高铁长途旅行,频繁停靠站俨然成了时间“杀手”。
以昆明南至北京的G72次高铁为例,其旅程中多次停靠,沿途经过的主要站点包括贵阳北、怀化南、长沙南、武汉、郑州东等,停站次数多达6次,每次停留3至6分钟,累计耗时近半小时。
加之列车在减速加速中的时间损耗,整个旅程的时间成本更是成了倍的增加。
时间就是金钱,我们能不能通过“不停车”来上车,从而节省所有人的时间,达到节约成本的目的呢?
“不停站高铁”呼声渐高
为了解决这个问题,最近几年“不停站高铁”的概念逐渐崭露头角,它能大幅削减旅行时长,提升运输效能,还在环保节能与乘客体验层面,展现出很大的潜力。
常规高铁在进行每次停车时,必须减速并在站台停止,然后再加速出发,这种过程不仅浪费时间,而且对电力的消耗也较大。“不停站高铁”通过双轨系统和吊舱的技术,使得列车无需频繁的停车和启动,保持连续、平稳的行驶速度。
北京至上海的高速列车,假设每次停车和启动需要消耗约500度电,且每趟列车停靠4次,总共消耗的额外电力为2000度电。而采用不停站技术后,这部分能耗将被完全节省下来,对于节能减排具有重要意义。
许多人难以想象,高铁以300公里/小时的时速疾驰,如何在这样的高速下实现乘客的无缝上下车,而无需停车呢?
“不停站高铁”如何实现?
与传统高铁采用的单轨模式不同,“不停站高铁”巧妙地在其主轨道上方,增设了一层专为分离式吊舱设计的“悬挂轨道”。
高铁列车与吊舱独立运行,两者互不干扰。分离式吊舱平台既可设于车厢顶部,也可位于车厢的前端或尾端,主要依不同技术路线而定。
高铁主轨道承担着高速列车的主要运行任务,而悬挂轨道则专门用于分离式吊舱行驶,让乘客在不停车的情况下,完成上下车。
这一设计非常巧妙,无需对现有的高铁轨道进行大规模改造,只需在站点上方,增设支撑结构和悬挂轨道即可。吊舱和高铁列车,需要在运行过程中实现完全同步。
为了确保吊舱与高铁列车之间的无缝对接,两者的速度,必须保持高度一致;速度差需控制在极小范围内,例如仅相差1-2公里/小时。
为实现这一目标,吊舱的启动和制动系统,采用了先进的智能控制技术。该技术能够实时监测高铁列车的速度,并自动调整分离式吊舱的加速或减速,确保两者之间的同步性。
作为“不停站高铁”技术的核心,分离式吊舱要具备足够的承重能力,能承载一定数量的乘客,且能与高铁列车实现无缝对接,使乘客能够在列车不停车的情况下轻松完成上下车或换乘。
作为一种创新性的高铁交通设计理念,具有广阔的应用前景和发展潜力。未来,随着技术的不断完善和应用的逐步推广,它能结合城市轨道交通一起使用,为人们的出行带来更加便捷和高效的体验。
至关重要的高精度对接技术
除了悬挂轨道系统,为了在高速行驶下实现吊舱与高铁车厢的安全连接与分离,高精度的对接技术也是至关重要的一环。在高速情况下,吊舱与高铁的连接和分离,需要达到极高的精度,否则可能出现碰撞或对接失败的情况,给乘客带来生命危险。
未来会利用磁悬浮技术,辅助轨道交通的高精度对接;在高速行驶过程中,磁悬浮技术能够通过磁场的相互作用,确保吊舱在与高铁对接时,不会发生物理接触,从而减少摩擦,降低能量损耗,同时也能提高对接精度。
最后,智能调度系统在“不停站高铁”中同样发挥着举足轻重的作用。它结合了自动化控制算法、大数据分析和云计算技术,能够实时处理各种复杂情况;当高铁进站时,智能调度系统会根据乘客数量、车厢空闲情况及吊舱的负载,动态调整吊舱与列车的连接速度,让乘客能够迅速、顺利地完成上下车过程。
尽管“不停站高铁”具备巨大的潜力,但在实现这一创新概念的过程中,仍然存在诸多挑战,涵盖技术难题,及经济成本、实际操作的复杂性以及应急处理能力的设计。
“不停站高铁”:风险也不小
不停站高铁"面临的关键挑战在于,吊舱与高铁的精准对接与分离,技术难度极大。在高速行进中,吊舱和高铁的速度需要在1-2公里/小时的误差范围内同步。当高铁时速达到300公里/小时,吊舱也需依赖尖端智能系统,在极短时间内精确调整速度,实现与高铁无缝对接。
而这一对接与脱离的过程,必须在列车高速行进中迅速且准确无误地完成;任何微小的偏差都可能导致换乘效率低下,甚至酿成安全事故。
应急处理上,一旦吊舱因设备故障等原因,未能及时与高铁对接,或者乘客因故未能及时下车,都将给高铁的正常运行带来极大困扰。这种情况下,可能需要花费几分钟甚至更长的时间,调整高铁的运行状态,从而导致整列高铁的乘客延误,并进一步影响后续列车的调度计划。
在高速运行的环境下,如果出现突发状况,比如吊舱对接失败;或乘客错过下车,如何快速有效地处理是一个重要问题。处理不当,会导致列车停运,还可能对整个铁路网络造成连锁反应。为此,构建一套高效、全面的应急响应机制,确保高铁在遭遇突发状况时能迅速恢复运行,显得尤为重要。
当前,我国构筑一公里高速铁路的造价,约为1.5亿元人民币。若计划增设双层轨道及专为吊舱设计的专属轨道,成本将激增一倍有余,预计每公里造价将攀升至3亿元以上。
为实现“不停站高铁”的愿景,还需巨额资金投入基础设施建设,涵盖双层轨道、悬挂式轨道体系,以及吊舱所需的专门装置与技术,整体耗资或达数十亿乃至上百亿元人民币。因此,在追求技术创新的同时,如何精准把控成本,找到两者间的黄金平衡点,是一项严峻挑战。
其他国家如何规划“不停站高铁”方案?
不仅中国在探索“不停站高铁”方案,其他国家也提出了一些类似的创新方案。比如,英国就曾提出“并行式对接换乘”方案。“并行式对接换乘”方案的设想,是在高铁与地铁并肩行驶的情况下,实现高效的换乘。
“并行式对接换乘”方案的核心,在于高铁和地铁并肩行驶至接驳站点;高铁无需停靠,乘客可以通过连接走廊,在两者之间迅速换乘。
在设计中,高铁和电车的运行线路需要预设多个并行路段,并通过实时轨道调度系统如AI优化调度,让两者在某些站点的同步。此方案对于强化城际交通联结,具有重要意义。
土耳其则另辟蹊径,提出了“尾部对接换乘”方案,即高铁尾部与专用换乘车厢实现对接,乘客在此车厢完成上下车动作。这个方案特别适合长途高铁,尤其是在偏远地区和非主干线上。其最大优点是减少了建设站台的需求,使高铁能够维持高速行驶。
在这一方案中,下车的乘客需要提前进入高铁尾部的换乘车厢。换乘车厢在接近站点时与高铁尾部同步,完成乘客的上下车。高铁与换乘车厢之间需要精确同步;在高铁减速过程中,换乘车厢必须保持稳定速度,防止在对接时出现速度差或脱轨的风险。
尽管这些创新方案,在技术层面面临诸多挑战,但随着科技的日新月异及国际合作的不断深化,未来实现的可能性正逐步增大。一旦这些愿景成为现实,高铁系统将步入一个更加绿色、高效的新纪元;我们的出行生活,也将迎来前所未有的便捷与舒适。
参考资料:
中国智慧——中国高铁科技创新之路外文出版社 2022