高铁,这个现代交通的奇迹,以风驰电掣的速度和无与伦比的舒适感,彻底改变了我们的出行方式。
可有一个现象,常常让以金钱换时间的商旅人士苦恼不堪:为什么一到山东境内,高铁速度就好像变慢了?
以北京南开往青岛的G1061次列车为例,我们对比看看。
G1061次列车运行时刻表。(图/参考文献[1])
G1061次列车,由北京南到济南东,全程410公里,时长1小时58分,平均时速为208公里;而济南东到青岛全程344公里,时长2小时14分,平均时速为154公里。
也就是说,列车在山东省外的平均时速比省内快了54公里。
果然!同一趟高铁,到了山东境内,速度变慢了。
造成这种现象的原因是什么呢?
细看G1061次列车运行时刻表,你会发现,列车从北京到济南,相比从济南到青岛,停靠站点少、时间短。
而列车运行速度与站点数量相关,增加站点数量和停靠时长,会降低运行速度[2]。G1061次列车由北京南开往济南东经停2站,每站分别停2分钟、3分钟。但是,这列车由济南东开往青岛经停3站,且在章丘北、临淄北的停留时长增至6分钟。
我们还能观察到,当站间距缩短后,省下来的时间却并不多。北京南到天津南122公里,列车跑34分钟,而济南东到章丘北虽然只有30公里,列车却得跑14分钟。距离缩减到四分之一了,时间才减少不到一半。
这是因为,短站间距意味着列车刚起步不久就要减速,列车保持高速行驶的时长有限。
在制动性能一定的条件下,高铁的制动距离与运行速度成正比[2],运行速度越大,制动距离就越长。
举例来说,当动车组列车制动初速度为200km/h,紧急制动距离限值为2000米;如果制动初速度调整为350km/h,紧急制动距离限值为6500米[3]。即速度增加75%,制动距离增加约2.3倍。
因此,对高铁来说,停靠的站点越少,站点间距离越长,更高的速度才有意义。[4]
但是,增设站点,往往能增加高铁线路的社会经济效益,政府会在综合考虑后增加站点。[4]
山东尤其如此,省内城市数量多且距离短。高铁规划还遵循“市市通高铁”、“高铁站服务范围覆盖全部县”的均好性原则[5]。例如,青岛市目前已有14座高铁站,分设于各市辖区及3个县级市。
山东省陆域面积15.81万平方千米[6],省内共有16个地级市、26个县级市,数量合计42个,位居全国第一[7]。规划到2035年,实现高铁运营里程6500公里[5]。
对比广东省,城市数量41个[7],省域面积17.97万平方千米[8]。规划到2035年,实现高铁运营里程4800公里[9]。显然,山东省内高铁线密度更高、更注重内部城市间的快速互通。
这可以理解为,豪横的山东把高铁当作“城际列车”在建设。它在服务效率和服务的均好性上,选择了后者,牺牲了速度。在全面拥抱高铁经济的征程中,山东力求不让任何一个“孩子”掉队。
如果说,短途设站是山东主观决策的结果。客观上,山东的地理条件和自然气候也约束了高铁速度。
山东位于中国东部沿海,是三面环海的半岛。省境内,泰沂山系居中。东部以丘陵地貌为主;西北是广袤平原,黄河流经山东9市注入渤海;西南有多支河流汇集,形成我国北方最大的淡水湖(南四湖)[10]。山脉、河流和其他自然地物会使高铁的方向、海拔调整变得困难,降低行驶速度[4]。
山东半岛陆海相拥、山川毓秀、平原广阔。(图/《山东省国土空间规划(2021-2035年)》中的生物多样性保护规划[10])
山东的半岛地形,还会增强渤海海峡和黄海北部的偏南、偏北大风[11],以及增加降水[12]。到了冬季,山东境内常有暴雪天气[13]。
在大风、雨雪天气下,高铁会降速运行[3]。例如,济南—曲阜、烟台—荣成沿线区域是暴露于大风、暴雨和积雪的高风险路段,在极端天气需严格控制高铁安全行驶速度,最低可降至80km/h[14]。
但既然是高铁,正常条件下的速度就必须有保障。那么,山东省高铁的速度都达标了吗?
截至2024年10月,山东已建成13条高铁线[15]。
对照《高速铁路设计规范》(TB 10621-2014),高速铁路是指新建设计速度为250km/h~350km/h、运行动车组列车的标准轨距客运专线铁路。[16]
按此标准,有两条高铁线设计速度“未达标”——胶济客专、青盐铁路。
胶济客专的即墨至高密、临淄至淄博段,设计速度为200km/h,其余路段为250km/h。青盐铁路全线,设计速度为200km/h。
这两条线路的最高运营速度均为200km/h。设计速度决定最高运营速度,而实际运行中的平均速度,因经历加减速而低于设计值。
旅客吐槽最多的,常常也是这两条线。
这两条线特殊在哪呢?
先说胶济客专。这条线东起青岛,西接济南。东与青荣城际铁路相交,西与京沪、邯济等铁路相连。它是山东境内快速客运网的东西向主通道[17][18],沿线人口密度大,是山东最有活力的地区。
胶济客专全线长度362.5公里,途经青岛、潍坊、淄博和济南四个城市共11个站点。(图/胶济客专运营线路 [18])
胶济客专于2008年12月贯通运营。它是在老胶济铁路(1904年建成通车[19])提速改造的基础上,采取部分新建、部分利用老胶济铁路改造段而建成的线路。[20]
这条线在中国铁路发展史上具有里程碑意义。它是中国铁路第六次大提速的示范线,成功验证了200km/h提速技术的安全性、率先完成了“和谐号”CRH系列国产动车组的试运行以及列控技术测试[21][22]。在当时,标志着中国铁路迈入了“高速时代”[23]。
空地新建一栋楼的难度,要远低于翻新整修一栋楼的难度,高铁线的修建也是一样。改造后的胶济客专轨道创下了多项技术突破,但和现在广泛采用的的高速轨道相比,差距却较大。
胶济客专使用有砟轨道,而目前新建的高铁轨道,普遍为高架无砟轨道。
轨道铺设道砟多见于普速铁路,用于传递荷载、减轻震动[24]。激增的速度会加剧砟石颗粒的碎裂和移动,导致沉降增加和弹射道砟颗粒,易形成安全隐患[25]。因此,相较于平顺的无砟轨道[26],有砟轨道上的高铁提速较难。