我国高速铁路技术体系发展趋势展望

陈 建

(西南交通大学建筑学院，四川成都610031)

1 世界各国高速铁路的现状

高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1985年5月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为客运专线300 km/h，客货混线250 km/h。1964年10月1日，世界上第一条时速200 km的高速铁路在日本建成，随后，法国、意大利、德国、英国、西班牙、瑞典等发达国家也纷纷建起高速铁路。到2020年，日本高铁将从目前的4 000 km增加到7 000 km;欧盟从7 000 km增加到1.6万km。展望“十二五”开局之年，世界上一次建成线路最长、标准最高的高速铁路——京沪高速铁路已建成通车。到2020年，我国铁路营业里程将达到12万km以上。其中，铁路快速客运网将覆盖全国90%以上人口。

2 高速铁路的技术优势

2.1 输送能力大，速度高

输送能力大是高速铁路的主要技术优势之一。目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔4 min及其以下(日本可达3 min)的要求。日本东海道新干线高峰期发车间隔为3.5 min，平均1 h发车达11列，在东京与新大阪间的2.5 h的运行路程中，开行“希望”号1列、只停大站的“光”号7列以及各站都停的“回声”号3列，每天通过的列车达283列，每列车可载客1 200～1 300人，年均输送旅客达1.2亿人次。

速度是高速铁路技术水平的最主要标志，各国都在不断提高列车的运行速度。法国、日本、德国、西班牙和意大利高速列车的最高运行时速分别达到了300 km、300 km、280 km、270 km和250 km。如果作进一步改善，运行时速可以达到350～400 km。2010年，备受瞩目的京沪高铁在试运行中达到486.1 km/h的超高时速，创造了世界铁路运营试验最高速。

2.2 安全性高

高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。高速铁路问世35年以来，日、德、法三国共运送了50亿人次旅客，除德国ICE高速列车行驶在改建线上发生事故外，各国高速铁路都未发生过重大行车事故，也没有因事故而引起人员伤亡，这是各种现代交通运输方式所罕见的。几个主要高速铁路国家，一天要发出上千对的高速列车，即使计入德国发生的事故，其事故率及人员伤亡率也远远低于其他现代交通运输方式。因此，高速铁路被认为是最安全的。与此成对比的是，据统计，全世界由于公路交通伤亡事故每年约死亡25万～30万人;1994年全球民用航空交通中有47架飞机坠毁，1 385人丧生，死亡人数比前一年增加25%，比过去10年的平均数高出20%。每10亿人里的平均死亡数高达140人。

2.3 受气候变化影响小，正点率高

高速铁路全部采用自动化控制，可以全天候运营，除非发生地震。据日本新干线风速限制的规范，若装设挡风墙，即使在大风情况下，高速列车也只要减速行驶，而无须停运。比如风速达到25～30 m/s，列车限速在160 km/h;风速达到30～35 m/s(类似11、12级大风)，列车限速在70 km/h。飞机机场和高速公路等，在浓雾、暴雨和冰雪等恶劣天气情况下，则必须关闭停运。

正点率高也是高速铁路深受旅客欢迎的原因之一。所有旅客都希望正点抵达目的地，只有列车始发、运行和终到正点，旅客才能有效安排自己的时间。由于高速铁路系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到旅客列车极高的正点率。西班牙规定高速列车晚点超过5 min就要退还旅客的全额车票费;日本规定到发超过1 min就算晚点，晚点超过2 h就要退还旅客的加快费。1997年东海道新干线列车平均晚点只有0.3 min。高速列车极高的准时性深得旅客信赖。

2.4 舒适、方便

高速铁路一般每4 min发出一列车，日本在旅客高峰时每3.5 min发出一列客车，旅客基本上可以做到随到随走，不需要候车。为方便旅客乘车，高速列车运行规律化，站台按车次固定化等，这是其他任何一种交通工具无法比拟的。高速铁路列车车内布置非常豪华，工作、生活设施齐全，座席宽敞舒适，走行性能好，运行非常平稳。减震、隔音，车内很安静。乘坐高速列车旅行几乎无不便之感，无异于愉快的享受。

2.5 能源消耗低、环境影响轻

小汽车和航空的能源消耗大、占地面积大而运量小。如高速铁路能耗为1，则小汽车为5.3，飞机则为5.6;一条双向4车道高速公路占地面积是复线高速铁路的1.6倍;一个大型飞机场占地面积相当于建1 000 km复线高速铁路。在运量方面，以日本东海道新干线为例，该线路年运量为1.7亿人次(46.6万人次/日)，运能是航空的10倍，高速公路的5倍，但运输成本只是航空的1/5、高速公路的2/5，而碳排放更是为零，可以说，高铁技术模式本身就决定了它是环保的。高速列车利用电力牵引，不消耗宝贵的石油等液体燃料，可利用多种形式的能源。

3 高速铁路的经济效益

3.1 对地区经济建设的促进

日本在1964～1970年间，GDP由800亿美元增至2 000亿美元，年均增长率达16%。人均GDP由824美元增至1887美元，提高了130%。第三产业所占GDP比例由43%增至47%。日本人称，高速铁路是经济起飞的脊梁。1975～1996年间新干线沿线的工商企业增加了49%，沿线城市的财政收入增加150%。法国TGV每投资10亿法郎可创造3 000个就业机会。

3.2 投资回收快

日本东海道新干线于1964年东京奥运会前通车，1965年即输送3 100万人次，收入550亿日元。通车后2年，从1966年开始盈利，运营7年，到1971年即收回全部投资。而法国高速铁路东南线1981年投入运营，10年后即收回全部投资。

3.3 创造新的就业机会

兴建高速铁路不仅需要大批的修建人员，建成后将在沿线形成大批的中、小城市，促进了农村的城市化进程，带动了沿线吸引区与外界人员、物资交流，引进资本的投入，形成新的产业群，创造了新的就业机会。在东海道新干线开通后，桂川市的人口增加了约9.5%;外来旅游人数增加3396;新成立了10家企业，其产值占全市工业产值的30%。

法铁估计过，在一个投资10亿法朗的高速项目中，每年可创3 500个就业机会，如地中海高速铁路马赛一蒙彼利埃区段会带来2万个就业机会。

3.4 诱发相关产业的配套发展

高速铁路大量修建后，高速列车制造业以及相关的零件、部件、组件产业的供应链必将迅速扩大。牵引供电、通信信号、列车运行控制等配套产业也随之兴旺。冶金、机械、电子、自动控制等高新技术由于高速铁路的需求必将迅速发展，为国民经济可持续发展提供源动力。高速铁路投入运营后将带来客流的增长，加强城市之间的交往，促进沿线地区建立工业区和商业区，推动旅游业的发展。

再如在TGV北方线，位于里尔市中心的里尔一欧洲车站是由政府资金和私人资金合资共同修建的，在这个车站带动下，附近共兴建了20×104m2的写字楼、住宅楼、商业楼和会议大厦等。在这方面地方政府和有关部门是高速铁路的积极支持者和受益者，他们尽量利用高速铁路提供的机会来发展市政建设和房地产建设。由于高速列车能直接到达城市中心，特别是考虑铁路建设项目与其他市内交通运输方式的发展统一规划建设，使车站成为包括地铁站、市郊列车站、地区轻轨站、停车场等设施的多功能车站，由于这种中转换乘的便捷性，反过来又使TGV成为联结两大城市中心最主要的交通工具。

4 中国高速铁路新技术的进展

4.1 中国高速铁路建设的特点

建设标准高:250～350 km/h，高速度、高密度、高舒适、安全。

技术难度大:路基变形控制、无砟轨道、精密控制测量、系统集成。

建设任务重:27条客运专线，4年一次建成开通。

4.2 中国高速铁路土建工程关键技术突破与创新

基本掌握路基工程地基变形、沉降控制技术;研制高速道岔取得成功;无砟轨道技术再创新取得突破;高速铁路新型扣件系统研发成功;高速桥梁建造技术达国际先进水平;高速特长隧道修建技术达国际先进水平;500 m长钢轨焊接设备和铺设机组研制成功;大型客站建造技术日臻成熟;基础设施技术标准体系基本形成;基本掌握无砟轨道精测、定位技术。

4.3 中国高速动车组技术的引进、消化、吸收及再创新

200 km/h动车组技术的引进、消化、吸收取得重大进展，完成140列200 km/h动车组的引进合同，建立了200 km/h动车组制造平台、技术设计平台及检验平台。CRH2－300型及CRH3型已在京津城际客运专线正式运营，最高速度350 km/h。

4.4 《中国高速列车自主创新联合行动计划》出台

2008年2月，科技部、铁道部共同制定了《联合行动计划》，目标是研制符合京沪高速铁路运营需求的350～400 km/h高速动车组，确保拥有中国完全自主知识产权的高速列车与京沪高速铁路开通同步投入运营。中国高速铁路的自动列车速度控制系统及调度集中系统的自主研发CTCS－3级列控系统。已构成具有自主知识产权的CTCS－3级列控系统基础平台，实现了350 km/h行车间隔3 min的安全控制目标。

4.5 综合调度系统(CTC)

已构成具有自主知识产权的CTC系统，将在武广高速客运专线上实现系统功能。

5 我国高速铁路技术体系发展的趋势

5.1 高社会效益与低运营成本

构建与国情、路情相适应的高速铁路技术体系的目的，是要追求较高的社会回报率，追求较低的生命周期成本。因此，高速铁路建设一定要体现《铁路主要技术政策》制定的“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的理念，提高社会效益，提高综合投资效益。

5.2 高速度、高密度、大运量、长距离的运营需求

我国将形成约30 000 km以高速铁路为骨架的、覆盖大部分省会与大中城市的快速铁路网，并承担大部分铁路旅客运输任务。各条高速铁路潜在的客运需求之大、高速列车运行距离之长是国外少见的。因此，高速铁路的技术体系必须满足高速度、高密度、大运量、长距离的运营需求。

5.3 先进、适用的技术装备

技术装备是高速铁路的重要组成部分，特别是高速动车组是高速铁路技术水平的集中体现。要建设一流的高速铁路，必然要采用一流的技术装备。一流的技术装备不仅是在技术上具有先进性，还必须是成熟和经济适用的可靠技术。一定要本着“先进、成熟、经济、适用、可靠”的原则，选择我国高速铁路的技术装备。

5.4 高度信息化的管理手段

一流的高速铁路就是“一流的技术”加“一流的管理”，两者缺一不可。一流的技术包括:先进的技术标准、上乘的施工质量、现代的技术装备。一流的管理包括:现代的管理技术、先进的管理理念、高素质的管理人才。在实际运营中一流的高速铁路主要体现为一流的运输质量，包括高速度、高密度、高正点率、高安全性、高质量服务、高环保通道、高市场占有率、高社会经济效益。信息化是提高管理水平的重要手段，是建设一流高速铁路不可缺少的部分。

5.5 绿色的环境

建设绿色通道，创建绿色的环境，是科学发展观的要求。高速铁路建设要保护及改善沿线生态环境，建筑物要与周围的景观相协调，要尽可能绕避名胜古迹，要依法科学规范使用土地，要建设沿线绿化带，形成绿色环保型铁路通道。积极采用控制与防护振动、噪声、电磁辐射和高次谐波，以及气、水处理新技术，积极采用节能、节水新技术，创建和谐、绿色的旅行环境。

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[3]周长江．高速铁路发展概况及展望[J］．甘肃科技纵横，2005(3)

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