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（转）高铁不为人知的秘密

linlin124
2011-07-26 09:20
1#
2006年春节前，当千家万户沉浸在阖家团圆的欢乐气氛中，一位老人孤独地躺在西安交大附属二院的病床上，在弥留之际反复重复着一句话：“高铁，一定不要建……高铁，一定不要建……”两天后，他留下了最后一句：“如果非要上高铁，至少一定要用有碴道床。”便与世长辞。


这位老人，是中科院西安地球环境研究所的张拾迈教授。在中国的高铁大潮面前，张拾迈是为数不多保持着谨慎、理性的学者。经过全面、细致的研究，他得出“中国的地质不适合建高铁”的结论。认为在中国的地质条件下，高铁产生的夏尔谢夫力将导致严重的斯蒂芬金效应，引起群发性的地质灾害。在人生的最后几年，他一直致力于阻止高速铁路的盲目上马，他曾多次向铁道部和国务院写信表明自己的担忧，却屡屡遭到无视。而现在，随着这一批高铁线路的陆续通车，张拾迈教授的警告正在渐渐地不幸变为现实。


揭密高铁背后不为人知的隐患


“夏尔谢夫力”，是科里奥利力的一种特殊存在形式，由俄国铁路工程师夏尔谢夫于1903年发现并引起重视。由于地球的自转，任何移动中的物体都受到一个侧向的作用力，在北半球向右，在南半球向左。火车当然也不例外，在北半球会受到向右的力，对钢轨产生挤压，钢轨又将这种作用力传给地面，从而对地面产生一个向右的切向力，这个力就是夏尔谢夫力，车速越快，夏尔谢夫力就越大。早期火车速度慢，夏尔谢夫力并未严重到需要人们加以警惕的地步，然后随着火车速度越来越快，加之建铁路的地区地质条件千差万别，在特定条件下夏尔谢夫力终于量变产生质变，并引发斯蒂芬金效应。


斯蒂芬金效应，系詹天佑的同门，耶鲁大学土木工程系毕业的年轻工程师斯蒂芬金发现的。1926年，斯蒂芬金考察落基山区的铁路线时，发现翻过山顶后高速冲下的火车，使得行车方向右侧的岩层、山崖发生断裂甚至小规模滑坡。这种地质破坏，正是因重力加速的火车产生的夏尔谢夫力引起的，而且这种破坏可以是“隔山打牛”型的，斯蒂芬金亲眼观察到与铁路线隔着数条河谷的山崖，在火车通过时产生了裂纹。因为地表岩土的刚性可以使夏尔谢夫力持续传递，远至数百公里以外，就像一粒高速运动的台球击中一列紧挨着排放的台球左侧，最右边的球却会被弹开一样。坚硬的地表岩土起到了那一列台球的作用，传递着夏尔谢夫力，直到遇到特定的地质结构使力无法继续传递，便在此时释放能量，造成地质破坏。夏尔谢夫力在一定条件下可以被山脉、峡谷等复杂地貌反射、折射而改变行进方向，使得追踪和研究它变得尤为复杂。


斯蒂芬金效应并不总是造成严重的破坏后果，它的作用效果与当地的地貌、地质有着密切的关系。遍观全世界，建有高铁的大多数国家分布在西欧和日本，它们的地质和气候条件能让斯蒂芬金效应降到最低，从而适合高铁的建设，而中国很不幸，各种地质和气候条件决定了不宜照搬欧洲和日本的高铁方案。在地形平坦的地区，夏尔谢夫力很容易被均匀地分散开，就像形状规则的蛋壳能够承受一定的撞击而不破碎一样。而在起伏不定的地形，夏尔谢夫力的传递不再齐头并进，遇到突起的山峰，深陷的河谷等，数百米范围内不同大小的希尔谢夫力就会对局部地形产生撕扯、挤压、剪切的效果。西欧地势平坦，一马平川，夏尔谢夫力的被均匀的分散了。日本虽然山脉众多，但是绝大多数人口居住于大城市中，山区只有少数农民，且由于地震频发，大多数夏尔谢夫力造成的隐患已经在地震中被一并释放了，日本的地质灾害预防做得好，房屋抗灾标准高，使得斯蒂芬金效应无法产生有破坏力的影响。同样的地形条件下，在弹性系数大的岩土中，夏尔谢夫力则更容易被缓冲、吸收。日本和欧洲的土质条件也远比中国适合高铁。日本湿润多雨自不必说，西欧也比中国大部分地区多雨，加之欧洲和日本气候比中国寒冷，土壤中的有机质被微生物分解矿化的速度慢，地质史上数十亿年的积累使得欧洲和日本的土壤中含有大量的胡敏酸、多聚六磷酸肌醇络合物等大分子有机物，弹性系数大，能起到吸收缓冲夏尔谢夫力的作用。中国气候相对干燥少雨，夏季受副热带高压作用气温往往高于32度，微生物矿化速度快，加上近半个世纪来水土保持不佳，土壤沙化、板结，更是不利于土壤有机质的形成和积累，土质弹性低，无法起到降低夏尔谢夫力的作用。地球是个扁球体，纬度越低的地点地球半径越大，受到的夏尔谢夫力也就越大。日本和西欧建有高铁的地区比中国绝大多数地区的纬度高，如日本东京的纬度接近于中国济南，法国巴黎的纬度比满洲里还要北，而德国柏林的纬度，则相当于中国最北端的漠河。中国大部分地区地处低纬度，遇到的夏尔谢夫力之强是西方的高铁建设者们不曾遇到过的。2004年，当中国政府的代表与参加竞标的西门子集团洽谈高铁和动车技术引进时，德国人以近乎傻气的严谨和善意提醒到：“贵国是否论证过高铁项目在地质灾害方面可能带来的风险？”这种宁可自砸饭碗也要为客户的安全负责的态度，却被中国代表当作了耳边风。


有心无力的智者


日本和西欧的气候、地质条件能有效地减少夏尔谢夫力带来的斯蒂芬金效应，适合建高铁，而中国需要结合自己的具体国情制定铁路修建方案。张拾迈教授清楚地看到了这一点。年迈的他肩负着对整个国家和民族的责任感，背着沉重的仪器走遍了中国的山川大河，详细测定了各地的土壤弹性、硬度系数等指标，考察了地形地貌，绘制了无数张地形图，挑灯夜战演算夏尔谢夫力的作用模型，计算了数百处可能发生灾害的“问题地带”，并写成报告，多次致信铁道部和国务院，陈述了高铁的风险，却没有得到任何回应。张拾迈教授又对世界各国的地质、气候条件与中国做了详细的比较，为中国的铁路发展指明了方向——学习印度的成功经验：不盲目追求高速度，降低车速以降低夏尔谢夫力，同时以更经济的手段提高运能。印度地处南亚次大陆，气候比中国更加炎热，土壤弹性小，纬度也比中国更低，印度铁路的夏尔谢夫力也是不容小视的。印度没有为了政绩或者自豪感而盲目提高火车速度，而是从自己的国情出发，降低车速，减小夏尔谢夫力。为了提高因缓慢的车速而降低的运输效率，印度在单位车次的运输量上发掘潜力，甚至不惜把车速降到人可以自由攀爬和跳车的地步，让每一列火车都发挥它最大的运能。张拾迈认为，中国尚有8亿农民，他们并不富裕，分散居住于广大的农村和县城地区，他们需要享受铁路带来的便利，需要与外界联系。借鉴印度铁路的模式，让火车慢下来，让农民可以随时随地搭车和下车，正是他们所需要的。让中国最大的群体享受到出行的便利，他们的经济状况会随着与外界的交流而提高，才能提高整个民族的富裕水平和发达程度。在这个问题上，张拾迈教授不仅肩负着中国地质安全的责任感，他也为中国最广大群体的切身利益发出了自己的声音。2004年，张拾迈不顾家人的关心劝阻，以无比的责任感，拿着自己微薄的退休金作路费，自费去印度考察铁路，直到患上严重的肠胃疾患，倒在了异国的土地上，吊着输液瓶被抬回国。在养病期间他也闲不下来，在病榻上写成《印度国铁考察报告》，寄给铁道部和国务院。这份燃烧了一个老人的生命和健康写成的珍贵报告，却被上面有意无意的忽略了。


2005年起，张拾迈多次带着自己的报告和数据上北京，希望能向相关部门的领导陈述高铁方案背后的隐患，却始终无法如愿。最后，张拾迈把希望寄托于他心中的底线，希望高铁建设至少保证使用有碴道床——就是平常我们所见的有石子铺垫的铁路。石子可以对夏尔谢夫力起一定的缓冲作用，而今天我们的高铁建设中普遍采用的无碴道床，把钢轨硬生生钉在水泥地上，则会给夏尔谢夫力带来火上浇油的效果。2005年底，劳苦奔波的张拾迈终于支持不住，病倒了，这一病就再也没有起来。


潘多拉之盒已经慢慢开启


在2006年以前，中国大部分铁路的运营时速在120公里以下。今天，随着一批时速220，350，甚至380公里高铁的建成通车，夏尔谢夫力和相应造成的斯蒂芬金效应相比过去是飞跃性的。自2009年下半年起，中国的地震灾害变得异乎寻常的频繁。


2009年12月16日，武广高铁建成通车。2010年2月6日，郑西高铁建成通车。2010年5月12日，成灌高铁建成通车。2010年2月25日，云南楚雄发生5.1级地震。4月14日，青海玉树发生7.1级地震，造成数千死亡。8月7日，甘肃舟曲发生特大泥石流，伤亡惨重。8月14日，四川汶川发生泥石流，造成41人失踪。2010年4月27日，广东梅州地陷，出现400平米巨大天坑，深度超90米，四川宜宾更是在7天之内发生数十次地陷，产生26个深不见底的天坑。7月19日，正值长江洪峰期的九江大堤，发生数百米宽的崩岸。这些突然增多的地震灾害冥冥中仿佛有一种必然，与高铁究竟有着怎样的联系，也许只有逝去的张拾迈教授能告诉我们。
燕果
2011-07-26 09:45
本帖最后由 燕果 于 2011-7-26 09:50 编辑

这是一篇恶搞文, 美国的中国留学生网MITbbs网站的网友编的. 夏尔谢夫力是不存在的东东. 同一系列的还有
《歼十——悄悄开启群发性地质灾害的魔盒》。
《钓鱼——悄悄开启群发性网络地质灾害的魔盒》。
《校内——开启思想麻木灾害的魔盒》。
《麻疹疫苗强制接种——被开启的潘多拉魔盒》
《A片——悄悄开启亡国灭种灾害的魔盒》
陈彦旭
2011-07-26 09:54
版主按：这是一篇恶搞文， 最初发表于Mitbbs。 原文是模仿:《 黄万里奔走疾呼：三峡工程不能建！》，请各位在愤怒之余保持基本的科学素养和辨别能力。

概括一下主要内容就是，中科院西安地球环境研究所的张拾迈教授，多年呼吁国家重视高铁引起的“夏尔谢夫力”和“斯蒂芬金效应”会引起破坏性地质灾害，无奈意见惨遭打压，张拾迈教授心灰意冷，自费赴印度考察低速火车，在印度吃坏了肚子，死掉了。
注：张拾迈这个名字是恶搞黄万里，十迈，低速的意思。“夏尔谢夫力”是恶搞MITBBS上的xiaxie，“斯蒂芬金效应”是恶搞MITBBS上的stephenking，这两个人是MITBBS上的著名坑王。
整篇文章完全胡诌八扯，目的就是恶搞黄万里，追求的就是无厘头的非逻辑，还掺上一串串的冷笑话。但是作者估计没有想到，从总体上来看，人民是没有啥科学素养的，这种满篇“夏尔谢夫”“斯蒂芬金”仿佛很专业的文章，很容易就一传十十传百，喷得满网络都是。

之后网友又发挥创造力，写了一系列的文章

《高铁——悄悄开启群发性地质灾害的魔盒》
《歼十——悄悄开启群发性地质灾害的魔盒》。
《钓鱼——悄悄开启群发性网络地质灾害的魔盒》。
《校内——开启思想麻木灾害的魔盒》。
《麻疹疫苗强制接种——被开启的潘多拉魔盒》
《A片——悄悄开启亡国灭种灾害的魔盒》
《 辩论——开启中国社会动荡的魔盒》
《嫦娥计划——悄悄开启毁灭中国的魔盒》
《动漫——悄悄开启失明灾害的魔盒》
《公厕免费手纸——悄悄开启群发性公厕堵塞的魔盒》
《吃饭——悄悄开启毁灭中华民族的魔盒（等待大家续写）》
《高数——悄悄开启毁灭中国大学生的魔盒》
《上自习——悄悄开启毁灭中华民族的魔盒》
《我来警醒世人：三国杀——悄悄开启亡国灭种的魔盒》
《GRE——悄悄开启毁灭中国的魔盒zz》
爱子心切
2011-07-26 10:05
真真假假，假假真真。:(
安安的宝贝
2011-07-26 10:07
菩萨保佑我们这个多苦多难的国家，保佑我们这个不太平的人类，保佑我们这个唯一的地球。

阿弥陀佛
jingetiema
2011-07-26 10:12
看来要有火眼金睛才能分辨出来真假啊
沉香屑
2011-07-26 10:16
虽然有传高铁供应商北京和利时曾经对自己的员工下文要求，禁止出差乘坐动车，乘坐动车者不予报销。不过我家孩子比我要豁达：该你死时候走路都会遇难，不该你死时无论天灾人祸亦会如小伊伊一样幸运。孩子在暑期把《死神来了》123都看遍了之后才有此感慨吧。
克莱尔
2011-07-26 10:35
这个文章刚看了一遍，觉得超震惊，结果就被后面的给辟谣了。
不过除了从科学，地质方面的问题来说动车和高铁。难道大家真的需要这么快的速度吗？真的需要节约两三个小时付出高额的票价吗？创在GDP的同时，也要想想民生问题。提速未必是坏事儿，但是如果提到了没有慢车，穷人坐不起火车的程度，那就是体制的问题了。
幸福之鱼
2011-07-26 10:36
以后转发这种文章甚重为好，很容易被有心人利用、误导。
linlin124
2011-07-26 10:44
转发文章都不可能一一做到到源头去考证的。
高铁的问题已经不用说了，很多建高铁地方都在地面下沉，并不是这篇文章引发的。
如果这篇文章是恶搞，也恶搞得很有水平。
真真假假，谁知道呢，不是没有生命迹象了吗，仍然会有奇迹。辟谣没有生命了，相信吗？谣言止于智者，我承认我不是智者。可是为什么那么多人相信呢？很简单的故事，狼来了。
燕果
2011-07-26 11:36
回复 linlin124
地面沉降的原因不是建高铁, 而是地下水超采. 如果铁路正好经过沉降地区, 就很危险.

建高铁我也没什么特别的支持和反对, 但就是不太喜欢这类文风, 所以见到这类文风的文章我一般都会搜索核实细节.
vstone
2011-07-26 11:45
回复 燕果
对，学会有一个判断的能力是非常重要的。现在网络上真真假假的东西太多了。这应该也是信息化社会的一个副作用吧。
栖止
2011-07-26 11:47
菩萨保佑我们这个苦难的人们把
燕果
2011-07-26 12:13
本帖最后由 燕果 于 2011-7-26 12:16 编辑

回复 三七生
这个也许能回答三七先生的疑问:

转自:http://zhidao.baidu.com/question/186073413.html?fr=ala0
科氏力的计算公式：F=2mvω



其中m是火车的质量，v是速度，ω是地球自转的速度。



动车组列车：CRH2满载重量是400吨左右，速度最高350km/h；



直达特快列车：韶山9型电力机车牵引18辆25T型客车，总重量1200吨，最高速度160km/h；



货物列车：大秦线20000吨，普通重载线路6000吨，其他线路4000-5000吨，最高速度80km/h。



由此计算出科氏力大小，为便于比较，以动车组列车为1个单位，则可算出直达特快列车是动车的1.37倍，货车是动车的3.4倍，最高到11.4倍。



普通货车跑了十多年了都没有什么问题，动车组列车的科氏力小得多，怎么可能有任何问题呢？
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注: 科氏力的解释在这里:

http://zh.wikipedia.org/wiki/科里奥利力
禾刀客
2011-07-26 14:48
回复 15# 燕果
看來樓上的是行家呀!
能說說723的主要原因嗎?
zhuoluorose1
2011-07-26 15:10
真真假假只有时间能证明,但是力的作用与反作用力是有的呀.力是不会平白无故的消失,它会从一种力转到另一种形式呀.这个学过物理的都知道的.
三七生
2011-07-26 15:17
恐怕还是解释不了我的疑问。

1、首先楼上给出的链接中开始一段叙述就产生了新的疑问：“高铁都是双线，比如沪宁城际，从南京开往上海的车受到的力是向西南方向的，从上海开往南京受到的力是像东北方向的，不同方向的车行驶速度相同，受力大小相同，方向相反，恰好抵消了，怎么可能产生什么影响呢？”如果速度质量相同方向相反的两股力量就可以相互抵消的话，那么不但撞车可以毫发无损，就连鼓掌都会发不出声音了。这个说法不知是根据什么原理？

2、“在惯性系中观察到的科里奥利加速度\vec{a_k}=2\vec{\omega} \times \vec{v_r}，其中\vec{\omega}为圆盘转动的角速度矢量，\vec{v_r}为质点所具有的径向速度。可见科里奥利加速度的方向与科里奥利力的方向相反。这是因为，科里奥利加速度是在惯性系中观察到的，由作用力产生；而科里奥利力则是在转动的参考系中观察到的，它产生的加速度是相对于非惯性系而言的。不能认为科里奥利加速度是由科里奥利力产生的。”显然，动车运行过程中加速度的变化所产生的影响是远远高于其本身质量的影响的，动车与其他机车的主要区别在于速度的大小而非质量的大小。
夏桑菊
2011-07-26 16:34
这个文章刚看了一遍，觉得超震惊，结果就被后面的给辟谣了。
不过除了从科学，地质方面的问题来说动车和高 ...
克莱尔 发表于 2011-7-26 10:35
赞成！该提的提，该慢的慢，应该给普通百姓更多选择的权利。
vstone
2011-07-27 06:37
回复 三七生 [/
我想这个问题可以从两方面看：

如果从混沌理论的角度，在特定的系统条件下，一个微小的扰动的不断积累与放大，都可能引起非常巨大的反响，比如著名的蝴蝶效应就是说，在南美洲一只蝴蝶扇一扇翅膀，就会在佛罗里达引起一场飓风。这个与中医里的普遍联系的整体观有一点共同之处。

而如果仅从经典力学的角度来看，科里奥利力产生的影响是很小的。根据科里奥利力的计算公式：F=2mvω，按动车组列车最高时速350km/h计算，可以大致得出，科里奥利加速度只有重力加速度的千分之一都不到。而动车加速到350km/h大概需要几分钟以上，如果按一分钟计算的，这个加速度也只有重力加速度的1／6。

而高铁的双线运行，也减少了科里奥利力长期的积累效应。因为在北半球，科里奥利力的方向是动车前进的方向向右，南行与北行的列车这个作用力正好相反，所以从长期、整体上来看，这个效应是相互抵消的。
小点点啊
2011-07-27 08:05
有很多现象是科学解释不了的。
真的想上
2011-07-27 08:35
道法自然，人总是自以为聪明，肆无忌惮的为所欲为，全没看到大地母亲的哭泣

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