一场世界范围的铁路颠覆性技术革命

    【科学向未来】

    1964年日本建成东海道新干线，是世界第一条高速铁路。在既有米轨线以外，另行建立准轨全新高速铁路系统。采用整体道床，成倍加大最小曲线半径，成倍加大隧道截面面积。列车牵引采用动力分散模式，运营时速210公里。所有这些都是当时传统古老铁路所没有过的，在整体上与既有铁路根本不同，是典型的颠覆性技术创新。虽然起步速度偏低，但却立即风靡全世界，开辟了一个全球性的铁路颠覆性技术革命的新时代。

    法国动作最快，20世纪80年代初建成从巴黎到里昂的高速铁路，运营时速270公里。后又建成大西洋线及欧洲之星，运营时速提高到300公里。最后建成的巴黎东线和地中海线，运营时速提高到320公里。可惜的是，因为过分强调降低成本，如仍采用传统碎石道床、传统的动力集中等，每车一个转向架也使轴重难于降低。严格说，难以达到颠覆性技术创新的高度。

    德国最初的ICE1和ICE2也是采用动力集中，但他们很快发现动力集中对于提高速度不利，从ICE3开始，改为动力分散，运营时速也提高到300公里。对于碎石道床也发现精度不高，在高速下有碎石飞扬的毛病，故开始改用整体道床。可惜的是，他们对于必须形成独立的高铁网认识不足，高铁区段分散建设，只能与传统铁路线联运，而且客货混跑，不能建成独立的高铁网，难于进一步提高速度、发挥更大作用。

    应当说法、德两国在研发高铁技术上都下了很大功夫，掌握了很多新的高铁技术，是这场世界高铁颠覆性技术革命的重要战场。但从总体来说，他们仍需继续努力。

    我国从1978年开始进行高速铁路颠覆性技术的研发，晚来的中国高铁，却率先取得了这场技术革命的胜利。

    1978开始的10年准备期间，通过改革开放，多渠道了解国外情况，分析总结各国经验教训，从理论上提升，形成高速列车大系统动力学，为系统仿真、系统优化、系统控制提供计算方法及软件。调查世界各国用于高速铁路技术的试验情况，为建设高速试验设备做好了充分的准备，1988年国家正式批准开始建设时速450公里的滚动振动试验台。20世纪90年代的十年探索，在原铁道部的统一领导下，各工厂纷纷研制高速列车，型号就有二十多种。这十年，初试锋芒，获取经验，培育人才，为高铁技术攻关打好基础。到了1998年，就进入实战的十年。内部开展采用轮轨技术还是磁浮技术的辩论，最终把轮轨高铁纳入国家规划，通过联合设计制造，创造中国品牌，达到了引进消化吸收再创新的最佳效果。

    2008年8月1日，中国第一条京津高速铁路终于开通运营，最高运营时速达到350公里。2011年开始研制的复兴号，跑到了350公里的世界最高运营时速，而且在标准化、简统化等方面有很大提高。在高速路网建设方面，更加一日千里，从1.2万公里的四纵四横，发展到2.5万公里的八纵八横，联通所有50万以上人口的城市。

    独立于既有线之外的、全部新建的中国高铁网，采用整体道床，轨道偏差标准达到毫米甚至零点几毫米级。最小曲线半径9000米（日本4500米）。隧道断面面积100平方米（日本64平方米）。高架及隧道占80%以上。以世界最高速度运营的复兴号高速列车，采用动力分散，超稳定（临界时速600公里以上），超平稳（可立硬币），超安全（每亿人次事故死亡率日本高铁0.9人，中国高铁0.2人），超环保（高架占地少），公交化运行，与城市交通连接。

    四十年改革开放，造就了四十年我国铁路的颠覆性技术创新。半个多世纪以来，一直在进行的世界范围的铁路颠覆性技术革命，我们虽晚到十几年，却后来居上。高速铁路前景无限，让我们继续进行世界铁路颠覆性技术革命！

    （作者：沈志云，系中国科学院院士、中国工程院院士、西南交通大学教授）