我國高速鐵路技術體系發展趨勢展望

陳 建

(西南交通大學建筑學院，四川成都610031)

1 世界各國高速鐵路的現狀

高速鐵路是一個具有國際性和時代性的概念。1985年5月，聯合國歐洲經濟委員會將高速鐵路的列車最高運行速度規定為客運專線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，我國鐵路營業里程將達到12萬km以上。其中，鐵路快速客運網將覆蓋全國90%以上人口。

2 高速鐵路的技術優勢

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優勢之一。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車間隔為3.5 min，平均1 h發車達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境中自動化運行，又有一系列完善的安全保障系統，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生事故外，各國高速鐵路都未發生過重大行車事故，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，一天要發出上千對的高速列車，即使計入德國發生的事故，其事故率及人員傷亡率也遠遠低于其他現代交通運輸方式。因此，高速鐵路被認為是最安全的。與此成對比的是，據統計，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，死亡人數比前一年增加25%，比過去10年的平均數高出20%。每10億人里的平均死亡數高達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，除非發生地震。據日本新干線風速限制的規范，若裝設擋風墻，即使在大風情況下，高速列車也只要減速行駛，而無須停運。比如風速達到25～30 m/s，列車限速在160 km/h;風速達到30～35 m/s(類似11、12級大風)，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、運行和終到正點，旅客才能有效安排自己的時間。由于高速鐵路系統設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;日本規定到發超過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發出一列車，日本在旅客高峰時每3.5 min發出一列客車，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。高速鐵路列車車內布置非常豪華，工作、生活設施齊全，座席寬敞舒適，走行性能好，運行非常平穩。減震、隔音，車內很安靜。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線高速鐵路的1.6倍;一個大型飛機場占地面積相當于建1 000 km復線高速鐵路。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，高鐵技術模式本身就決定了它是環保的。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 高速鐵路的經濟效益

3.1 對地區經濟建設的促進

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%。第三產業所占GDP比例由43%增至47%。日本人稱，高速鐵路是經濟起飛的脊梁。1975～1996年間新干線沿線的工商企業增加了49%，沿線城市的財政收入增加150%。法國TGV每投資10億法郎可創造3 000個就業機會。

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 創造新的就業機會

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，促進了農村的城市化進程，帶動了沿線吸引區與外界人員、物資交流，引進資本的投入，形成新的產業群，創造了新的就業機會。在東海道新干線開通后，桂川市的人口增加了約9.5%;外來旅游人數增加3396;新成立了10家企業，其產值占全市工業產值的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3 500個就業機會，如地中海高速鐵路馬賽一蒙彼利埃區段會帶來2萬個就業機會。

3.4 誘發相關產業的配套發展

高速鐵路大量修建后，高速列車制造業以及相關的零件、部件、組件產業的供應鏈必將迅速擴大。牽引供電、通信信號、列車運行控制等配套產業也隨之興旺。冶金、機械、電子、自動控制等高新技術由于高速鐵路的需求必將迅速發展，為國民經濟可持續發展提供源動力。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，促進沿線地區建立工業區和商業區，推動旅游業的發展。

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、商業樓和會議大廈等。在這方面地方政府和有關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展市政建設和房地產建設。由于高速列車能直接到達城市中心，特別是考慮鐵路建設項目與其他市內交通運輸方式的發展統一規劃建設，使車站成為包括地鐵站、市郊列車站、地區輕軌站、停車場等設施的多功能車站，由于這種中轉換乘的便捷性，反過來又使TGV成為聯結兩大城市中心最主要的交通工具。

4 中國高速鐵路新技術的進展

4.1 中國高速鐵路建設的特點

建設標準高:250～350 km/h，高速度、高密度、高舒適、安全。

技術難度大:路基變形控制、無砟軌道、精密控制測量、系統集成。

建設任務重: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鍵技術突破與創新

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

4.3 中國高速動車組技術的引進、消化、吸收及再創新

200 km/h動車組技術的引進、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、技術設計平臺及檢驗平臺。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新聯合行動計劃》出臺

2008年2月，科技部、鐵道部共同制定了《聯合行動計劃》，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權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及調度集中系統的自主研發CTCS－3級列控系統。已構成具有自主知識產權的CTCS－3級列控系統基礎平臺，實現了350 km/h行車間隔3 min的安全控制目標。

4.5 綜合調度系統(CTC)

已構成具有自主知識產權的CTC系統，將在武廣高速客運專線上實現系統功能。

5 我國高速鐵路技術體系發展的趨勢

5.1 高社會效益與低運營成本

構建與國情、路情相適應的高速鐵路技術體系的目的，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，高速鐵路建設一定要體現《鐵路主要技術政策》制定的“以人為本、服務運輸、強本簡末、系統優化、著眼發展”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，并承擔大部分鐵路旅客運輸任務。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、適用的技術裝備

技術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水平的集中體現。要建設一流的高速鐵路，必然要采用一流的技術裝備。一流的技術裝備不僅是在技術上具有先進性，還必須是成熟和經濟適用的可靠技術。一定要本著“先進、成熟、經濟、適用、可靠”的原則，選擇我國高速鐵路的技術裝備。

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”加“一流的管理”，兩者缺一不可。一流的技術包括:先進的技術標準、上乘的施工質量、現代的技術裝備。一流的管理包括:現代的管理技術、先進的管理理念、高素質的管理人才。在實際運營中一流的高速鐵路主要體現為一流的運輸質量，包括高速度、高密度、高正點率、高安全性、高質量服務、高環保通道、高市場占有率、高社會經濟效益。信息化是提高管理水平的重要手段，是建設一流高速鐵路不可缺少的部分。

5.5 綠色的環境

建設綠色通道，創建綠色的環境，是科學發展觀的要求。高速鐵路建設要保護及改善沿線生態環境，建筑物要與周圍的景觀相協調，要盡可能繞避名勝古跡，要依法科學規范使用土地，要建設沿線綠化帶，形成綠色環保型鐵路通道。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，積極采用節能、節水新技術，創建和諧、綠色的旅行環境。

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