赵立冬
摘 要：高铁以它快捷的速度和低廉的价格，强烈冲击了航空运输。从影响高铁速度的主要因素来看，高铁有广阔的发展前景。高铁线路的科学化建造为高铁的高速度提供了最基本的条件，最新设计的高速“动车组”能使高铁达到更高的速度，采用最新智能化技术的交通信号系统保证了高铁安全运行。展望高铁的未来，大有可为。
关键词：高铁；速度；发展前景
中图分类号：U238 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0178-02
随着时代的不断进步，新技术，新设备也不断出现。各行各业在信息时代的背景下也呈现出蓬勃发展的态势。作为衡量社会发展水平之一的铁路系统同样以迅猛的姿态前进着。从最早的绿皮火车到后来的高速动车，再到以2008年8月开通的北京到天津的城际高速列车为标志的高铁时代，货运和客运的速度参数越来越块，运输系统效率越来越高。这些都是以速度的提高为前提的。速度是客观世界中最进本的物理量，通常人们习惯将速度以两个角度来定义和概括，即标量和矢量。前者是人们对速度这一概念最初的定义，概括来说就是物体在单位时间内移动了多长的距离，这种定义只强调了速度的大小，不研究物理实体的运动方向。后者是人们对速度这一概念更为深度的定义，具体来说为速度是位移与位移时间的比值，这种定义即研究了物理实体速度的大小，又描述了物理实体位移的方向，总结概括了一个物理实体相对于另一个物理实体为参照物而发生的位移变化，这种概念才是人们在现实世界中对速度最准确的定义。举例来说，哈尔滨到北京高铁并不是说火车实际的速度有多快，而是说哈尔滨到北京这一路程高铁能用的相对时间能够降低到多少。目前，我国铁路系统中高铁的速度是最快的，高铁也已经成为人们现实意义中的陆地飞行器，高速也是人们及其铁路系统最为关心的问题。
世界铁路史中，高铁的出现有着划时代的意义，因为高铁出现以后，将铁路系统的运行速度提高了不止一个数量级，铁路系统发生了翻天覆地的变化，同时也带动了社会各个部门的高速发展，促进了社会经济的大发展。追溯高铁修建历史，1964年日本东海道新干线开通，当时该新干线的速度可达每小时210千米。此后，瑞典、法国、韩国、德国、英国、西班牙以及意大利先后都开展了高铁修建项目。我国高铁修建项目起步较晚，但发展速度却是最快的，因为我们的高铁技术是站在巨人的肩膀上起步的，我们借鉴了大量发达国家的高铁技术，引进了很多先进的高铁设备，同时为了赶超发达国家的高铁技术，我们积极地进行了大量的科研工作，自主创新，现如今已经形成了具有我国特色的高铁项目，在某些技术模块中甚至达到了国际领先水平。在我们自主创新并结合国外先进技术研发的过程中发现，影响高铁速度进一步提高的因素有很多，要想促进高铁技术进一步发展，就需要我们针对这些影响高铁速度的因素进行分析，以下列举三个方面供读者参考。
1 高铁线路的科学化建造为高铁的高速度提供了最基本的条件
1.1 科学地解决高铁线路中的曲线和直线问题
在数学概念中，两点之间直线最短是一个最基本的数学常识。在高铁线路选择过程中，尽可能选择直线作为高铁路线是不是最短距离的直接因素呢？答案是否定的，首先选择直线线路的确可以缩短形成，但最重要的还是因为高铁运行特性决定的。高铁运行过程中，当机车达到每小时350千米的速度时，要求高铁线路的曲率半径最小不能低于七千米，否则容易发生脱轨的现象。在高铁设计过程中，遵循最高安全系数原则，施工中高铁曲率半径要达到九千到一万米。同时，曲线与直线，曲线与曲线之间还必须设置过渡带对速度进行缓冲，保证高铁机车的安全性。最后，考虑到离心力的影响，曲线地段外侧钢轨的复合值在设置和施工时要高于内侧钢轨的复合值，这样做也是为了保证高铁机车避免脱轨现象的发生。
1.2 科学地解决高铁线路中的上坡和下坡问题
高铁运行中的上坡下坡问题是除了曲线与直线问题外另一个非常重要的问题，科研人员经过理论分析以及实践测试，对上坡和下坡的参数提出了严格的要求。参数规定，爬坡高度小于2.5米时，线路前行距离最少要达到1000米，这个限定的值不仅仅是为了降低高铁乘客在乘车过程中的体感颠簸，更主要的是只有在这样的一个参数先定下运行的高铁才能不发生脱轨的现象，才能保证整个高铁系统的安全运行。
1.3 分层填筑的高铁路基解决路基的沉降问题
铁路系统路基的稳定性直接影响着系统运行的安全，稳定的路基是铁路系统不出问题最基本的保障，高铁运行环境中更是如此。同时稳定的路基也是能够完成曲线与直线线路过渡，机车上坡与下坡平稳过渡的基本保障。高铁的路基填筑同普通铁路的路基填筑有所不同，普通铁路要求的速度低，对路基要求并不高，即使由于时间的关系路基形成自然下沉，也可以通过添加道砟的方法调整道轨的平滑度。高铁对速度的要求高，对路基沉降要求极其严格，这就要求需要采取一定措施控制路基沉降范围，一般来说年沉降系数不能高于5厘米。目前路基分层填筑的施工模式广泛应用于高铁路基的建设之中，此分层模式分为三层，从上到下依次为路基面表层、基床底层和路基本体层。路基表面层使用按照规格尺寸要求的碎石混合在一起制造的填料，即填筑级配碎石（厚度0.7米）进行填充，基床底层使用厚度为2.3米的满足技术要求的特种土进行填充，路基本体层可以使用一般的普通土进行填充，这一层才是路基本体。每一次的技术和材料都必须满足相关规范的最低标准。
1.4 无砟轨道保证轨道的高平顺使运行速度大大提高
道砟使用的原材料一般都是煤矿和岩石的碎片，普通铁路大多使用这些材料进行施工，路砟有很多优点，例如承重性强，导热能力好，能够进行大幅度的减震以及减少噪音等，这些优点能够完美的应用于低速的普通铁路系统中，然而高铁的特点是速度快，在机车高速运行的情况下，如果使用路砟作为路基则会引起路砟被激起、脱落、流失等现象，从而形成一定的安全隐患，因此，高铁系统中都会选择无砟轨道进行施工。所谓无砟轨道指的是不适用碎石作为路基，而将轨枕和铁轨直接铺设在混凝土上。反过来讲，无砟轨道的缺点也显而易见，即无法解决承重、导热、减震和噪音的问题，这就需要在高铁系统的建设过程中采取一定措施解决这些问题。例如现在高铁中往往使用减震扣件、橡胶垫和钢弹簧浮制板来进行减震，使用无缝化钢轨连接技术、在轨道上安装吸音设备和定期打磨钢轨等复合型方法来解决噪音问题。
1.5 全封闭、专用、双线路运行，停站少，可以狂跑
高铁采用全封闭技术，减小了运行过程中的风阻，有利于提高速度，采用专用的双线路模式，停站少，不仅仅更快的提高速度，更极大的降低了高铁由于频繁加速减速所造成的资源浪费，有利于利润的提高。然而在双线路模式中要解决的问题就是线路之间间距的选择问题。间距过大必然会提高施工成本；间距过小，由于对向错车时会产生极大的风压，车窗面临着被风压压碎的风险。经过科研人员不断的研究与实验，最后将双线间距定义在5米的安全距离。
2 最新设计的高速“动车组”能使高铁达到更高的速度
以前的绿皮火车工作原理是一个车头带动后面的所有车厢，这个机车的动力部分都集中在车头一点，速度自然不会很高。而“动车组”的出现完全颠覆了绿皮火车的工作模式。“动车组”的工作模式是将动力分散在这个机车的各个部分，不仅仅车头起到牵引作用，其他部分也起到推动机车前进的作用，速度自然加快。
以前的绿皮火车从动力学角度讲叫做拖车，现在的“动车组”才叫做动车。高铁机车动力性能分布在车体的各个部分，每个部分的装置相互配合，协同工作，这种工作模式类似于一个团队，完全摒弃了“火车跑得快全靠车头带”的旧模式。极大地保证了高铁机车的速度。
3 采用最新智能化技术的交通信号系统保证了高铁安全运行
如果列车以每小时200千米的速度前进，它紧急刹车需要的路程是4000米。对照这些数据，可以想象，时速每小时350千米高铁紧急刹车的困难和危险。因此，高铁的安全问题，一直是社会最关心的问题。
但是，自从高铁产生以来，高铁一直被誉为安全性极高的交通工具，如果从事故率的角度出发，高铁的安全系数比公路、航空要高得多。日本的高铁已经开通几十年，没有发生过一起交通死亡事故，法国的高铁也一直安全运行。
这要归功于最新智能化技术的交通信号系统。它为高铁的安全性提供了科学的保障。如果没有这样先进的列车控制系统，如此高速的列车是不可能完全靠人工保证安全的。对于列车控制系统的研发，是我国整个高速铁路技术中最重要的一环。现在正在使用的“中国列车运行控制系统”（简称CTCS）还在不断的研发试验中，科研人员为高铁的安全运行一直进行着不遗余力地拼搏努力。
总而言之，从影响高铁速度的主要因素来看，高铁有广阔的发展前景。事实也正是如此，高铁以它快捷的速度和低廉的价格，强烈冲击了航空运输。日本的高铁用8年时间就收回了全部投资，已经成为其国名副其实的交通工具。中国正在研发的真空管道磁悬浮技术，能使列车的运行速度在理论上直逼第一宇宙速度，达到每小时2万千米。预计研发成功后，能使高铁速度达到每小时4000千米，而能耗不到航客机的1/10，噪音和废气污染及事故率接近于零。展望高铁的未来，大有可为。
参考文献：
[1]陈姣姣，解新福.浅论中国高速铁路建设发展与技术跨越的特点[J].发展，2015（6）：54-55.
[2]冯晓芳.中国高速铁路的发展与展望[J].科技资讯，2009（1）：129-130.
