7日,中國首個高寒動車組在全長904公里的哈大線平安完成了“首周秀”。哈大高鐵貫穿東北三省四大城市,全程3個多小時,實現(xiàn)一日內(nèi)在大連看海、沈陽聽二人轉(zhuǎn)、長春逛街、哈爾濱望雪。動車組總設計師、中國北車長春軌道客車股份有限公司(長客)副總審楊弘在運行前接受《環(huán)球時報》采訪時表示,CRH380B型高寒動車組能在零下40度到零上40度之間運行,“從海南島直抵哈爾濱”,350公里的時速是世界高寒高鐵第一。
被逼出的自主創(chuàng)新
哈大高鐵開通前,世界上僅有運行于北歐和俄羅斯的三條高寒高鐵。三條線路中最長的不到700公里,時速在220-250公里之間。2010年,中國開始嘗試研發(fā)時速350公里的高寒動車組,得知此消息,外國開發(fā)商爭相進行“技術(shù)加密”!斑@三條線路高寒動車組的開發(fā)商通過申請專利、加大保密等方式,防備高寒動車組技術(shù)被中國模仿或復制!睏詈胝f,“無經(jīng)驗可借鑒,無技術(shù)可引進”,長客只能從這三條歐洲高寒高鐵有限的公開資料中挖掘,讓研發(fā)人員以普通乘客的身份購票試乘。
2009年,“歐洲之星”穿越英吉利海峽隧道時發(fā)生“凍僵”事故,罪魁是動車在冷熱交替環(huán)境中極易遭遇的“冷凝水陷阱”。彼時,中國動車組還只能適應零下25度到零上40度之間的環(huán)境,高寒高鐵對世界來說都是一塊難啃的骨頭。動車組通常采用的鋁合金、碳鋼、橡膠等原材料能在零下40度本色不改、性能不降嗎?隨著列車時速沿160公里、200公里、250公里、300公里提升,空氣阻力會以幾何級增長,列車車體隔熱能力隨之降低,如何阻隔東北嚴寒傳導入車廂?如何避免積雪卷入列車下部的設備艙?這都是中國首條高寒高鐵必須克服的問題。
相比極限低溫,破解“冷凝水陷阱”更是國際性難題。困擾“歐洲之星”的“凍僵”事故就是列車從冰凍環(huán)境到濕熱環(huán)境時,車體、管路間產(chǎn)生冷凝水,致使元件發(fā)生短路或損壞,進而影響列車運行。長客鐵路客車開發(fā)部部長孔風表示,由于有針對性地采取了冷凝水防護結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對列車管路系統(tǒng)采用冷凝水處理技術(shù)及在車體外加設防護高標準等級電器零部件,CRH380B型高寒動車組不會被“凍僵”。
高寒高鐵是國際難題
早在一個多世紀前,歐美等國就動工興建了許多高寒鐵路線,但基本上都是普通線。在高速鐵路方面,迄今中國以外投入商業(yè)運營的高寒高鐵僅有3條:2009年12月17日通車的俄羅斯莫斯科-圣彼得堡高鐵;2010年7月30日通車的俄羅斯莫斯科-下諾夫哥羅德高鐵;2010年12月12日通車的俄羅斯圣彼得堡-芬蘭赫爾辛基高鐵。
俄羅斯高緯度地區(qū)修建鐵路的主要特點是排干沼澤和防凍。行駛于高寒地區(qū)的列車,常常車外是零下40多度,車內(nèi)卻特別溫暖。不過由于車外的氣溫過低,每次到站時,列車員都得費很大力氣才能打開車門。
北歐高寒地區(qū)由于有豐富的鐵礦石,也造就了世界上較早的高寒鐵路的修建。歐洲高寒地區(qū)有兩種,一種是在山區(qū),雪很大,但溫度不是很低,需要設計適應大雪的鐵路基礎(chǔ)設施。而另一種是雪大溫度低。瑞典交通管理局的鐵路問題專家布斯塔德對《環(huán)球時報》記者表示,“在北歐的瑞典和挪威,長時間低溫是最需要認真考慮的!比鸬浣煌ü芾砭值睦瓲査山淌趧t表示,應對軌道設計,瑞典被分成四個區(qū)域,鐵路軌道具有不同區(qū)間的溫度適應能力。記者從該局還了解到,為應對低溫,常采用的措施包括:開關(guān)用電熱器加熱;北歐列車容易發(fā)生剎車凍住的問題,所有的列車推進裝置都配有空氣干燥劑以應對冷空氣;旅客和貨物列車停下來時,總是與一個電動火車暖氣系統(tǒng)相連以保持熱量。
在寒冷地區(qū),鋼軌一年中承受的溫差達八九十攝氏度,冬季路基會產(chǎn)生凍害,開春會沉降。俄羅斯在西伯利亞凍土地區(qū)修建的鐵路,春融后基床最大下沉量竟然達到85厘米,導致火車無法通行。和普通高寒鐵路比,高鐵遇到的挑戰(zhàn)更嚴峻:高鐵車速快,對路基、鐵軌的壓力強度更大,凍脹破壞的威脅更突出。另外,動車組動力主要依靠接觸網(wǎng)供電,高寒地區(qū)的降雪、結(jié)冰會影響接觸網(wǎng)性能。