欧元，远低于西班牙的0.19欧元、法国的0.22欧元、德国的0.27欧元、意大利的0.25欧元和日本的0.22欧元。中国高铁的社会与经济效益力求最大化，不仅推动了铁路运输现代化，产生了巨大的运输经济效益，同时对加快经济发展方式转变、推动产业结构优化升级起到了重要的促进作用。

二、市场推动的高起点、大跨度、全方位技术进步

（一）基础与跨越

2004年我国高铁大发展之前，国家、铁道部已投入大量人力、物力组织进行了大量的技术储备工作。通过多次既有线提速改造、新建实验性的秦沈客运专线等项目，摸索高铁路基、桥梁、隧道、轨道等固定设备的生产、建造技术；通过设计研发“中华之星“”蓝箭“”先锋”等高速列车动车组，初窥高铁移动设备制造门径；通过广深铁路等既有线及秦沈客运专线上动车组实验性高速运营，提升列控技术并尝试系统集成。如果在这些技术积累的基础上，循序渐进逐步发展，最终也可以形成中国的高铁成套技术，但时不我待，铁路运输严重滞后的现实要求铁路必须进行快速的发展，必须以另一种方式实现技术跨越。因此，基于已经掌握的技术，我国对德、法、意、日等高铁技术先发国家进行了艰苦而卓有成效的招标与商业谈判，走出了一条“引进、吸收、消化、与国情和自主技术结合、再创新”的发展道路。在短时间内建立了完整的高标准高速铁路技术体系。技术储备与引进技术相结合，在短时间内科学严谨的制订了60多部规范、规程、标准，满足了高铁线路建造的需要；合理引进动车组制造技术并迅速实现国产化，进而自主创新研发了性能更好的高速动车组，满足了动车组大量投入运营的需求；全面掌握高速铁路列控技术，并利用自身优势形成了总体设计、接口管理、联调联试和高速铁路系统集成的整套技术。

（二）工程建造与动车组制造

在不断实践中，中国高铁形成黄土、软土、冻土、岩溶地区，大风、大雪、高海拔艰险山区等特殊区域高速铁路建造和灾害防护技术。解决了复杂地质条件下高速铁路地基处理、路基填筑和工后沉降控制问题；掌握了900吨级混凝土简支箱梁、新型结构大跨度桥梁等关键技术；突破了复杂地质山区高速铁路长大隧道群、水下隧道修建的技术难题，实现了动车组在隧道内时速350公里运行和交会；掌握了大范围、大规模铺设应用跨区间无缝线路、无砟轨道的成套技术，建立了无砟轨道技术标准体系；按照“功能性、系统性、文化性、经济性”客站建设的新理念，建立多种交通方式便捷换乘的综合枢纽，实现了高速铁路与城市其他运输交通零衔接、零换乘的紧密结合。在工程建设的同时，成功研发和制造了各种基础工程施工建造所需的特种机械装备，实现了标准化、工厂化、机械化、自动化的快速施工，创造了多项世界第一。全面掌握了时速200~350公里系列动车组设计制造的核心技术，进一步研发创新大马力高速动车组，牵引功率超2万千瓦。动车组车头、车体关键设备分别采用了碳纤维、镁合金等新型材料，车重减轻，刚度提高22%。对动车组最高速度、最大牵引动力，降低阻力等关键技术，对系统集成、车头车体、车底转向、减振降噪、牵引制动、机电传动、双弓受流等系统进行全面创新，关键技术已实现自主化和产业化。成功研发制造时速350公里CRH380系列动车组，最高实车运营实验速度486.1km/h，实车室内实验速度605km/h。中国制造“和谐号”系列动车组，以运营速度高、运量大、节能环保、平稳舒适等特点，跻身世界领先行列，表现出良好的运行品质，成为中国高速铁路的主力车型。

（三）列车控制与系统集成

全面掌握了时速200~250公里等级的CTCS-2级列控系统技术。通过技术创新，研发创造具有世界领先水平的CTCS-3级列控系统，满足高速度、高密度、大能力运输要求。通过GSM-R无线通信系统实现地面控制系统与动车运行控制系统信息双向实时传输，实现了200~250公里等级动车组与既有普速线列车、300~350公里等级动车组与200~250公里等级动车组的跨线运行。系统掌握并广泛应用分散自律调度集中系统（CTC），实现了中间站无人化，大幅度提升了高速铁路行车指挥的信息化、网络化、自动化水平。全面掌握了高速铁路总体设计、接口管理、联调联试和高速铁路系统集成的整套技术，实现了高速铁路工务工程、动车组、牵引供电、通信信号、运营调度、列车运行控制、安全防灾、客运服务等子系统的集成。成功创新了轮轨关系、弓网匹配，以及空气动力、车桥耦合、调度指挥、运营管理等方面的集成技术。实现了高速铁路系统功能最优、集成能力最强、系统接口顺畅，子系统与大系统协调匹配，为高速铁路的安全运营提供了保障。

三、结束语

以10余年走过发达国家30~50年的研发之路，中国高铁的跨越式发展历程，既是综合国力不断提高的具体体现，也是新时期科学技术“自主创新”的典范。坚持高标准、高起点、高速度的建设理念，以国家主导、市场化推进的科学方式，使中国一举成为世界上高铁系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家，实现了从“追赶”到“引领”的重大跨越，成为世界铁路发展潮流的时代火车头。

作者：陈姣姣 解新福 单位：中铁第七集团有限公司三公司 中铁第一勘察设计院集团兰州设计院