我國高速鐵路技術(shù)體系發(fā)展趨勢展望

陳 建

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

1 世界各國高速鐵路的現(xiàn)狀

高速鐵路是一個具有國際性和時代性的概念。1985年5月，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會將高速鐵路的列車最高運行速度規(guī)定為客運專線300 km/h，客貨混線250 km/h。1964年10月1日，世界上第一條時速200 km的高速鐵路在日本建成，隨后，法國、意大利、德國、英國、西班牙、瑞典等發(fā)達國家也紛紛建起高速鐵路。到2020年，日本高鐵將從目前的4 000 km增加到7 000 km;歐盟從7 000 km增加到1.6萬km。展望“十二五”開局之年，世界上一次建成線路最長、標準最高的高速鐵路——京滬高速鐵路已建成通車。到2020年，我國鐵路營業(yè)里程將達到12萬km以上。其中，鐵路快速客運網(wǎng)將覆蓋全國90%以上人口。

2 高速鐵路的技術(shù)優(yōu)勢

2.1 輸送能力大，速度高

輸送能力大是高速鐵路的主要技術(shù)優(yōu)勢之一。目前各國高速鐵路幾乎都能滿足最小行車間隔4 min及其以下(日本可達3 min)的要求。日本東海道新干線高峰期發(fā)車間隔為3.5 min，平均1 h發(fā)車達11列，在東京與新大阪間的2.5 h的運行路程中，開行“希望”號1列、只停大站的“光”號7列以及各站都停的“回聲”號3列，每天通過的列車達283列，每列車可載客1 200～1 300人，年均輸送旅客達1.2億人次。

速度是高速鐵路技術(shù)水平的最主要標志，各國都在不斷提高列車的運行速度。法國、日本、德國、西班牙和意大利高速列車的最高運行時速分別達到了300 km、300 km、280 km、270 km和250 km。如果作進一步改善，運行時速可以達到350～400 km。2010年，備受矚目的京滬高鐵在試運行中達到486.1 km/h的超高時速，創(chuàng)造了世界鐵路運營試驗最高速。

2.2 安全性高

高速鐵路由于在全封閉環(huán)境中自動化運行，又有一系列完善的安全保障系統(tǒng)，所以其安全程度是任何交通工具無法比擬的。高速鐵路問世35年以來，日、德、法三國共運送了50億人次旅客，除德國ICE高速列車行駛在改建線上發(fā)生事故外，各國高速鐵路都未發(fā)生過重大行車事故，也沒有因事故而引起人員傷亡，這是各種現(xiàn)代交通運輸方式所罕見的。幾個主要高速鐵路國家，一天要發(fā)出上千對的高速列車，即使計入德國發(fā)生的事故，其事故率及人員傷亡率也遠遠低于其他現(xiàn)代交通運輸方式。因此，高速鐵路被認為是最安全的。與此成對比的是，據(jù)統(tǒng)計，全世界由于公路交通傷亡事故每年約死亡25萬～30萬人;1994年全球民用航空交通中有47架飛機墜毀，1 385人喪生，死亡人數(shù)比前一年增加25%，比過去10年的平均數(shù)高出20%。每10億人里的平均死亡數(shù)高達140人。

2.3 受氣候變化影響小，正點率高

高速鐵路全部采用自動化控制，可以全天候運營，除非發(fā)生地震。據(jù)日本新干線風(fēng)速限制的規(guī)范，若裝設(shè)擋風(fēng)墻，即使在大風(fēng)情況下，高速列車也只要減速行駛，而無須停運。比如風(fēng)速達到25～30 m/s，列車限速在160 km/h;風(fēng)速達到30～35 m/s(類似11、12級大風(fēng))，列車限速在70 km/h。飛機機場和高速公路等，在濃霧、暴雨和冰雪等惡劣天氣情況下，則必須關(guān)閉停運。

正點率高也是高速鐵路深受旅客歡迎的原因之一。所有旅客都希望正點抵達目的地，只有列車始發(fā)、運行和終到正點，旅客才能有效安排自己的時間。由于高速鐵路系統(tǒng)設(shè)備的可靠性和較高的運輸組織水平，可以做到旅客列車極高的正點率。西班牙規(guī)定高速列車晚點超過5 min就要退還旅客的全額車票費;日本規(guī)定到發(fā)超過1 min就算晚點，晚點超過2 h就要退還旅客的加快費。1997年東海道新干線列車平均晚點只有0.3 min。高速列車極高的準時性深得旅客信賴。

2.4 舒適、方便

高速鐵路一般每4 min發(fā)出一列車，日本在旅客高峰時每3.5 min發(fā)出一列客車，旅客基本上可以做到隨到隨走，不需要候車。為方便旅客乘車，高速列車運行規(guī)律化，站臺按車次固定化等，這是其他任何一種交通工具無法比擬的。高速鐵路列車車內(nèi)布置非常豪華，工作、生活設(shè)施齊全，座席寬敞舒適，走行性能好，運行非常平穩(wěn)。減震、隔音，車內(nèi)很安靜。乘坐高速列車旅行幾乎無不便之感，無異于愉快的享受。

2.5 能源消耗低、環(huán)境影響輕

小汽車和航空的能源消耗大、占地面積大而運量小。如高速鐵路能耗為1，則小汽車為5.3，飛機則為5.6;一條雙向4車道高速公路占地面積是復(fù)線高速鐵路的1.6倍;一個大型飛機場占地面積相當(dāng)于建1 000 km復(fù)線高速鐵路。在運量方面，以日本東海道新干線為例，該線路年運量為1.7億人次(46.6萬人次/日)，運能是航空的10倍，高速公路的5倍，但運輸成本只是航空的1/5、高速公路的2/5，而碳排放更是為零，可以說，高鐵技術(shù)模式本身就決定了它是環(huán)保的。高速列車利用電力牽引，不消耗寶貴的石油等液體燃料，可利用多種形式的能源。

3 高速鐵路的經(jīng)濟效益

3.1 對地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)的促進

日本在1964～1970年間，GDP由800億美元增至2 000億美元，年均增長率達16%。人均GDP由824美元增至1887美元，提高了130%。第三產(chǎn)業(yè)所占GDP比例由43%增至47%。日本人稱，高速鐵路是經(jīng)濟起飛的脊梁。1975～1996年間新干線沿線的工商企業(yè)增加了49%，沿線城市的財政收入增加150%。法國TGV每投資10億法郎可創(chuàng)造3 000個就業(yè)機會。

3.2 投資回收快

日本東海道新干線于1964年東京奧運會前通車，1965年即輸送3 100萬人次，收入550億日元。通車后2年，從1966年開始盈利，運營7年，到1971年即收回全部投資。而法國高速鐵路東南線1981年投入運營，10年后即收回全部投資。

3.3 創(chuàng)造新的就業(yè)機會

興建高速鐵路不僅需要大批的修建人員，建成后將在沿線形成大批的中、小城市，促進了農(nóng)村的城市化進程，帶動了沿線吸引區(qū)與外界人員、物資交流，引進資本的投入，形成新的產(chǎn)業(yè)群，創(chuàng)造了新的就業(yè)機會。在東海道新干線開通后，桂川市的人口增加了約9.5%;外來旅游人數(shù)增加3396;新成立了10家企業(yè)，其產(chǎn)值占全市工業(yè)產(chǎn)值的30%。

法鐵估計過，在一個投資10億法朗的高速項目中，每年可創(chuàng)3 500個就業(yè)機會，如地中海高速鐵路馬賽一蒙彼利埃區(qū)段會帶來2萬個就業(yè)機會。

3.4 誘發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的配套發(fā)展

高速鐵路大量修建后，高速列車制造業(yè)以及相關(guān)的零件、部件、組件產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈必將迅速擴大。牽引供電、通信信號、列車運行控制等配套產(chǎn)業(yè)也隨之興旺。冶金、機械、電子、自動控制等高新技術(shù)由于高速鐵路的需求必將迅速發(fā)展，為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供源動力。高速鐵路投入運營后將帶來客流的增長，加強城市之間的交往，促進沿線地區(qū)建立工業(yè)區(qū)和商業(yè)區(qū)，推動旅游業(yè)的發(fā)展。

再如在TGV北方線，位于里爾市中心的里爾一歐洲車站是由政府資金和私人資金合資共同修建的，在這個車站帶動下，附近共興建了20×104m2的寫字樓、住宅樓、商業(yè)樓和會議大廈等。在這方面地方政府和有關(guān)部門是高速鐵路的積極支持者和受益者，他們盡量利用高速鐵路提供的機會來發(fā)展市政建設(shè)和房地產(chǎn)建設(shè)。由于高速列車能直接到達城市中心，特別是考慮鐵路建設(shè)項目與其他市內(nèi)交通運輸方式的發(fā)展統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，使車站成為包括地鐵站、市郊列車站、地區(qū)輕軌站、停車場等設(shè)施的多功能車站，由于這種中轉(zhuǎn)換乘的便捷性，反過來又使TGV成為聯(lián)結(jié)兩大城市中心最主要的交通工具。

4 中國高速鐵路新技術(shù)的進展

4.1 中國高速鐵路建設(shè)的特點

建設(shè)標準高:250～350 km/h，高速度、高密度、高舒適、安全。

技術(shù)難度大:路基變形控制、無砟軌道、精密控制測量、系統(tǒng)集成。

建設(shè)任務(wù)重:27條客運專線，4年一次建成開通。

4.2 中國高速鐵路土建工程關(guān)鍵技術(shù)突破與創(chuàng)新

基本掌握路基工程地基變形、沉降控制技術(shù);研制高速道岔取得成功;無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新取得突破;高速鐵路新型扣件系統(tǒng)研發(fā)成功;高速橋梁建造技術(shù)達國際先進水平;高速特長隧道修建技術(shù)達國際先進水平;500 m長鋼軌焊接設(shè)備和鋪設(shè)機組研制成功;大型客站建造技術(shù)日臻成熟;基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)標準體系基本形成;基本掌握無砟軌道精測、定位技術(shù)。

4.3 中國高速動車組技術(shù)的引進、消化、吸收及再創(chuàng)新

200 km/h動車組技術(shù)的引進、消化、吸收取得重大進展，完成140列200 km/h動車組的引進合同，建立了200 km/h動車組制造平臺、技術(shù)設(shè)計平臺及檢驗平臺。CRH2－300型及CRH3型已在京津城際客運專線正式運營，最高速度350 km/h。

4.4 《中國高速列車自主創(chuàng)新聯(lián)合行動計劃》出臺

2008年2月，科技部、鐵道部共同制定了《聯(lián)合行動計劃》，目標是研制符合京滬高速鐵路運營需求的350～400 km/h高速動車組，確保擁有中國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高速列車與京滬高速鐵路開通同步投入運營。中國高速鐵路的自動列車速度控制系統(tǒng)及調(diào)度集中系統(tǒng)的自主研發(fā)CTCS－3級列控系統(tǒng)。已構(gòu)成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CTCS－3級列控系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺，實現(xiàn)了350 km/h行車間隔3 min的安全控制目標。

4.5 綜合調(diào)度系統(tǒng)(CTC)

已構(gòu)成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CTC系統(tǒng)，將在武廣高速客運專線上實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

5 我國高速鐵路技術(shù)體系發(fā)展的趨勢

5.1 高社會效益與低運營成本

構(gòu)建與國情、路情相適應(yīng)的高速鐵路技術(shù)體系的目的，是要追求較高的社會回報率，追求較低的生命周期成本。因此，高速鐵路建設(shè)一定要體現(xiàn)《鐵路主要技術(shù)政策》制定的“以人為本、服務(wù)運輸、強本簡末、系統(tǒng)優(yōu)化、著眼發(fā)展”的理念，提高社會效益，提高綜合投資效益。

5.2 高速度、高密度、大運量、長距離的運營需求

我國將形成約30 000 km以高速鐵路為骨架的、覆蓋大部分省會與大中城市的快速鐵路網(wǎng)，并承擔(dān)大部分鐵路旅客運輸任務(wù)。各條高速鐵路潛在的客運需求之大、高速列車運行距離之長是國外少見的。因此，高速鐵路的技術(shù)體系必須滿足高速度、高密度、大運量、長距離的運營需求。

5.3 先進、適用的技術(shù)裝備

技術(shù)裝備是高速鐵路的重要組成部分，特別是高速動車組是高速鐵路技術(shù)水平的集中體現(xiàn)。要建設(shè)一流的高速鐵路，必然要采用一流的技術(shù)裝備。一流的技術(shù)裝備不僅是在技術(shù)上具有先進性，還必須是成熟和經(jīng)濟適用的可靠技術(shù)。一定要本著“先進、成熟、經(jīng)濟、適用、可靠”的原則，選擇我國高速鐵路的技術(shù)裝備。

5.4 高度信息化的管理手段

一流的高速鐵路就是“一流的技術(shù)”加“一流的管理”，兩者缺一不可。一流的技術(shù)包括:先進的技術(shù)標準、上乘的施工質(zhì)量、現(xiàn)代的技術(shù)裝備。一流的管理包括:現(xiàn)代的管理技術(shù)、先進的管理理念、高素質(zhì)的管理人才。在實際運營中一流的高速鐵路主要體現(xiàn)為一流的運輸質(zhì)量，包括高速度、高密度、高正點率、高安全性、高質(zhì)量服務(wù)、高環(huán)保通道、高市場占有率、高社會經(jīng)濟效益。信息化是提高管理水平的重要手段，是建設(shè)一流高速鐵路不可缺少的部分。

5.5 綠色的環(huán)境

建設(shè)綠色通道，創(chuàng)建綠色的環(huán)境，是科學(xué)發(fā)展觀的要求。高速鐵路建設(shè)要保護及改善沿線生態(tài)環(huán)境，建筑物要與周圍的景觀相協(xié)調(diào)，要盡可能繞避名勝古跡，要依法科學(xué)規(guī)范使用土地，要建設(shè)沿線綠化帶，形成綠色環(huán)保型鐵路通道。積極采用控制與防護振動、噪聲、電磁輻射和高次諧波，以及氣、水處理新技術(shù)，積極采用節(jié)能、節(jié)水新技術(shù)，創(chuàng)建和諧、綠色的旅行環(huán)境。

[1]吳玉樹．國外高速鐵路發(fā)展?fàn)顩r及社會經(jīng)濟效應(yīng)綜述[J］．中國鐵路，1999(6)

[2]盧乃寬．世界高速鐵路發(fā)展趨勢:話說高速鐵路之二[J］．鐵道知識，1999(4)

[3]周長江．高速鐵路發(fā)展概況及展望[J］．甘肅科技縱橫，2005(3)

[4]頓小紅．從世界高速鐵路發(fā)展看我國高速鐵路建設(shè)[J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007(6)

[5]李世珷．世界高速鐵路發(fā)展的動向[J］．鐵道技術(shù)監(jiān)督，2007(1)