高速鐵路與非高速鐵路的差異

王 娟

高速鐵路與非高速鐵路的差異

王 娟

結合目前實際情況,從速度、列車類型、軌道結構、橋梁所占比重、安全防護等方面入手,詳細敘述了高速鐵路與非高速鐵路的差異,并作了簡要分析,從而為高速鐵路的進一步發展奠定了基礎。

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高速鐵路由于輸送能力大、速度快、安全性好、節能、環保、受氣候影響小等優點,目前,世界各國都在爭相大力發展,高速鐵路已成為一個國際性和時代性的概念。人們用“子彈頭列車”“陸地航班”“貼地飛行”“追風之族”等字眼稱贊高速鐵路上開行的高速列車,速度快是高速鐵路和普通鐵路最顯著的區別。但為了實現高速,伴隨而來的是兩者多方面的不同。

1 速度區別

國際鐵路聯盟UIC對高速鐵路的定義為：最高時速達250 km/h以上的新線或最高時速達 200 km/h以上的既有線為高速鐵路。時速未達到高速鐵路速度標準的也就是我們通常說的一般鐵路即非高速鐵路。對一般鐵路,速度在 120 km/h以下的稱為普速或常速鐵路;速度在120 km/h～160 km/h的稱為中速鐵路;速度在160 km/h～200 km/h的稱為準高速鐵路。

1825年世界上第一條鐵路上開行的第一列蒸汽機車牽引的火車最高時速為 24 km/h,隨著鐵路的發展,列車速度越來越快,但最高速度一般為 140 km/h左右,個別達到 160 km/h。直到1964年日本建成東京到大阪的東海道高速鐵路新干線之后,高速鐵路才開始在世界范圍內發展起來。目前世界高速鐵路上列車運營速度最高的是我國京津城際鐵路上運行的“和諧號”CRH2-300和CRH3型動車組,運營時速達350 km。

2 列車區別

一般列車的車頭形狀方正,而高速鐵路上的高速列車車頭卻呈漂亮的“子彈頭”形狀的流線型,主要是因為車速越快,空氣阻力越大,為了減小空氣阻力才采用這種形狀。

一列火車由多節車輛通過車端連接組合在一起,我們稱之為一個列車編組。一個編組中既有不帶動力的車輛(稱為拖車),也有帶動力的車輛。帶動力的車輛分為機車(也就是火車頭)和動車。機車只給列車提供動力,但不載客也不載貨。動車是將牽引動力裝置安裝在車廂底部,同時還兼備載客或載貨的車輛。非高速列車一般由機車和拖車形成一條長龍,像這樣,動力集中由機車提供,稱為動力集中式。高速列車除了動力集中式,還有動力分散式。不用機車牽引把動力分散在編組內全部或部分車輛上的動力配置方式就稱為動力分散式,動車采用的就是動力分散式。我國的和諧號 CRH系列動車組就屬于動力分散方式。人們習慣把高速列車稱作“動車組”,但動車組不等于就是高速列車。只有最高運營時速達到 200 km以上的動車組才算高速列車,即高速動車組。

高速列車大量采用動車組,而非高速列車很少采用動車組。是因為動車組消耗的電能大,旅客舒適度也不好。而高速鐵路由于速度快,動荷載對軌道的破壞作用被放大,對軌道和地質條件要求高,制動也不便。動車組的優點恰恰是軸重小,因此對軌道的破壞作用小,方便制動等,所以高速列車大量采用動車組。

3 軌道結構

由于高速鐵路線路比一般鐵路線路的修建與養護標準高且要保持更嚴格的容許誤差。因此,必須采取提高鋼軌重量,采用焊接長鋼軌(即采用無縫線路)、使用新型彈性扣件和高質量的襯墊以及大號碼道岔(道岔號數越大,列車通過道岔時越平穩,允許的過岔速度也就越高,對列車運行越有利)等必要措施。一般鐵路均采用碎石道床(不包括城市軌道),即采用有砟軌道。高速鐵路既有有砟軌道又有無砟軌道,但由于無砟軌道具有高平順、高穩定和少維修的優點,適應了高速度、高密度的運營要求,所以目前新建高速鐵路多采用無砟軌道結構。

在高速鐵路上,列車運行速度很高,要求線路的建筑標準也高,包括最小曲線半徑更大、緩和曲線線形不同(如高速鐵路采用高次拋物線或半波正弦形等線形,而一般鐵路可采用次數較低的拋物線線性)且緩和曲線長度要求更長、豎曲線半徑更大等。若高速鐵路采用動車組則車輛的平穩性和舒適性要高,外軌超高允許值取得較大但未被平衡的超高容許值比一般鐵路取得小。

4 橋梁所占比重不同

鐵路線路由路基、橋、隧道建筑物及軌道組成。高速鐵路線路中橋梁所占比重比普通鐵路大得多。除跨越河流、山谷及其他線路等障礙物的橋梁外,還有在城市區、工業區、農作物區,為保留線路通過地段的空間或少占土地而修建的旱橋也稱高架橋。高速鐵路的橋梁占全線的比重特別大的原因是高架橋比普通線路多,用高架橋代替了大量的路基。高速鐵路對路基的容許沉降量、穩定性、排水等要求特別高。由于高速鐵路列車的速度快,產生的動荷載比非高速鐵路對路基的危害更大,土路基不止修建難度大,且更易發生病害,保養也成問題。采用橋梁代替路基減少了這些問題,且平交道口消失,曲線半徑,線路坡度也易符合較高的標準,但造價很高。為減少橋梁維修工作量,高速鐵路的橋梁通常采用鋼結構和框架結構。

5 列車風

高速列車的運行突出了列車風對安全的影響。列車風指由于空氣具有粘度,列車高速運行時,附近空氣被列車表面帶動隨列車一同前進,緊貼列車表面的空氣保持與列車的相對靜止,離開列車表面的空氣相對速度變大。因此,當高速列車在線路上駛過時,列車風對線路兩側會產生一定壓力,對沿線人員及建筑物造成一定的危害。與一般鐵路相比,高速鐵路在兩側修隔音墻就是為了保證沿線人員及建筑物免受列車風的危害及減小高速列車產生的噪聲干擾。

在高架橋上可通過設避車臺的辦法來避免列車風的危害。采用加大線間距的方法來避免列車會車的列車風影響。隧道內可以設置通風井來避免列車風的影響。

6 其他

高速鐵路速度快,這樣與一般鐵路相比對制動就提出了更高的要求,短距離內將速度迅速減為零。一般鐵路與高速鐵路采用的信號方式也不同。一般鐵路上開行的普通列車,司機以看窗外的信號燈,即地面信號方式為主操作;高速鐵路上的高速列車在司機駕駛臺上直接顯示限制速度等信息,為車載信號方式。高速鐵路上的高速列車可采用速度控制裝置實現車速自動化,制動自動化,當然司機也可介入進行人工操作。高速鐵路上的高速列車不管是動力集中式,還是動力分散式,其牽引動力都是由電能提供的;而一般鐵路上的普通列車有電能提供動力的電力機車牽引,也有燃油提供動力的內燃機車牽引,還有現在基本已被淘汰的煤水提供動力的蒸汽機車牽引。電能與其他能源相比更環保,且有利于可持續發展。

總之,高速鐵路與一般鐵路的差異很多,速度不同只是這些差異綜合后最終實現的結果。我國高速鐵路的發展雖然起步較晚,但發展速度很快,目前已居世界先進行列。為了修建高速鐵路,我國相關各學科各領域的人才花費了相當長的一段時間做各種準備工作。要實現列車的高速運行需要運用土木、機械、材料、電氣、通信、計算機等多學科最前沿的技術,需要牽引供電系統、通信與信號系統、運營調度系統、客運服務系統等的共同協作和努力。

[1] 楊中平.解讀中國鐵路漫話高速列車[M].北京：中國鐵道出版社,2009.

[2] 錢仲侯.高速鐵路概論[M].第 3版.北京：中國鐵道出版社,2006.

[3] 易思蓉.鐵道工程[M].第 2版.北京：中國鐵道出版社, 2009.

On differences in express railways and non-express railway

W ANG Juan

Combining with the current facts,the paper from the speed,the train types,the track structure,the percentageofbridges,and safety protection,the paper indicates the differences between express railways and non-express railways,and has the brief analysis,so as to lay the foundation of the further progress in express railways.

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U 238

A

1009-6825(2011)09-0147-02

2010-12-16

王 娟(1979-),女,碩士,工程師,講師,四川教育學院土木與交通工程學院,四川成都 611130