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一般中国人对于高速铁路的最初印象，大概要追溯到1978年时任国务院副总理邓小平访日时。
1978年10月22日，邓小平率领代表团访问日本。新中国成立将近30年来，这还是中国国家领导人首次访日。
10月26日，邓小平乘坐日本新干线列车“闪光81号”前往京都访问。当记者问他乘新干线的感受时，邓小平一语双关地回答：“就是感觉到快，有催人跑的意思。我们现在正适合坐这个车。”
邓小平等乘坐新干线列车前往京都
这个镜头永远定格在人们的记忆中。当时，国内列车的最高时速只有七八十公里。电视片中，时速210公里的新干线跑起来的情景，在国人眼中真有些震人心魄的力量。国门初启时，这个如子弹头一般飞过的银白色列车，成为人们在想象现代化时的一个具体场景。人们不禁要问：“什么时候我们也能坐上像新干线那样快的火车？”
而对于中国铁路人来说，这个梦想已萦绕在他们心中多年。1964年，正在唐山铁道学院上学的曹东白从一本铁道刊物上看到，世界第一条高速铁路——日本东海道新干线建成通车。新干线列车流线型的外观和它210公里的时速让曹东白大为惊叹。从此，建设一条像新干线那样的高速铁路成为他的梦想。“这不单是我一个人的梦想，做高铁是所有铁路人的梦想。”不过，对于曹东白来讲，这个梦似乎显得有些漫长。做了一辈子电气化铁路的他，直到临近退休才参与到中国第一条高铁——京津城际的建设中。
事实上，1990年铁道部就开展了建设高速铁路的可行性研究，只不过那时研究的不是“京津”，而是“京沪”。曹东白回忆，当时中央对于京沪高铁的重视程度，只有三峡工程能与之相比。但对高铁的研究显得异常艰难，十几年间做做停停，反复多次。
2004年，各种讨论的声音随着国家《中长期铁路网规划》的颁布，一锤定音。《规划》中，建设北京至上海高速铁路的目标赫然在目。
但建设一条长达1300公里的高速铁路，对于毫无高铁建设经验的中国来讲，难度可想而知。此时，作为“京沪高铁”综合试验段——“京津城际铁路”的建设提到了议事日程上。
当然，修建京津城际铁路也不仅是为了给京沪高铁积累经验，京津间日益频繁的人员往来，也迫切需要建一条高速客运专线。
在设计京津城际铁路时，铁道部提出了时速350公里的要求。铁道第三勘察设计院集团公司副总工程师、京津城际铁路项目总工程师范建国对记者说：“时速350公里是什么概念？那比飞机起飞的速度还要快。全世界运营的高铁中，也没有这么快的！”
铁路第6次大提速后，我国许多主要干线的动车组已经达到了200公里的时速。但从时速200公里提高到350公里，可不是一个量的变化，而是一个质的飞跃。以往铁路的结构、标准和施工精确度全都要变。对于从没有高速铁路建设经验的中国而言，为什么一上手就要挑战这样的高难度呢？面对记者的疑问，范建国干脆地答道：“为了保证京津之间半个小时到达。”
在京津城际铁路开通前，从北京乘火车到天津需要69分钟。69分钟与半个小时之间究竟有多大差别？值得花费如此大的人力物力争取这40分钟吗？
刘秉镰告诉记者，这就是所谓的“半小时经济圈”。“半小时到达天津是什么概念呢？赶上上下班高峰，也许我们从北京的西城还没到东城，但坐京津城际已经从北京到天津了。这样就真正实现了同城化。以后，京津城际铁路发车间隔达到3分钟，坐火车就像坐公交车那么方便。那时候，人们可以选择在北京工作，在天津居住；或在天津工作，在北京居住。北京和天津就真正形成了一体。这不是简单的1+1=2的问题，而是1+1＞2。”
总部在天津的铁三院，当仁不让地承担起了京津城际铁路的设计任务。
对于京津城际铁路项目，业内称为“两站一线”，即北京和天津的两个火车站，以及一条高铁线路。“两站一线”如何确定，摆在设计人员面前有几种选择。
京津城际铁路项目总工范建国告诉记者，最早他们曾考虑把北京站作为京津城际铁路的起始站。建高铁是希望能以最快的速度，让乘客往返于两个城市的中心，把火车站建在市中心当然是最好的选择。否则，人们在高铁上节省的时间，又将耗费在拥堵的市内交通上。如果这样衡量的话，北京站当然是最佳选择。
北京站共有8个站台，担当着京山、京秦、京沪、京承等多条线路的运输任务，如果再加上京津城际铁路，扩建在所难免。但北京站地处市中心，寸土寸金。再加上它北临站前广场，南面紧挨着明城墙遗址公园。北边再无发展的空间，要想向南占明城墙的地儿，恐怕全北京的老百姓也不会答应。
相比之下，地处南城的北京南站发展空间就大多了。老南站给人的印象一向都是老旧破烂，即便不修京津城际铁路，也该重建了。此时，把它改建成一个适宜高速铁路需求的现代化车站，同时再借北京南城改造的东风，做好周边配套设施的改造，而且以后的京沪高铁也可以从这里发车。岂不是三全齐美？
北京南站
车站确定后，设计人员开始着手线路的选定。范建国告诉记者，交通设施建设中有一个原则，即新建线路要和既有线路共通，这样可以做到集约用地，减少土地分割，原有的交通设施，也能派上用场了。
原来，京津之间有两条线路，一条是京山线铁路，一条是京津塘高速公路。但老京山线有点儿绕远，比现在的京津城际长8公里。虽然只有8公里，但若想达到半小时到达天津的目标，这8公里当然也是能省则省。况且沿线民宅林立，在京山线边上再修一条铁路必将涉及大量拆迁。京津塘高速周边的情况虽然比较理想，但是它的转弯半径太小。这么高速度的列车急转弯，有发生脱轨的危险。
就在设计人员们为选线头疼的时候，京津二通道高速公路工程启动了。这条高速路起于北京五环路，经朝阳、通州，到天津武清、滨海新区，最终抵达天津北疆港。正是京津城际铁路要走的线路。如果这两条路能建在一起，不但符合土地集约的原则，连征地拆迁也能一起做。
京津二通道的出现使范建国大喜过望，它破解了困扰设计人员多日的选线难题，高铁的设计工作终于可以开始了。
京津城际铁路设计开始后，横在设计人员面前的第一个拦路虎便是京津地区恶劣的地质环境。
高速铁路要想达到飞一般的运行速度，对于轨道的平顺性要求非常之高，具体而言就是要达到10米±2毫米的精度。通俗地说，就是10米长的轨道两端高低位置只能差2毫米。可是，京津地区区域内全部是软土、粉土或淤泥，土地压缩性非常高，年区域沉降最大达到80毫米。80毫米和2毫米比起来，此间差距大得令人咋舌。如果不能克服这种沉降，使轨道在建成后的几十年中，始终保持平顺性，轻则将影响高铁的速度和舒适度，重则可能造成列车脱轨。
如何克服区域沉降，让设计人员非常头疼。他们想方设法收集国内外的应对之策，但发现在高铁最发达的德国和法国并不存在这个问题。德国地下不深的地方就能看到基岩，也就是说，在德国建高铁根本不需要考虑沉降的问题，而京津地区要到地下1000米才能找到基岩。没有可资借鉴的经验，铁三院的设计人员们只能自己摸索。
有人曾说，京津地区是最不适宜建设高速铁路的一片土地。但搞了一辈子地质勘察，刚刚被定为全国工程勘察大师的铁三院副总工许再良却不这么悲观。“区域沉降不但是个自然问题，更是一个社会问题。”许再良认为，大量开采地下水是造成区域沉降的主要原因。“以前，天津市区沉降问题非常严重，但近些年天津市严格限制开采地下水，现在每年的沉降已经微乎其微了。”许再良说。在他看来，只要控制住地下水的开采，再辅以一些专业措施，达到高速铁路要求的毫米级沉降也并非是不可能完成的任务。
铁三院地路处副总工崔维孝负责京津城际铁路路基方面的设计工作。为了预防沉降，崔维孝给轨道的贴地路基使上了在盖高楼大厦时才会用到的手段——CFG桩。CFG桩实际上就是水泥粉煤灰碎石桩，把它打入二三十米深的地下，便可以把路面荷载引入深层地基。
打上“地基”后，崔维孝还不放心，他又把施工取出的土压在刚建好的路基上，进行预压。“沉降速度是随着时间推移而快速衰减的，也就是说时间越久沉降得越慢。”崔维孝解释说。他希望通过预压在短时间内加速地面沉降。京津城际的设计大修年限是60年。建成前让地基多沉降一些，工程完成后就不会发生那么大沉降了。
令崔维孝非常满意的是，预压效果与他们预先的计算分析惊人地吻合。就连给京津城际做技术支持的德国专家也不得不竖起大拇哥。
贴地路基在京津城际铁路全线只占12%，另外88%的距离都将采用高架桥。这么高的架桥比例在国内还是第一次。那么，为什么高铁不贴地面走，非要架到空中去呢？铁三院桥梁处总工苏伟道出缘由：“京津地区河多、路多、桥多、地下管线更多，架桥是跨越这些障碍物的唯一办法。”苏伟告诉记者，在京津城际全长119公里的距离中，共跨越大河6条，小河沟渠100多条，各种障碍物550多个，平均每公里4.5个。
首孔双线整孔箱梁下线
不过，饶是这样，在设计之初苏伟也没有料到架桥的比例会这么高，最早他们设计的桥梁距离只占全程的47%。苏伟说：“京津地区发展太快了，我们做设计时，许多路还没规划呢，现在它们已经跟我们的铁路一起通车了。”
另一方面，高架桥比在路面上建铁道，节省用地40%。在土地资源奇缺的京津地区，节省了用地，也就等于节省了投资。
开工10个月后的2006年4月，负责技术支持的德国专家突然叫停了工程。
铁道部领导把设计单位、施工单位和德国专家集中到一起。“再这么干下去要出事！”德国专家语出惊人。到底哪儿出了问题？在场的人面面相觑。
原来，德国人反映现在我们施工使用的坐标系精度不够。
在设计图纸上，京津城际铁路是一条蜿蜒而来的三维曲线。实际施工中，要把这条图纸上的曲线放到大地上，而且要保证毫米级的精度。这就需要有一个精确的坐标系作参照。我们原有的坐标系精度不高，在修路基、架桥墩的时候还勉强凑合，但到铺设轨道板时就差远了。
在座的人听了半天，才搞清楚德国人说的其实是一个测量问题。国外施工建立了独立的高精度坐标系，而我们很多铁路工程还在沿用上世纪的老坐标系。建设低速铁路时，这个问题还没有显现出来，而到了高速铁路，问题就来了。
“怎么办？”大家都没有考虑过这个问题，顿时抓了瞎。
这时，铁三院副总工兼航测分院总工王长进站起来说：“这个问题我们2003年就开始研究了。”
的确，从2003年王长进就开始率领他的团队着手利用GPS精密定位测量技术建立高精度的GPS基站网了。但那时，许多铁路业内的人并没有意识到“精测网”对铁路施工的作用。王长进回忆，当时甚至还有人说：“搞那么高精度干吗？是不是想多骗点儿钱？”尽管，许多人不理解，但他们还是坚持把精测网建起来了。王长进知道在建高铁时用得着。
但令他着急的是，2005年7月京津城际铁路开工时，王长进和他的测量团队并没有被纳入项目中。“毕竟，了解现代化测量的人太少了。”王长进感慨道，“就连许多铁路业内人士对测量的了解也停留在扛着经纬仪、大板尺，在深山老林一口馒头一口雪的年代。其实，现在的测量早就发展到运用GPS定位的年代了。”
不过，机会终于来了。当铁道部召集各参建单位商量对策时，王长进毛遂自荐跟着铁三院的领导来到了会上。有备而来，王长进在会上把自己的研究“当当当”一说，全场肃静。当时德国人就说，王先生这套理论可行。
此后，铁道部专门发文要求，今后各高铁参建单位都要建立“精测网”。而京津城际建立的这套“精测网”体系便成了其他客运专线的标杆。
说到此处，记者还是听得懵懵懂懂。“轨道板不是一块一块的吗？像贴瓷砖一样挨着码不就得了，干吗还要动用GPS，这不是杀鸡用宰牛刀吗？”
面对记者的提问，王长进哭笑不得。他解释说，每一块轨道板在生产时就是按照不同的几何形位造的，各不相同。按照图纸安装后，它将是一条光滑平顺的轨道，但只要有一点误差，平顺性便不能保证。“每一块轨道板在设计时都有各自的位置，放在哪儿都靠高精度定位测量技术。也就是说，每块板都可以各放各的，彼此不作参照。”
这种高精尖的科技对于普通人来讲，的确不太容易理解。但我们至少了解到，为了追求毫米级的精度，在铺设轨道板时，工程人员们用到了天上的卫星。
2008年6月24日，国产“和谐号”CRH3型动车组在京津城际铁路运行试验中创出394.3公里的时速。动车组节能环保，运行平稳舒适。就连多次参与列车测试的德国西门子公司交通技术集团列车部副总裁厄尼斯·罗素也不由得称赞：“京津城际整体设计与运行效果是世界上最棒的！”
高速铁路是新学科、新技术、新材料和新工艺的集大成者。如果单纯依靠自己的力量，不但耗时久、成本高，还有可能走弯路。但若是完全依靠外国公司修建，我们不仅会被人家牵着鼻子走，而且也把广阔的中国市场拱手让与海外。
于是，一套“高铁模式”应运而生。简而言之，就是“引进消化吸收再创新”的过程。“和谐号”动车组便是依照这个思路引进的德国车型。
德国车型宽只有2.95米，载客量300多人。“但德国人少，中国人多，一列动车只能拉300多人，有点儿不符合中国国情。”承担生产国产动车组任务的唐山轨道客车有限公司总工程师孙帮成说。
于是，他们开始动手改造进口车型。摆在他们面前的问题有两个，一是要让动车装更多的人，二是还要降低它的能耗。若要加大载客量，车体就要加宽，重量自然要增大，耗能也就会相应增加。表面上看，这似乎是个不可调和的矛盾。
工程师们只好在车的外观上打起主意。德国车型从外面看窗户是一整条玻璃带，看上去漂亮，实则无用，而且大玻璃非常重，这无形上增加了车的重量。减轻车重，自然就减轻了能耗。于是，工程师们把不必要的大玻璃都去掉了。
为了把引进车型改造得更节能、合理，铁道部广纳贤士，召集了中国最尖端的科研人员。
2007年铁路第六次大提速前夕，中科院院士、清华大学电机系教授卢强应邀试乘时速250公里的动车组。试乘当晚晚餐时，这位老专家对铁道部副总工说：“时速300公里已经接近飞机起飞的速度，动车的空气动力学研究要尽快开始。”
“空气动力学”这个科学名词，一般人听起来可能略感艰涩。卢强院士告诉记者，当列车以300公里以上时速行驶时，它所受到的最大阻力已不是来自车轮与铁轨的摩擦力，而是空气阻力。
以前空气动力学只在航空技术时才会用到，而火车的空气动力学问题并没有引起人们的注意。1993年日本新干线列车在高速行驶时遭遇十一二级的阵风，突然发生侧翻，造成了重大事故。从那以后，人们才开始研究高速铁路的空气动力学问题。
此事被铁道部立项。7天后，项目协议签署。提起此事，卢强不止一次地用“琴者遇知音”来形容当时的感受。“在我几十年的学者生涯里，一个项目从立项到签约少则一年，多则无期，而这次仅用了一周。”他感慨万分。
“既然铁道部能以这么开放的姿态广纳贤士，我也不能闭门造车。”拿到项目后，卢强联系了北大、北航研究空气动力学的专家，成立三校联合体。
不研究不知道，科学家们发现高速动车组头上两条细细的受电弓所受的空气阻力，竟然占全车阻力的14%。
现在跑在京津城际上的CRH3型动车，宽3.26米，载客量达到500多人，而车的能耗却比引进车型低了10%。孙帮成说，下一步他们就要开始着手解决动车组受电弓的改造，到时候我们的国产动车组就更省电了。
