高速铁路专题

高速铁路专题根据UIC（国际铁路联盟）的定义，高速铁路是指透过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。早在20世初前期，当时火车“最高速率”超过时速200公里者寥寥无几。直到1964年日本的新干线系统开通，是史上第一个实现“营运速率”高于时速200公里的高速铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。历史铁路是人类发明的首项公共交通工具，在十九世纪初期便在英国出现。直至二十世纪初发明汽车，铁路一向是陆上运输的主力。二次大战以后，汽车技术得到改进，高速公路亦大量建成，加上民航的普及，使铁路运输慢慢走向下坡。特别在美国，政府的投资主要放在公路的建设上，不少城市内的公共交通曾一度被遗弃。世界上首条出现的高速铁路是日本的新干线，于1964年正式营运。日系新干线列车由川崎重工建造，行驶在东京－名古屋－京都－大阪的东海道新干线，营运速度超过每小时200公里。高速铁路与汽车及民航无论是高速公路或机场都面对挤塞的问题。高速铁路的优点是载客量非常高。倘若旅程非以大城市中心为出发及目的地，使用高速铁路加上转乘的时间可能只跟驾驶汽车相若。但高速铁路毋须自行驾车会较为舒适。另一方面，虽然高速铁路的速度比不上飞机，但在距离稍短的旅程(650公里以下），高速铁路因为无需到一般是颇为遥远的机场登机，因而仍会较为省时。而且高速铁路的班次可以较为频密，总载客量亦远高于民航。建造地区日本、法国、中国及美国的高速铁路发展都是首先连接人口密集的大城市：日本的东京至京都；法国的巴黎至里昂；中国的武汉至广州；美国的波士顿至纽约、华盛顿。这样可以减少投资，需要时亦可以将原有的路轨改良后使用。高速铁路的顾客对象多数以商务旅客为主。旅游游客是第二主要客户。以法国高速铁路为例，它连接了海岸的度假区，并且在长程路线上减价以跟飞机竞争。因为高速铁路的出现，不少以离巴黎现在低于一小时车程的地区开始成为通勤的住宅区。不少本来是偏远的地区亦得到较快的发展。西班牙及荷兰的高速铁路亦是希望得到这种效果。世界高速铁路回顾1、第一次浪潮：1964年~1990年1959年4月5日，世界上第一条真正意义上的高速铁路东海道新干线在日本破土动工，经过5年建设，于1964年3月全线完成铺轨，同年7月竣工，1964年10月1日正式通车。东海道新干线从东京起始，途经名古屋，京都等地终至(新)大阪，全长515.4公里，运营速度高达210公里/小时，它的建成通车标志着世界高速铁路新纪元的到来。随后法国、意大利、德国纷纷修建高速铁路。1972年继东海道新干线之后，日本又修建了山阳、东北和上越新干线；法国修建了东南TGV线、大西洋TGV线；意大利修建了罗马至佛罗伦萨。以日本为首的第一代高速铁路的建成，大力推动了沿线地区经济的均衡发展，促进了房地产、工业机械、钢铁等相关产业的发展，降低了交通运输对环境的影响程度，铁路市场份额大幅度回升，企业经济效益明显好转。2、第二次浪潮：1990年至90年代中期法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国等欧洲大部分国家，大规模修建本国或跨国界高速铁路，逐步形成了欧洲高速铁路网络。这次高速铁路的建设高潮，不仅仅是铁路提高内部企业效益的需要，更多的是国家能源、环境、交通政策的需要。3、第三次浪潮：从90年代中期至今。在亚洲（韩国、中国台北、中国）、北美洲（美国）、澳洲（澳大利亚）世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在：一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持，一般都有了全国性的整体修建规划，并按照规划逐步实施；二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益，得到了更广层面的共识，特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著，以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等等。适合高速铁路的生存环境其实只有两条基本原则：第一是人口稠密和城市密集，而且生活水准较高，能够承受高速轮轨比较昂贵的票价和多点停靠，第二是较高的社会经济和科技基础，能够保证高速轮轨的施工、运行与维修需要。就这两点而言，以巴黎和柏林为核心的欧洲大陆和日本密集的城市带是最适合不过的。因此世界最先进的高速轮轨技术诞生在德、法、日这3个国家就非常合乎逻辑。日本的高速铁路“新干线”诞生于1964年。当时的东京至新大阪“东海道”新干线仅用8年时间就收回全部投资。近40年来，新干线技术不断进步，已经构成了日本国内铁路网的主干部分。虽然新干线的速度优势不久之后就被法国的TGV超过，但是日本新干线拥有目前最为成熟的高速铁路商业运行经验———近40年没有出过任何事故。而且新干线修建之后对于日本经济的拉动也是引起世界高速铁路建设狂潮原因之一。TGV可能是目前惟一没有任何淫逸色彩而享誉世界的法国产品。所谓TGV是TrainaGrandeVitesse（法语“高速铁路”的）简称。第一条TGV是1981年的开通的巴黎至里昂线。此后不过几个月，TGV就打败法国航空拥有了这条线路的最大客源。1972年的试验运行中，TGV创造了当时的318公里的高速轮轨时速。从此TGV一直牢牢占据高速轮轨的速度桂冠，目前的纪录是2007年创下的578.4公里/小时。另外法国境内的加来至马赛线是目前世界上惟一一条超过1000公里的高速铁路运营线，在这条线路上TGV的平均时速超过300公里，表现也非常稳定。法国TGV的最大优势在于传统轮轨领域的技术领先。1996年，欧盟各国的国有铁路公司经联合协商后确定采用法国技术作为全欧高速火车的技术标准。因此TGV技术被出口至韩国、西班牙和澳大利亚等国，是被运用最广泛的高速轮轨技术。德国的ICE则是目前高速铁路中起步最晚的项目。ICE（InterCityExpress的简称）的研究开始于1979年，其内部制造原理和制式与法国TGV有很大相似之处，目前的最高时速是1988年创下的409公里。因此现在德国与法国政府正在设计进行铁路对接，用各自的技术完成欧洲大陆上最大的两个国家铁路网的贯通。ICE起步较晚和进展比较落后的一个重要原因是德国人在高速轮轨和磁悬浮的两线作战。由于磁悬浮在设计理念上的先天优势（没有固态摩擦），德国的常导高速磁悬浮一直是其铁路方面科研的重点。磁悬浮的设计理念与传统意义上的轮轨完全不同，因此当法国的TGV顺利投入运行，而且速度不亚于当时的磁悬浮时，德国人才开始在高速轮轨方面奋起直追，但是至今仍与法国TGV技术有不小的差距。在认识建造高速铁路的优势后，美国奋起直追，不仅保留了原计划拆除的东北走廊电气化设施，而且在引进TGV技术的基础上，研制了具有美国特色的高速列车ACELA，该列车连接了波士顿、纽约、费城、华盛顿。是美国唯一一条高速铁路。1971年最早的TR1型磁悬浮面世之后，至今已经有八个型号。上海磁悬浮采用的就是最新的TR8型。日本磁悬浮研究成功是在新干线正式运行10年之后的1972年，而且研究方向是与德国完全不同的超导方式。目前日本磁悬浮已经在试验中得到552公里／小时的最高速度。但是曾经实地考察过两国线路的朱镕基总理评价日本磁悬浮的噪音和晃动都大于德国磁悬浮。日本方面也以技术尚未完全成熟为由，拒绝向中国提供磁悬浮技术。高速轮轨和磁悬浮虽然在设计方法上有天壤之别，却还有一点是共通的，那就是关注于改变列车和轨道的接触状况以提高速度。到目前为止，磁悬浮能够达到的设计运行最高时速为450公里（德国），试验最高时速552公里（日本）。与目前最高时速的高速轮轨TGV相比，磁悬浮的纯速度领先还并不明显，但它有明显的速度潜力和能耗比、噪音等。与此大相径庭的是近年在兴起的，关注于改进机车牵引系统的摆式列车，很有可能是此后地面交通工具提高速度的另一个有益尝试。德国、意大利和瑞典是最早进行摆式列车试验的国家，1997年以来摆式列车因为价格便宜和制造工艺相对简单，尤其是能够充分利用现有线路，不必铺设全新的铁路网络的优势，而逐渐能够在高速列车的竞争上与高速轮轨和磁悬浮分庭抗礼。从国际趋势来看，摆式列车很有可能是一种在大规模成熟铁路网基础上完成提速，而且性价比较高的高速铁路技术。TGV技术法国：TGV（TGV最早於1960年代提出，第一列樣版車「TGV001」以柴油作為動力，並以氣體渦輪推動。但經過1973年的能源危機，燃料價格上漲，此設計便變得不可行。1974年，第一例TGV電動樣版車製成，該設計於1980年開始量產，並於1981年9月27日投入服務，來往巴黎及里昂。）法国、英国、比利时：欧洲之星法国、比利时、荷兰、德国：Thalys西班牙:AVE韩国：KTX美国：ACELAICE技术(ICE的全称是IntercityExpress，即城际快车。自动化水平相当高。德国ice列车在上下车时，没有列车员来负责开关车门，乘客可以自己按动按钮开关车门，或者列车在启动时自动关闭车门。此外，车厢之间的玻璃门上，都装有自动感应装置。当乘客走到跟前时，车厢门会自动开启，这就让身背肩扛的旅客省去伸手开关车门的麻烦。旅途工作娱乐设备齐全。座椅上都安装有耳机插孔，供乘客收听列车公司提供的多套广播节目。如果乘坐一等车厢，车厢内还设有电视屏幕，为乘客提供新闻和电影节目。此外，在部分带有桌子的座椅旁，还设有电源插座，这样一来，电脑族就可以在旅行途中继续工作或者娱乐。)德国：ICE(IntercityExpress)德国、比利时、荷兰、瑞士、奥地利：ICE(IntercityExpress)中国：CRH3（ICE3/VelaroE）新干线技术（新干线是日本的高速铁路客运专线系统，以“子弹列车”闻名。新干线于东京奥运前夕开始通车营运，第一条路线是连结东京与新大阪之间的东海道新干线。这条路线也是全世界第一条载客营运高速铁路系统。新干线的轨距属于标准轨（1435mm）。除了迷你新干线的路段外，列车运行车速可达到每小时270或300公里，但在进行高速测试时，则曾创下每小时443公里的最高纪录（由955系（300X）在1996年时所创下）。新干线的稳定运行全靠日本的良好电力技术，列车可以缩短至5分钟的班距运行，是唯一适合大量运输的高速铁路系统。除此之外由于全面采用动力分布式设计，新干线也是世界上行驶过程最平稳的列车之一，反观法国同类的TGV高速列车，由于采最前端和最尾端的机车驱动的动力集中式设计，摇晃较大、加减速较慢，而无法以仅有5分钟的班距运行。于2007年2月1日开始营运的台湾高速铁路即采用新干线系统作为基础，也是新干线技术首次向海外输出。2007年初，以E2系1000番台新干线列车为基础的和谐号CRH2型电车于中国开始营运，并作出部分技术转移，使中国车厂有能力自行生产，修改新干线列车。技术特点新干线采用动力分散的运行方式，而不是用机车牵引。所谓动力分散，就是每节车厢的车轮都安装了驱动装置——电动机，将列车的动力分散到各节车厢。传统的机车牵引方式需要依靠机车的动力，是以较少的驱动轮对带动整列列车行走，为了有效利用牵引功率和防止空转，就需要在机车上加上很大的重量，从而加大了对轨面的压力，增加建设和维修成本。新干线采用动力分散方式，以每节车厢的车轴作为驱动，不需要沉重的机车，由此车厢的轴重便可大大减轻，不仅易于加减速和在大坡度线路上的平稳行驶，也降低了噪音和振动，大大提高了旅行舒适性，同时，由于降低了对轨面的压力，既降低了建设成本，又提高了经济效益。随着半导体技术的迅速发展和应用，新干线列车的制动系统由原来的空气制动改为电－空联合制动与再生制动，使用再生制动的列车在制动时会将电机的接线反接，这时电动机就变成了发电机将列车运行时候的动能转化为电能，发出的电能通过转换以后可回馈牵引电网进行重新利用，从而可节省能源。同时，列车的电气控制系统由GTO控制（逆变器控制）转向了更先进的VVVF控制（交流电变频控制），进一步提高了运行效率，节省了耗电。新干线自1964年开始运行以来，未发生过一起造成乘客伤亡的事故，