微博也可以卖东西吗:世界各国的高速列车技术小解

世界各国的高速列车技术小解2011/7/26

　　速度，是梦幻，而非生死

　　□撰文/何捷

　　法国勃艮第大区布冯村，一列TGV高速列车驶过一片金色的麦田。资料图

　　时速超过200公里的列车，哪怕面对4级的较小地震，也有可能导致列车脱轨。除此极端，风霜雨雪雷电等自然现象，一旦加上“疾速”这个条件，亦有可能从冷暖程度上升到技术层面，变得严肃起来。我们搜集了一些资料，简析日本、瑞典、法国的设计师，是怎么设计一列聪明又傻瓜的高速列车的，这些问题，他们早就想到了。

　　日本　　最早研发ATC系统，不太漂亮的电脑紧急刹车

　　铁道部第三勘测设计院工程师冯敬然在《高速铁路安全监控系统》一文中说，“列车运行速度超过160km/h后，司机对地面的信号显示和线路状态难以辨认……因此高速铁路要求信号和线路状态等更多信息从地面转移到车上”。

　　日本，1959年开始新干线计划，1964年建成第一条线路，连接东京和大阪的东海道新干线。作为高速铁路的最早研发者，日本必须开始想办法解决这个信号传达问题，他们提出了ATC系统。

　　ATC是AutomaticTrain Control的缩写，中文叫“列车自动控制系统”，有固定式和移动式两种防护方式，现在世界上的高速列车主要采用后者。在1996年的《铁道通信信号》杂志上，铁道部科学研究院通信信号研究所研究员谢肇桐解释了什么是移动式防护——“所谓移动闭塞系统，是一种区间不分割，根据连续检测先行列车位置和速度，进行列车间隔控制，确保后续列车不会与先行列车发生冲突，能够安全停车的列车安全系统。”

　　在这套系统监控下，日本新干线被认为是可以实行无人驾驶的。

　　以列车进站为例，当驾驶台上显示时速为30公里以下时，驾驶员必须按“确认”钮，否则"ATC"将判断驾驶员在打瞌睡或出现异常，而自动停止运行。当列车接触到距离前方列车N米（跟列车运行速度有关的一个安全距离）的“绝对停止信号”时，也会自动紧急刹车。虽然这种电脑的“自动刹车”停得不漂亮，也不能准确地停到规定位置，甚至给乘客带来短暂不适，但正是它创下了新干线运行47年来的零伤亡记录。

　　因为无线电在隧道和山区会遇到很多弱场强区，难以保证通信质量，因此20世纪70年代，日本在东北、上越新干线采用了全线LCX方式（漏泄电缆方式），这使得全线都有稳定的强场覆盖区，保证无线通信的可靠性。另外，1986年阪神大地震后，为了防止自然灾害对列车的影响，新干线专用通信系统中，还增加了在大阪的第二综合调度所。

　　瑞典　　安装在铁轨上的巴利斯，无电源的地面传感器

　　再来看看铁轨上的细节吧。

　　RBS系统，由瑞典公司研发，瑞典国铁1995年起在斯德哥尔摩西南115公里的7个站的区段上正式使用。

　　《哈尔滨铁道科技》杂志1998年刊登的《国外无线列车闭塞系统》一文中，对这种技术做了比较通俗的阐释：

　　在瑞典人设置的这个安全回路中，需要铁轨、列车的互相配合。首先，铁路上设有名为“巴利斯”的无电源的地面传感器，比如说在车站的两头各设1个，在站外的铁路正线上每公里设1个，它的设置不需要信号机和轨道电路。

　　当列车上的ATP装置（Automatic Train Protection的简称，指列车自动保护系统）通过“巴利斯”时，将得到该地点到下一个“巴利斯”的距离信息，并通过无线电向集中连动装置发出通过下一个“巴利斯”运行的请求，如果经过一定时间得不到运行许可，则制动机自动发生制动，列车在“巴利斯”前停车，如果集中联动装置允许运行，则通过无线电通知车上的ATP，列车根据其运行许可继续运行。

　　高速铁路怎么实现安全停车？

　　图片选自《从法国TGV信号系统看我国四显示信号系统设计中的几个问题》顾秉刚(铁道部机务局)2006.8.10

　　以法铁（SNCF）TGV东南线（巴黎-里昂）为例，列车最高速度270km/h，闭塞分区2100米，图中数字为每个闭塞分区的出口限速，“红”字为红灯保护区，列车会自动减速。

　　法铁计算运输能力的专家认为，“列车运行中，司机如遇减速预告信号, 应适当放慢速度,拉开与前行列车的距离,使本列车始终运行在绿色信号区间”。

　　法国　　为了穿过英吉利海峡，欧洲之星至少需要配备4套自动报警系统

　　TGV，也许是最出名的高速列车。它是法文Train à Grande Vitesse的缩写，直译是飞速的列车，它从研发至今已经有数代，每一代又有好几种车型。

　　TGV计划是法国国营铁路公司在1960年代提出的，以应对来自日益增长的私家车和便捷的航空的竞争，加上日本已于1959年提出建设新干线，法国人希望提供更快捷的速度。法国国营铁路公司的董事长Louis Gallois后来说，“是TGV拯救了法国铁路”。1975年，法国政府同意建设第一条TGV线路。

　　首条运营的TGV线路开通于1981年，在巴黎和里昂之间运行。其他比较有名的TGV列车包括连接巴黎南面和北面的TGV Réseau，连接法国和比利时的TGV Thalys，TGV Duplex则是首列双层TGV列车。

　　最有名的TGV列车，有个更为人熟知的名字“欧洲之星”，它的一组行驶在连接伦敦和巴黎的英吉利海峡隧道中，另一组行驶在伦敦到布鲁塞尔之间。在英国人Peter Abrey撰写的《TGV海峡隧道高速列车》一文中，提到“欧洲之星”制造过程中的一个很特别的细节：

　　因为运营在三个国家，为了满足法国、英国、比利时的铁路公司和欧洲隧道铁路公司4家的要求，“欧洲之星”至少需要安装4套自动报警系统，包括法国的“鳄鱼”、英国的AWS、比利时的TBL，以及安装的ATP（列车自动保护装置，前文已经提到，这是一套在各国普遍使用的高速铁路安全系统），虽然，它们可能并不是同时开启的，也增加了对司机操控技术的要求，但哪个旅客会拒绝这么多层的安全保障呢？

　　“欧洲之星”还必须面对其他地面上的高速铁路不曾面对的问题，在穿越海底隧道的20多分钟时间里，最危险的情况，他们认为是火灾。列车因此有了特别的设计，包括一旦发生火情时，拖车地板将形成一道可维持30分钟的防火屏障，将旅客跟地板下的电器设备隔开；另外，如果因火灾而导致列车停驶，司机可以将4个车组（他们将整列车分成了4个可以拆解的部分）中被破坏的部分甩掉，重新组合制动后，再开着完好的部分离开隧道。

　　因为隧道内的空气动力学原因，欧洲之星也没有按照法国的TGV列车装载限界极限来制造，它更窄，车厢也少了四节。仅有一个非技术层面的改进——为了在车上进行英国入境海关和护照检查，他们在中部车厢增加了一个边检人员的包房。