日本新干线的主要技术进步和经济效益

日本新干线的主要技术进步和经济效益田野返回新干线的主要技术进步日本的新干线诞生于35年前，其后随着信息技术和电气技术的整体进步，为实现大运量高密度运行、提高安全性能及减少维护费用基本目的，新干线先后做过7次大的设计变更，应用了大批新技术，从技术整体来看与35年前相比有了“质的”飞跃。提高了行车速度通过采取最佳气动特性车型设计、改进车辆倾斜方法、提高曲线通过速度、及应用数字自动列车控制装置（ATC)、列车集中控制装置（CTC)、交通管理计算机系统（COMTRAC)等实现了速度控制最优化运行，使得新干线行驶速度从开业时的200公里/小时提高到现在的300公里/小时。应用了强电半导体技术及“交流感应电机”随着强电半导体技术的进步，新干线的驱动系统从当初的主变压器抽头切换＋电阻控制直流串激电机方式改为GTO及IGBTVVVF控制＋小型三相交流感应电机方式。通过这项核心技术的进步，大大提高了新干线运行的可靠性，电机部分基本无需维护，降低了车辆维护费用，减少了车体重量。同时，由于直接使用交流电，升压快，提速时间缩短。采用了新车体材料及设计降低了车体重量及轴重新干线500系列以后的车辆使用了铝合金材质“钎焊蜂窝＋挤压成型”技术，使得新干线车体重量从“O系列”的10吨降至6吨，而抗穿越隧道时压强变化能力提高了近3倍；轴重也从“0系列”的16吨降至11吨。通过轴重的降低，减轻了路基的震动，抑制了轨道劣化，节约加减速的动能，并减少了隧道截面，从而降低了整体成本。采用了电力再生制动方式降低了能耗新干线300系列以后由VVVF方式控制的列车都采用了电力回收刹车，使得大部分制动能随时返回电网，节约了能源。在同样以220公里/小时行驶时，现在的新干线电力消耗只有开业时的66％。同时由于列车制动主要靠电力制动，减少了机械制动带来的维修问题，提高了可靠性。完善了MARS票务系统MARS票务系统是支撑新干线得以赢利的最重要系统之一，现在通过这套系统已可在全国任何地点的有人或无人售票点发售预定车票并随时了解整个列车的票务及经济状态。从总体上说，新干线技术已十分成熟，代表了轮式铁路发展方向，并且由于具有自重轻，易于将来进一步提速的特点，具有明显的先进性。新干线的经济效益建设一条高速铁路投资巨大，建成后能否赢利，能否以较快的速度回收投资，以及它对整个社会经济发展的推动作用究竟如何是一个首先应该考虑的大问题。直接效益目前新干线的运输量约占日本铁路运输量的30％，而营业收入则占了45％，其两条代表性的线路“东海道”新干线及“山阳”新干线的营业收入与支出之比分别达到了100∶42及100∶66，表现了很好的收益性，成为世界上为数不多的目前赢利的高速铁路之一。由于新干线的高收益性，日本于1963年最初建设的东京—大阪的“东海道”新干线到1971年已收回了全部建设投资，前后仅用了8年时间，新干线事实上已成为收益性非常高的投资项目。间接经济效益研究交通系统对经济发展的影响的间接效益问题是一个十分复杂、困难的问题。根据日本三菱综合研究所的一项研究认为，对高速铁路的投资可以得到的间接效益主要表现在五个方面：●对沿线经济及经济整体发展的贡献。根据一项运用了所谓“动态地区产业投入产出模型”对1966—1970年的统计计算结果表明，当时的东京到大阪的新干线对日本全产业经济效果的贡献率为0.23％。由于新干线因素1970年度的全产业增加额为2238亿日元，这个数字约相当于国民生产总值的0.3％（1970年日本国民生产总值为751520亿日元），至1996年其效益总额约为30兆日元。当年建设东京—大阪新干线的总投资额为4000亿日元，即大约不到2年的“产业发展的间接效益”即等于建设投资。此外，每年约有2亿人次利用了新干线，并由此产生了餐饮、旅游、零售等每年约5兆日元的消费及带来了约50万人的就业。同时根据资料统计表明，沿线的企业及商业发展速度也大大高于其他地区，以1982年开通的东北新干线为例，自开通以后沿线城市的企业增加了45％，人口增加30％，大大超过了日本其他地区(其他地区增加为企业15％，人口10％)。●时间经济价值。高速的移动系统可创造大量的时间经济价值，根据《日本运输白皮书》的数据，至1995年新干线创造的单纯的时间效果效益为1.7兆日元。●环境效益。新干线是一种对环境负荷小的运输工具，其能耗、COX、NOX、噪音、交通事故等因素折合成金额的效益评价每年约为731亿日元(东京—大阪)，至1995年的累计效益金额为17479亿日元(此计算是将运输量按比例分配给其他运输工具发生的环境负荷的差计算的）。●建设投资对当时经济的直接拉动效益。日本的第一条新干线的总投资额为4000亿日元，日本对基本建设投资直接拉动效益计算一般按1∶1.16计算，因此当时此项目开工也为经济发展提供了相当的动力。●对科技发展带来的长期效益。新干线技术是集各种技术大成的新技术集合体，其技术涉及了电源电力、材料、信息及控制、高精度土木工程、防震等众多领域，由于新干线的开发带动了这些学科领域的发展，使得日本的交通综合技术站在世界前列(按美国对26个领域技术评价报告)，其长远效益不可低估。从以上分析可以看出，日本建设新干线是一项成功的选择，不但取得了很好的经济效益，而且对推进整个日本社会的现代化进程起了巨大的作用。■