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冗余(2011年,4月,高铁宣布减速)

2011-08-01 13:37 作者:邢海洋来源:三联生活周刊
京沪高铁即将开通之际,铁路部门宣布了减速消息,高铁运行时速降为300公里/小时。

减速

铁道部人事变动以来,不仅产业规模有刹车之势,列车速度也来了个急刹车。联想到之前因福岛核电事故对核电安全的影响,铁道部部长盛光祖提出的安全冗余概念摆在了面前。保障乘客和居民生命安全的意义上,冗余总是越多越好,甚至没有上限。这里要讨论的是这一理念的提出对高铁投资回报的影响。

望文生义,冗余就是多余的意思。但在商业活动和机器设备中,冗余并非贬义,而是稳定与安全的代名词。商店的仓库里有多余的商品,遇到抢购也能保障供给,对平息恐慌的社会情绪将起到决定性作用。机器运行中一个零件出问题,系统自动切换到另一个相同功能的零件,机器便能平稳运行。冗余包含了备份的意思,就是从安全角度考虑多余的一个量,这个量就是为了保障仪器、设备或某项工作在非正常情况下也能正常运转。目前很多现代产品和工程设计中都应用了冗余的理念。可这个概念似乎和铁道部提出的概念不大一样。飞机需要两台发动机,以保证一台停机的情况下仍能够安全着陆,但列车却无需设计出这样的双保险,机器故障的时候无非是滑行减速,当然,刹车系统或许是最需要备份的系统,一套系统失灵,另一套还可保证机车和人员的安全。

铁道部长提出安全冗余,或类似于汽车的工况。汽车在设计和实际行驶中都有一个最高速度,比如说设计的最高车速是180公里/小时,实际上并非汽车最理想的工作车速,这个最高速度只是它的极限速度而已。处于极限速度的汽车,对机器的运行肯定不是最佳状态,而高速公路上限速80~120公里/小时却是最平稳,也最省油的状态。汽车超高速行驶,会加大机械损耗,经常开高速汽车会加快老化。机器设计时,工程师都会考虑到工况的问题。一般情况下,设备的设计都是按理论值计算的,但因设备的使用场合、环境、工作时间等都不相同,所以要将理论值乘一个系数,以确保设备的使用安全。这个系数叫做工况系数。工况系数在0.8左右是比较合适的系数,如果令系数达到1的时候,对设备毋宁说是一种摧残。

去年高铁速度连破纪录的时候,“和谐号”CRH380A型动车曾在京沪高铁的先导试验段上创造出486.1公里/小时的全球高铁线路上的第一高速。当时,铁路部门还曾透露,2011年将进行新的高铁速度试验,届时中国的高速试验列车将力争打破2007年法国试验列车创造的时速574.8公里的纪录。这里不妨以486.1公里作为设计的最高时速,此前京沪高铁号称将以380公里/小时的速度运行,工况系数为78%,是一个相当理想的比例。若按574.8公里的世界纪录来计算,工况系数会更低,意味着380公里的时速还没有达到机器运行的最佳状态。机车只使出了六七成的力量,对机器的损害应该是非常小的。其实,中国高铁还有很大的安全余量,当高铁跑出486.1公里时速时,距国际标准的安全限值还有很大余地。

不过,高铁或不能与普通的机器设备相提并论。当车速超过300公里/小时,会出现车轮空转,形成功率空耗、加快磨损。这或许是铁道部将高铁时速限制在300公里的一个成本上的考虑。并且,空气阻力与速度平方成正比,当高铁速度超过270公里/小时,牵引力的90%以上用于克服空气阻力,当高铁速度超过300公里/小时,则95%以上的牵引力都用于克服空气阻力,这意味着当机车速度接近或超过这一界限时,速度每一步的提升均需耗费成倍的能量。即便如此,在成本意义上,消耗的电能也罢,易损件磨损也罢,和高铁投入的巨额土建成本和设备成本相比仍是不值一提的。成本上,高铁每年用于支付建设贷款的利息甚至高过其运营费用。这个意义上,时速380公里和300公里在运营上的成本差距仍是可以忽略不计的。

380公里的优势在于,京沪直达可在4个小时内完成,而300公里则需要5个小时。高铁只有在吸引了大客流的情况下才有可能收回投资,实现盈利。但据申银万国的调查,在高铁与飞机的竞争中,在2小时内,高铁完胜民航;4~5个小时内,民航只会分流50%旅客至高铁。4小时或5小时的旅程,对乘客的选择似乎没有造成很大的影响。而另一项测算则显示,北京、上海间直达的旅客只占到总运量的1/3,意味着高铁要盈利,另外2/3的利益也要顾及。于是,降低车速为短途或经停车次让出轨道便成为理智的选择。

京沪高铁全长1318公里,有其特殊性。像武广高铁那样3小时能跑完全程,刚好可抢走民航大半客源的线路是否也降速还有待观察,相信这将是经过测算的理智决定。■

 

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网络编辑:康晰

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