第二章 中国高速铁路技术体系的形成

第二章中国高速铁路技术体系的形成西南交通大学赵丽平[e-mail]问题中国高速铁路技术体系的内容？21中国高速铁路技术体系如何形成的？2.1.1从普速到160km/h准高速的开通时速120km/h以下的一般称为普速（或常速）；时速120km/h-160km/h称为中速；160～200km/h称为准高速；200km/h以上称为高速。从1876-1993近120年，中国铁路总在普速的范围里徘徊不前！1949年，铁路列车最高速度约80km/h，客列平均速度28.2km/h，货列速度只有25.5km/h。1970年，客车速度提高到42.1km/h，年递增仅1.9%;货运列车在旅行速度仅提高到了30.3km/h，年递增仅0.8%。到了1990年，客车的平均速度仅为46.3km/h。截至1993年，SS１～SS7中，除SS5最高速达140km/h外，其他6种最高速度100km/h。1933年，德国在柏林与汉堡之间开行的由内燃机车牵引的客车速度达115km/h，最高速度达160km/h；二战以前，欧洲多国实现了以最高速度160km/h的运行；1964年日本东海道新干线最高速度达210km/h;1989年，最高运行速度300km/h的法国TGV-A列车投入运营……2.1中国铁路高速化之路为何这一时期明显的差距？首先，与法、德、日等相比，中国铁路基础设施及技术装备要落后得多。二战前，法、德、日三国都有独立设计制造机车的能力，新中国成立之初，我国还无法研制自己的机车，线路上跑的机车无一例外都是国外的产品，中国的起点显然要低得多。其次，客货共线、以货为主的运输模式也制约着列车速度的提高。其三，计划经济时代，铁路处于垄断地位，即使速度不高、服务质量不好，客源和货源依旧在增长，供小于求的现实，影响了铁路界对列车提速的热情。每年春运，因一票难求而滞留在大城市火车站的如海人群，成为中国铁路运输一道独特的风景。最后，线路区段列车密度大，通过能力利用率过高，地方短途车流大，站停时间长。这一时期，中国铁路的主要精力放在提高运能上，提高列车速度则被置于次要的位置。2.1中国铁路高速化之路2.1中国铁路高速化之路公路和民航对铁路运输带来的挑战：“七五”末（1990年），铁路、公路、民航所占的客运量市场份额分别为：12.3%、83.9%、0.2%，只过了5年，到“八五”末（1995年）时，三种运输方式的市场份额变为：8.8%、88.8%、0.4%，“此消彼长”，铁路竞争力在衰退。对策：提速！1990年，铁道部将“广深线实现旅客列车最高速度160km/h的技术方案研究”列入该年科技发展项目，在提速方面迈出了一步；1994年6月，铁道部提出“大力提高列车重量，积极增加行车密度，努力提高行车速度。”的技术政策。1994年12月，我国第一条准高速铁路—广深（广州至深圳）铁路正式开通运营。由DF11型电传动内燃机车牵引的特快列车“春光”号的最高运行速度达到160km/h！DF11型电传动内燃机车世界高速列车元老0系动车组2.1中国铁路高速化之路广深铁路成为了我国准高速铁路的先驱1983年成立的广深铁路公司，在经营和资金筹集等方面有自主权；与香港的广九南段相连，是连接内地与港澳的纽带线；无论客货运量都增长迅猛，1983年旅客发送量为966.6万人，1988年的时候，已经增至1798.9万人；连接广州与香港的交通工具除列车外，还有高速公路、船运、公共汽车等运输方式，现实需要广深线提高列车速度，确保客源。重要意义：中国铁路120km/h的行车记录成为历史，无准高速铁路历史结束！提高了我国铁路界对其他既有线实施提速的信心，也为今后发展高速积累了宝贵的经验，奠定了良好的基础。铁路提速要求整个系统技术水平综合提高。如：更大牵引功率的新型机车；合适的线路，对原有线路路基、桥梁、道岔等改造。信号、供电等多个子系统技术，各子系统之间又涉及到接口技术……实现提速，各子系统、各项子技术都必须得“更上一层楼”才行！2.1中国铁路高速化之路中国铁路第一次大面积提速1995年6月，铁道部做出将繁忙干线客车速度提到140～160km/h，货车速度提到80～90km/h，全路六次大提速就是这一决定的反映。京沪、京广、京哈三大干线上进行了140-160km/h的提速试验。首先在线路条件相对好、客流量大沪宁线上实施。经过线路改造、提高机车性能、信号改良等一系列准备后，1995年10月8～20日成功进行最高运行速度150～170km/h的提速试验。半年后1996年4月1日，最高速度140km/h的“先行”号特快旅客列车英姿飒爽地在沪宁线上飞驰。同年国庆，“先行”号最高速度达160km/h。上海至南京由4h缩短为2.5h。1995年11月2～4日，在京秦线（北京至秦皇岛）开始用DF11型机车牵引的准高速试验，同样大获成功。1996年7月，最高速度140km/h的“北戴河”号特快旅客列车在京秦线上投入运行；同年10月8日，从北京经沈阳至大连双层新型特快旅客列车最高运行速度也达到140km/h。既有线提速的主型机车DF11和SS9机车世界高速列车元老0系动车组2.1.2第一至五次大提速世界其他国家既有线提速的发展趋势：200km/h1985年，欧洲经济委员会确定既有线提速标准160～200km/h。目前，法国、德国、俄罗斯、西班牙、意大利等多个欧洲国家既有线列车最高速度达到200km/h。美国对既有线改造最高速度为240km/h。日本提出2010年前在窄轨既有线上实现200～250km/h的运行速度。截至2006年底，世界上已有10多个国家铁路通过既有线改造，旅客列车最高运行速度达到200km/h或以上,线路总里程约为8000km。高铁建设和既有线提速一般并重。让既有线提速使高速铁路与既有线连接起来，形成一张快速运输网，极大方便乘客出行。德国先后建成科隆至法兰克福线等最高运行速度300km/h高速铁路917km，把一些既有线路提速到200km/h后，供德国高速列车驰骋的范围就大多了，高速列车通达里程超过6000km！法国高铁只有1576km，通过对既有线提速，TGV通达里程5900余km。日本新干线是标准轨，既有线却是窄轨，日本也做了顽强的努力，把既有线的轨距拓展为标准轨，实现了高速列车在既有线上的运行。五次大提速概要次年月主要提速线路提速主要内容一19974.1京沪、京广、京哈三大干线开行40对最高运行速度140km/h、旅行速度90km/h以上客车；“夕发朝至”78列；货车最高运行速度80km/h；全路旅行速度由48.1km/h提高到54.9km/h二199810.1以京沪、京广、京哈三大干线为重点干线客车最高运行速度160km/h；三大干线大部分区段特快客车运行速度超过120km/h；“夕发朝至”列车增至116列；广深铁路上X2000型摆式列车“新时速”，旅客列车首次实现200km/h运行三200010.21陇海线、兰新线、京九线、浙赣线等提速重点中西部地区；全路客车速度达60.3km/h；“夕发朝至”列车266列；北京西～乌鲁木齐、上海～乌鲁木齐时间由61、65缩至48、51小时；提速线路里程近1万km。四200110.21京广线武昌至广州、哈大线、浙赣线、汉单线等提速里程4257km，使全国提速总里程达到13000km,提速网络基本覆盖全国主要地区。五20044.18京沪、京广、京哈等主要干线干线部分时速200km;直达特快在京广、京沪等以160km/h速度长距离运行;全路速度达65.7km/h;总里程16500km，时速160km及以上线路7700km；技术装备全面升级。2.1.3第六次大提速2007年4月18日，中国铁路实施第六次大面积提速和新的列车运行图。最大亮点：既有线上速度200km/h动车组的开行！既有线提速到200km/h等级，标志着中国铁路在既有线提速达到国际水平。提速后，全路旅客列车速度普遍有较大提高，主要城市间旅行时间总体压缩了20—30%。压缩幅度最大的是上海到南昌、上海到长沙，提速后上海到南昌列车运行5小时08分钟、压缩5小时45分钟，到长沙7小时30分钟、压缩7小时30分钟，幅度都在一半以上。第六次调速后，时速120km及以上线路里程达2.2万km，其中160km及以上线路里程达1.4万km，新增时速200km及以上线路延展里程达6003km，其中时速250km线路延展里程846km。截至2006年，全世界时速200km以上的既有线线路总里程只约有8000km。提速后，全路客货列车开行数量分别达到1312.5对和16656对，增加140.5对和1316对。客货运输能力大幅提升，将有效缓解铁路运输的紧张状况，为经济社会又好又快发展提供更加有力的运力支持。CRH2动车组2.2中国高速铁路技术体系的形成2.2.1中国需要高速铁路节假日期间大量乘客滞留大城市火车站的现象仍旧存在；能否买到一张自己想要的火车票，依旧是大多数旅客心头挥之不去的担心。中国铁路运输能力的明显不足。当前京沪、京哈、京广等干线运输能力基本发挥到极限，许多区段能力利用率已达100%！2007年全国铁路旅客和货物运输需求为15亿人、25亿t。据预测到2020年，将达40亿人、40亿t，年均增长7%和4%。在网络化的今天，人们生活节奏日渐加快。2007年动车组的登场将旅行时间压缩，北京至上海需9小时59分钟。与民航竞争，目前中国除秦沈客运专线外，其他干线都是客货混跑，处于一种客运快速与货运重载难以兼顾的尴尬局面。中国铁路运能不足，竞争力需进一步提高，加以环保和节能问题，这些都昭示着一个事实：中国需要高速铁路——客运专线！高速铁路是铁路运输业的发展方向，而中国至今仍是一个空白。高速铁路具有速度高、能力大、能耗低、占地少，污染小和安全稳定的优势，在世界能源处于紧张状态的情况下，发展高速众望所归。2.2.2技术体系是如何形成的技术体系根据各自国情、路情，吸收国外成功经验日本新干线列车比法、德两国的高速列车车体更加宽大，国情不同：日本客流量大，欧洲客流量小。日本高速列车从最早0系到最新N700系，都是动力分散方式；而法国和德国的绝大多数高速列车却是动力集中方式。日本在20世纪50年代选择在当时有些“离经叛道”动力分散方式。为什么？路情决定：日本地质松软，更适宜轴重较轻的动力分散方式列车运行。法国和德国在研发自己的高速列车之初，选择动力集中方式，原因，两国地质相对坚硬，满足动力集中的高速列车运行。一直是两国擅长的领域，基于本国的技术现状，做出了最适合本国国情的选择。吸收国外成功经验，日本早期12辆编组0系列车6台受电弓，法国人在新干线开通之初指出列车受电弓太多，受流质量差，日本吸收了欧洲高速列车受电弓少的优点，16辆编组的新干线列车只用2台受电弓。法、德同样吸收日本很多成功的经验。在日本动力分散方式高速列车技术的基础上，各自研发了自己的动力分散方式高速列车。2.2.2技术体系是如何形成的新中国成立：铁路营业里程2.1万km，使用的不过1万多km；很多车站无信号机，70%线路无闭塞设备；每天成千上万台国外制造的蒸汽机车在线路上奔跑。落后的设备，杂乱的技术规格……1949至1978年，铁路营业里程增至4.3万km左右，路网基本形成。1961年8月15日，第一条电气化铁道在宝成线宝鸡～凤州段正式通车，结束我国无电气化铁道历史。采用工频单相25kV交流供电方式。1952年12月，青岛四方车辆厂试制成功第一台机车——解放型蒸汽机车，结束中国没有国产机车的历史。改革开放30年，建设投资为607.73亿元。到2005年底，铁路营业总里程达75619km，居世界第三，亚洲第一。解放前，电气化铁路一片空白，1950至1978年建成1032.9km，从1979年至2005年修建19099km。围绕第六次大提速，完成200km/h等级动车组列控系统技术、机车车辆试验、200km/h等级接触网试验、轨道几何不平顺管理值和养护技术等50