我国高速铁路发展概况和主要技术特点

1我国高速铁路的发展概况和主要技术特点中国铁道科学研究院研发中心徐鹤寿速度是铁路运输现代化的重要标志之一。自1964年日本成功建成世界第一条高速铁路——东海道新干线以来，高速铁路以其速度快、运能大、效益高、全天候、节能、环保、安全等显著特点，在世界各国得到迅速发展。1．我国高速铁路的发展1.1国外高速铁路简介目前，日本、德国、法国、西班牙、意大利、瑞典、韩国、英国、荷兰、比利时、丹麦、瑞典、中国台湾等国家和地区已拥有不同长度、不同速度的高速铁路。世界各国由于国情和运输需求不同，采用了不同的技术标准和装备，其最高运行速度也在不断地提高。日本是世界第一个修建高速铁路的国家。自1964年修建了世界第一条高速铁路——东海道新干线后，陆续又修建了山阳、上越、东北、北陆、九州等5条新干线，全部是纯客运运输，新干线总长度已达2258km。同时，其最高运行速度不断提高，如东海道新干线从建成运营的210km/h，已提高到270km/h；山阳新干线的运行速度已达300km/h。2011年3月采用最新型高速列车“隼”号，运行速度300km/h，2012年达到320km/h。德国从1991年建成汉诺威～维尔茨堡高速铁路以来，陆续修建了曼海姆～斯图加特、汉诺威～柏林、科隆～法兰克福、纽伦堡～英戈尔施塔特等高速铁路以及科隆～迪伦、拉斯塔特～奥芬堡、莱比锡/哈雷～格勒伯斯等高速段，运行速度均为250km/h及以上，其总里程已达1057km。其中，2002年建成的科隆～法兰克福高速铁路的运行速度最高，为300km/h。德国高速铁路的运输模式分为两类：一类为客货共线，如汉诺威～维尔茨堡，采用旅客列车与货物列车分时段运行，最高运行速度为250km/h；科隆～法兰克福高速铁路为纯客运。法国第一条新建高速铁路为1983年通车的TGV巴黎东南线，初期运行速度为270km/h，1989年提高到300km/h。目前，已建成并开通运营8条高速铁路，总长度已达1884km，运营速度均为250km/h及以上，都是纯客运运输。目前，法国高速铁路的运行速度都达到300km/h，其中TGV东部线的运行速度达320km/h，是国外高速铁路中运行速度最高的。西班牙的既有铁路为轨距1668mm的宽轨铁路，新建高速铁路为与欧洲铁路网连接，均采用标准轨距。1992年建成马德里～塞维利亚高速铁路，客货混运，运行速度为270km/h；2008年全线开通的马德里～巴塞罗那，为纯客运，设计速度350km/h，最高运行速度300km/h。目前，已建成的高速铁路的总里程达1902km（运营速度均为250km/h及以上），为欧洲高速铁路长度第一。上世纪90年代，世界上时速300公里速度等级的高速铁路技术已趋于成熟。因此，随后新建高速铁路的国家或地区，充分利用已成熟的先进技术，实现速度的技术跨越，将速度目标值确定为300km/h及以上，如法国2001年开通的TGV地中海线、2007年开通的TGV东部线（巴黎～斯特拉斯2堡）、西班牙2008年开通的马德里～巴塞罗那高速铁路、韩国2004年开通的京釜高速铁路一期（首尔～大丘），中国台湾的台北～高雄高速铁路，设计速度都是350km/h，开通后运营速度为320km/h或300km/h。随着高速铁路的发展，各国也在不断地进行提高速度的试验研究。1988年德国ICE1试验速度达到406.9km/h，1993年12月日本Star21试验速度达到425km/h，1990年5月18日法国TGV动车组试验速度达到515.3km/h；2007年4月3日法国成功地进行了高速列车试验，创造了世界铁路的最高试验速度574.8km/h。1.2我国高速铁路的规划我国具有国土辽阔、人口众多、经济发展不平衡等特点，铁路与其他交通运输方式相比，具有大运力、低成本、节能、环保等优点，在综合运输交通体系中发挥着重要的骨干作用。改革开放以来，我国的经济和社会飞速发展，而铁路发展一直严重滞后，已成为国民经济和社会发展的“瓶颈”制约。为适应全面建设小康社会的目标要求，铁路网必须要扩大规模，完善结构，提高质量，快速扩充运输能力，迅速提高装备水平。为此，2004年，我国铁路制订了《中长期铁路网规划》，并于2008年进行了调整。1.2.12004年《中长期铁路网规划》中的高速铁路2004年1月7日，我国铁路第一个《中长期铁路网规划》经国务院常务会议审议通过，并开始实施。规划到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50%，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。其中，加快高速铁路建设是规划中的重要内容之一。为满足快速增长的旅客运输需要，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统。建设客运专线1.2万公里以上，客车速度目标值达到200km/h及以上。“四纵”高速铁路：北京～上海（350km/h、1300km）；北京～广州～深圳（350km/h、2230km）；北京～沈阳～哈尔滨（大连）（350km/h、1860km）；杭州～宁波～福州～深圳（杭宁350km/h、其他250km/h，1600km）。“四横”高速铁路：徐州～郑州～兰州（350km/h、1400km）；杭州～南昌～长沙（250km/h、880km）；青岛～石家庄～太原（250km/h、770km）；南京～武汉～重庆～成都（250km/h、1900km）。三个城际快速客运系统：环渤海地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区的城际客运系统，共2000km。1.2.2《中长期铁路网规划(2008年调整)》中的高速铁路2008年11月27日,国家发改委根据国家总体发展战略以及建设资源节约型和环境友好型社会的根本要求，对2004年《中长期铁路网规划》确定的铁路网总规模和布局进行了优化调整，将2020年全国铁路营业里程规划目标由10万公里调整为12万公里以上。其中，高速铁路由1.2万公里调整为1.6万公里，增加了4000km的高速铁路。将杭甬深高速铁路向北延伸至上海、杭长高速铁路向西延伸至昆明，还要建设蚌埠～合肥、南京～杭州、锦州～营口、南昌～九江、柳州～南宁、绵阳～3成都～乐山、哈尔滨～齐齐哈尔、哈尔滨～牡丹江、长春～吉林、沈阳～丹东等高速铁路连接线，扩大高速铁路的覆盖面。同时，在长珠潭、成渝以及中原城市群、武汉城市圈、关中城镇群、海峡西岸城镇群等经济发达和人口稠密地区建设城际客运系统，覆盖区域内主要城镇。图12008年调整后的高速铁路网规划示意图1.2.3“十二五”期间的高速铁路建设2011年，我国开始实施《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》。“十二五”期间，我国铁路按照科学、可持续发展的原则，继续实施《中长期铁路网规划》，到2015年，铁路营业里程将达到12万公里。重点任务之一是继续发展高速铁路，建成4.5万公里的快速铁路网，其中高速铁路将达到1.6万公里。快速铁路网以高速铁路为主骨架，并与区际干线、城际铁路、既有线提速线路有机结合，基本覆盖省会及50万人口以上城市，将使区域间时空距离大幅缩短，旅客出行更加便捷、高效和舒适。同时，进一步明确了高速铁路的建设标准和开通运营速度，以满足经济社会发展和人民群众的不同需求。“十二五”期间，将贯通“四纵四横”高速铁路；有序建设高速铁路延伸线，如北京至呼和浩特、大同至西安、西安至成都、成都经贵阳至广州、合肥至蚌埠、合肥至福州、南京至杭州、吉林至珲春、沈阳至丹东、哈尔滨至齐齐哈尔、哈尔滨至佳木斯、武汉至九江、郑州至万州等，进一步扩大快速铁路网覆盖面；规划建设长三角洲、珠江三角洲、环渤海地区、长珠潭城市群、中原城市群、武汉城市圈、成渝经济区、关中城市群、海峡西安经济区以及呼包鄂地区、北部湾地区、鄱阳湖生态经济区、滇中地区等城际铁路41.3我国高速铁路技术发展历程我国自上世纪八十年代末开始研究高速铁路技术，本世纪初开始建造高速铁路，并陆续开通运营。在近二十年的高速铁路技术研究与实践中，一直遵循着科技攻关、试验验证、工程实践和推广应用的科学规律，认真学习和充分借鉴国外高速铁路的先进技术，并且高度重视韩国、我国台湾高速铁路建设中的经验教训，坚持自主创新，充分利用我国铁路多年来积累的技术储备，结合我国的国情、路情，建设具有中国特色的高速铁路。1.3.1高速铁路技术科学研究我国早在上个世纪八十年代就开始跟踪世界高速铁路技术发展，1990年铁道部正式列题开始研究高速铁路技术。至2002年，包括国家“八五”、“九五”科技攻关项目在内，国家和铁道部共列了297项关于高速铁路关键与重大技术的研究课题。1993～1994年,由国家科委、计委、经贸委、体改委及铁道部(简称“四委一部”)联合组织进行了《京沪高速铁路重大技术经济问题前期研究》，内容涉及京沪高速铁路建设的必要性和紧迫性、建设方案、技术可行性和技术路线、经营机制与筹资方案、财务评价、国民经济评价及社会效益评价、国力分析等。研究认为“修建京沪高速铁路是迫切需要的，在技术上是可行的，经济上是合理的，国力是能够承受的，建设资金是可以解决的。因此要下决心修建京沪高速铁路，而且愈早愈有利”。在此研究的基础上，“四委一部”联合向国务院报送了“关于报送建设京沪高速铁路建议的请示”报告。1995年铁道部组织完成国家“八五”重点科技攻关项目《高速铁路运输新技术研究》中的《高速铁路线桥隧设计参数选择的研究》专题研究；1997年铁道部组织完成国家“九五”重点科技攻关项目《高速铁路试验工程前期研究》中《高速铁路线桥结构与技术条件（标准）的研究》专题研究。通过国家“八五”、“九五”科技攻关项目，对高速铁路站前工程的设计、建造技术进行了充分研究，提出一系列设计参数、技术条件或设计标准。1997年～1998年，铁道部先后在铁科院东郊环行线和郑武线组织进行“200km/h以上列车高速运行综合试验”。环行线试验最高速度达212.6km/h，郑武线试验最高速度达240km/h。综合试验对200km/h及以上的路基、轨道、道岔、桥梁和路桥过渡段的动力响应，噪声振动，弓网受流性能，轨侧人员气动作用力，列车交会压力波，机车车辆的动力学性能、牵引制动性能，电磁辐射等高速技术进行了初步试验研究。2004年1月，国务院审议通过《中长期铁路网规划》后，铁道部在对高速铁路技术前期科技攻关的基础上，结合中国的国情、路情，有计划的组织了路内外科技人员进行高速铁路技术全面深化研究，共开展了115项研究试验项目。内容涵盖基础设施、高速列车、牵引供电、调度指挥、列车运行控制、专用通信、环境保护、安全监控、信息化、系统集成、运输组织、养护维修以及客运市场分析，融投资等各个领域和设计、施工、验收、运营、管理等各个阶段，对许多重大技术问题都已得出明确的结论或相应的技术对策。2004年4月，国务院召开专题会议,确定我国发展高速铁路机车车辆装备的重大指导方针:“引5进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”，开始设计制造先进的CRH系列高速动车组。与此同时，我国铁路还大量吸收国外先进技术，选派了大量技术人员去日本、法国、德国、西班牙、韩国等高速铁路国家考察和学习；多次举办了高速铁路技术国际研讨会、技术装备展览会；聘请德、法、日等国高速铁路技术专家，对《京沪高速铁路设计暂行规定》和设计方案的科学性、经济合理性进行了国际咨询。经过多年对高速铁路技术的研究、试验，陆续编制一系列设计规范，为我国高速铁路建设提供了强有力的技术支持。1.3.2高速铁路技术工程实践我国铁路在多年高速铁路技术试验研究的基础上，又有计划地将高速技术付诸工程实践，陆续修建了秦沈客运专线、胶济线即墨～高密段和遂渝线无砟轨道试验段等工程，并进行了大规模的综合试验验证。同时，对既有线实施了第六次大提速，将旅客列车最高运行速度提高到200～250km/h。（1）秦沈客运专线（京哈线秦沈段）1999年，铁道部开始建设秦皇岛～沈阳客运专线，2002年12月顺利建成。为了保证秦沈客运专线的建设质量，同时也为我国高速铁路的设计、施工和技术装备选型提供经验，在山