高速鐵路發(fā)展史

鐵膽火車俠

地球上第一條高速鐵路是什么時(shí)候出現(xiàn)的，由于許多國(guó)家在上世紀(jì)初到二戰(zhàn)前都建立了試驗(yàn)性的高速鐵路，現(xiàn)在我們已經(jīng)無從考證了。不過，如果要問第一條投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的高速鐵路在什么地方，那么《Geek》可以肯定地告訴你答案：日本。

在日本高速鐵路被稱為新干線，究其歷史那還得從上世紀(jì)30年代說起。當(dāng)時(shí)，日本制定了最高速度可達(dá)每小時(shí)200公里的子彈列車計(jì)劃，準(zhǔn)備修建一條專用鐵路。1940年，子彈列車計(jì)劃中的東京至下關(guān)段動(dòng)工，可是隨后因戰(zhàn)爭(zhēng)而停工。一直到50年代日本成功申辦了1964年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)，于是他們決定利用子彈列車計(jì)劃留下的底子——在原來停建的鐵路上修建用于高速客運(yùn)的專用鐵路，而這項(xiàng)在1959年動(dòng)工的“面子工程”就是現(xiàn)在的東海道新干線。

1964年10月1日東海道新干線正式通車，作為第一條投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的高速鐵路，它連接了日本的東京與大阪這兩大城市。與當(dāng)時(shí)日本鐵路大多采用窄軌(軌距1067mm)不同，東海道采用的是列車運(yùn)行穩(wěn)定性更高的標(biāo)準(zhǔn)軌(軌距1435mm)。除了軌距上的不同之外，為了保證列車的高速運(yùn)行，東海道新干線還改鐵路單線往返的設(shè)計(jì)，將東海道新干線設(shè)計(jì)為復(fù)線往返。也就是說，往不同方向的列車相互不會(huì)使用同一條鐵路。這就好比高速公路一樣，列車各行其道，相互并不會(huì)干擾。另外，由于列車高速運(yùn)行時(shí)，即便是撞上重量很輕的物體，對(duì)其都會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞。為了保證了列車高速運(yùn)行時(shí)的安全，東海道新干線還進(jìn)行了全線封閉。當(dāng)然，東海道新干線要達(dá)到每小時(shí)200公里的運(yùn)營(yíng)速度，沒有專門的列車是不行的。為此，日本國(guó)鐵(現(xiàn)在已經(jīng)私營(yíng)化，拆分為JR東日本、JR東海、JR西日本等公司)在東海道新干線動(dòng)工的同時(shí)，于1962年專為東海道新干線設(shè)計(jì)了一種列車。這種每輛車長(zhǎng)25米、寬3.4米，12輛為一個(gè)編組(后增加為16輛為一個(gè)編組)，最多可搭載旅客1401人的列車就是后來成為日本工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)志性象征的O系列車。

P.S.

什么樣的鐵路才算高速鐵路?

國(guó)際上將鐵路以速度等級(jí)劃分為常速鐵路、中速鐵路、準(zhǔn)高速鐵路、高速鐵路與超高速鐵路這5類。其中常速鐵路的運(yùn)營(yíng)速度為每小時(shí)100公里～120公里；中速鐵路的運(yùn)營(yíng)速度為每小時(shí)120公里～160公里；準(zhǔn)高速鐵路的運(yùn)營(yíng)速度為每小時(shí)160公里～200公里：高速鐵路的運(yùn)營(yíng)速度為每小時(shí)200公里～400公里：超高速鐵路的運(yùn)營(yíng)速度為每小時(shí)400公里以上。隨著東海道新干線的成功，日本國(guó)鐵開始了新干線的推廣工作。目前，除了最初的東海道新干線之外，日本已經(jīng)建成了山陽(yáng)、北陸、東北、上越、山形與秋田這6條新干線。在這些新干線上跑的高速列車除了前面提到的0系列車之外，日本國(guó)鐵在它的基礎(chǔ)上，通過采用功率更大的牽引電機(jī)，強(qiáng)度更高、重量更輕的新型材料以及更符合空氣動(dòng)力學(xué)原理的設(shè)計(jì)先后設(shè)計(jì)了100系、300系、500系、700系、N700系、E2系、E3系以及E4系等多種列車。在這些列車中，N700系列車的運(yùn)營(yíng)速度已經(jīng)達(dá)到了每小時(shí)300公里，而運(yùn)營(yíng)速度高達(dá)每小時(shí)320公里的E5系列車正在研發(fā)中，預(yù)計(jì)將在2014年投入運(yùn)行。當(dāng)然，對(duì)于日本的新干線，最厲害的地方并不僅僅體現(xiàn)上列車的運(yùn)營(yíng)速度上，它還包括了獨(dú)特的鐵路控制技術(shù)。對(duì)于新干線，由于日本的國(guó)土狹小，列車在新干線上總體看來都是停停走走，不能長(zhǎng)時(shí)間保持高速運(yùn)行，因此只能將它們像公交車一樣控制。要實(shí)現(xiàn)這樣的控制技術(shù)毫無疑問是非常困難的，可是日本人竟然變態(tài)地達(dá)了驚人的5分鐘一班的發(fā)車間距。而且更讓人覺得不可意思的是，即便是在這樣的條件下，它們還保持了45年沒有出現(xiàn)重大事故——在新干線上跑的列車連只雞都沒撞到過。

在日本發(fā)展新干線的同時(shí)，遠(yuǎn)在歐洲的法國(guó)一刻也沒閑著。上世紀(jì)60年代的時(shí)候，法國(guó)就開始了高速鐵路方面的研究。不過，當(dāng)時(shí)法國(guó)政府熱衷于采用氣墊或磁懸浮技術(shù)，而法國(guó)國(guó)鐵則傾向于采用傳統(tǒng)輪軌技術(shù)。在法國(guó)政府不愿意投資的情況下，法國(guó)國(guó)鐵決定聯(lián)合阿爾斯通開始單干，并對(duì)他們的高速鐵路——TGV(Traina Grande Vitesse)進(jìn)行了試驗(yàn)性研究。

1972年3月24日，阿爾斯通造出了TGV列車的原型——TGV 001列車。與現(xiàn)在我們看到的TGV列車不同，TGV 001列車并沒有采用電機(jī)來牽引，而是采用了燃?xì)廨啓C(jī)。各位Geek看到這里可不要覺得那些法國(guó)人浪漫得有些可愛，在自己的高速列車上采用了并不常見的技術(shù)。其實(shí)當(dāng)時(shí)法國(guó)國(guó)鐵作出這樣的選擇是完全正確的，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)不僅是設(shè)計(jì)TGV的阿爾斯通的強(qiáng)項(xiàng)，而且它還擁有體積小、功率高與加速好的優(yōu)點(diǎn)。在1972年12月8日，TGV 001的最高速度輕松超過了每小時(shí)300公里。最高達(dá)到了每小時(shí)318公里。一直到今天，這記錄仍然是采用燃?xì)怿r機(jī)牽引的列車最高速度。不過，法國(guó)人的運(yùn)氣不好——在1973年爆發(fā)的石油危機(jī)讓他們徹底明白了，TGV 001的燃?xì)廨啓C(jī)太費(fèi)油了。費(fèi)油，運(yùn)營(yíng)成本自然就很高，想要在TGv上賺錢的法國(guó)國(guó)鐵可不答應(yīng)，于是TGv列車最后還是乖乖回到了以電機(jī)輸出動(dòng)力的老路上來，而作為TGV列車原型的TGV001列車也就只制造了一個(gè)編組。對(duì)于TGV列車，它與新干線的0系列車最大的不同之處就是其牽引方式采用的是動(dòng)力集中式。相對(duì)于動(dòng)力分布式，動(dòng)力集中式其實(shí)就是將列車的動(dòng)力集中在首尾的機(jī)車上。也就是說TGV除了首尾的機(jī)車是動(dòng)車之外，其他的都是拖車。采用這種方式，雖然在加速性能上不如動(dòng)力分布式，但是卻可以方便地進(jìn)行編組與維修。既然動(dòng)力集中式在加速性能上不如動(dòng)力分布式，那么TGV列車是如何實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的呢?其實(shí)，TGv列車能夠高速運(yùn)行的秘密就在它的轉(zhuǎn)向架上——通常情況下，TGV列車的編組為2動(dòng)8拖，除了首尾兩輛機(jī)車與拖車各有2個(gè)轉(zhuǎn)向架之外，其他的拖車相互之間都是通過鏈接式轉(zhuǎn)向架連接的。采用這樣的設(shè)計(jì)，其目的就是為了讓TGv列車能以高速通過彎道。當(dāng)普通列車通過彎道時(shí)，為了保證它的穩(wěn)定性，通常都會(huì)進(jìn)行減速處理。鐵路上彎道一多，列車的運(yùn)營(yíng)速度自然就快不了。而采用鏈接式轉(zhuǎn)向架，由于每輛拖車少了一個(gè)轉(zhuǎn)向架的約束，實(shí)際上是增加了TGV列車的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了TGV列車通過彎道時(shí)的穩(wěn)定性。因此，TGV列車可以在不減速的情況下高速過彎。于是，TGV列車在加速性能上的不足，以高速通過彎道的方式彌補(bǔ)回來，讓這玩意兒實(shí)現(xiàn)了不遜于動(dòng)力分布式牽引的運(yùn)營(yíng)速度。除此之外，采用鏈接式轉(zhuǎn)向架還可以有效減輕列車的重量。我們還是以2動(dòng)8拖為個(gè)編組來計(jì)算，TGV列車共有13個(gè)轉(zhuǎn)向架，而普通列車則需要20^轉(zhuǎn)向架。這樣一比，兩者在轉(zhuǎn)向契的數(shù)量上就有了明顯的差距——TGV列車比普通列車少7個(gè)轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架少了7個(gè)，

TGV列車那得減輕多少重量啊?于是，輕裝上陣的TGV列車就是想在高速鐵路上慢點(diǎn)跑，都是件很困難的事情。

在1974年之后，TGV列車進(jìn)行了100萬公里的運(yùn)行測(cè)試，各項(xiàng)參數(shù)均顯示它符合設(shè)計(jì)要求。兩年之后，法國(guó)政府終于放棄了以前發(fā)展氣墊或磁懸浮技術(shù)這樣不切實(shí)際的想法，答應(yīng)資助TGV。于是，法國(guó)的第一條高速鐵路——連接巴黎與里昂的東南線隨之開工。1981年9月27日，東南線正式通車，成為了繼東海道新干線之后，地球上第二條投入商業(yè)運(yùn)行的高速鐵路。從那以后，無論是法國(guó)政府還是法國(guó)國(guó)鐵或是法國(guó)旅客，他們都因TGV帶來的便捷而嘗到了甜頭。于是高速鐵路逐漸覆蓋了整個(gè)法國(guó)。此外，法國(guó)國(guó)鐵還將TGV進(jìn)行技術(shù)輸出，在歐洲大陸上建立了一個(gè)跨越多個(gè)國(guó)家的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)。我們熟悉的歐洲之星列車，其實(shí)就是TGV專為連接歐洲大陸與英倫三島的英法海底隧道設(shè)計(jì)的。目前運(yùn)行的歐洲之星列車，倫敦至布魯塞爾僅需2小時(shí)，而倫敦至巴黎也僅需2小時(shí)15分鐘。進(jìn)入新世紀(jì)之后，TGV則向著更高的速度進(jìn)軍。2007年4月3日，在法國(guó)一段經(jīng)過特殊加固的高速鐵路上，一列采用2動(dòng)3拖編組，名為V150的TGV列車經(jīng)過14分鐘的連續(xù)加速后，最高速度達(dá)到了每小時(shí)574.8公里，成為了傳統(tǒng)輪軌技術(shù)的第一速。這一速度已經(jīng)非常接近另外一種新興的軌道交通技術(shù)——磁懸浮技術(shù)的極限速度了。

P.S.

美國(guó)人有沒有高速鐵路?

對(duì)于這個(gè)問題，《Geek》可以負(fù)責(zé)任地講：沒有。雖然有些喜歡考據(jù)的Geek會(huì)指出TGV除了在歐洲大陸上生根開花之外，它的表兄Acelo(由阿爾斯通授權(quán)龐巴迪制造的TGV，帶有擺式列車技術(shù))還遠(yuǎn)涉重洋來到了美洲大陸開創(chuàng)新天地。不過非常不幸的是，由于美國(guó)的人口密集區(qū)大多集中在大西洋與太平洋相鄰的東、西海岸，而供Acela撒歡的華盛頓至波士頓的鐵路并不是專為高速列車而設(shè)計(jì)，加上美國(guó)人骨子里認(rèn)為：你TGV再快，能快得過飛機(jī)?所以TGV的表兄Acela在那邊的日子過得并不好，其運(yùn)營(yíng)速度不過每小時(shí)138公里，這樣慢的速度與TGV列車最高速度每小時(shí)574.8公里比起來只能算是龜爬。也許，我們將Acela看作是美國(guó)的“迷你TGV”更合適一些。法國(guó)人在TGV上毫無疑問是非常成功的，不僅在自己國(guó)家進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，而且還技術(shù)輸出到了其他國(guó)家?？墒?，這樣的成功卻深深傷害了法國(guó)的老鄰居也是老對(duì)手德國(guó)的自尊心。于是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡?guó)人決定奮起直追，在1986年開始了他們的高速鐵路計(jì)劃——ICE(Inter City Express)。

由于德國(guó)各個(gè)城市的人口分布比較平均，所以JEC與日本的新干線、法國(guó)的TGV有很大的不同——它不是以首都為中心，通過修建首都與其他城市連接的高速鐵路來實(shí)現(xiàn)較高的運(yùn)營(yíng)速度。所以德國(guó)的ICE更像是我們熟悉的城際列車。也正因?yàn)槿绱?，所有的ICE都是在德國(guó)國(guó)鐵現(xiàn)有的鐵路基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的。只有兩段鐵路才能讓高速列車實(shí)現(xiàn)每小時(shí)300公里的運(yùn)營(yíng)速度。雖然ICE沒有對(duì)修建專門的高速鐵路，但是在改造后的鐵路上運(yùn)行的ICE列車卻是專門設(shè)計(jì)的。

在德國(guó)，與電氣有關(guān)的東西很少有不涉及西門子的——德國(guó)高速鐵路的主力ICE列車就是西門子造的。在德國(guó)提出ICE計(jì)劃之后的第5年，也就是1991年6月2日，第一批ICE－1列車正式投入使用。該列車采用2動(dòng)12拖為一個(gè)編組，全長(zhǎng)411米，最大可載800名旅客，是所有的ICE列車中最長(zhǎng)的。在漢堡至慕尼黑的鐵路上運(yùn)行時(shí)，這家伙的最高速度可達(dá)每小時(shí)280公里。不過，ICE－1列車的缺點(diǎn)也非常明顯，由于它不能與其他列車混編或重聯(lián)，加上當(dāng)時(shí)的ICE列車的上座率不高，所以一直存在運(yùn)營(yíng)成本過高的問題。除此之外，由于ICE－1列車與TGV列車一樣，牽引方式采用的是動(dòng)力分散式，所以它的加速性能并不怎么樣。為了解決ICE－1列車的這些問題，在1997年的時(shí)候，ICE－1列車的后續(xù)者ICE－2列車正式登場(chǎng)了。與ICE－1列車相比，ICE－2列車更像前者的縮小版——它在ICE－1列車的基礎(chǔ)上，其主要結(jié)構(gòu)幾乎沒有做任何變化，只是將每輛拖車的長(zhǎng)度縮減到ICE－1列車的一半。因此，ICE－2列車的運(yùn)營(yíng)成本要比ICE－1列車低上不少，即使是要達(dá)到ICE－1列車的運(yùn)量，它也可以通過兩個(gè)編組重聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于ICE－1列車在加速性能上的不足，ICE－2雖然德國(guó)人沒有走法國(guó)人的采用鉸接式轉(zhuǎn)向架的道路，但是他們都是通過減輕重量來實(shí)現(xiàn)的。由于ICE－2列車的長(zhǎng)度只有ICE－1列車的一半，那么它在重量上自然要比后者輕上不少。在相同的機(jī)車牽引下，重量越輕的列車，加速性能自然就越好。因此，ICE－2列車就會(huì)跑得更快。雖然德國(guó)人通過縮短長(zhǎng)度來減輕重量的辦法讓ICE－2列車跑得更快，但是ICE列車再短，在運(yùn)營(yíng)速度上的提高也是有個(gè)極限的。于是。為了追求更高的運(yùn)營(yíng)速度，德國(guó)人終于在最新的ICE－2列車的后繼者ICE－3列車上放棄了動(dòng)力集中式的牽引方式——ICE－3列車與它的兩位前輩不同，不僅在外形上設(shè)計(jì)的更加符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，而且轉(zhuǎn)而投靠了動(dòng)力分布式。除此之外，與ICE－2列車相比，ICE－3列車的長(zhǎng)度就更短了——它由8輛動(dòng)車為一個(gè)編組，可載428名旅客。目前，ICE－3列車是德國(guó)國(guó)鐵速度最快的列車，在科隆至法蘭克福、因戈?duì)柺┧刂良~倫堡的鐵路上它可以達(dá)到每小時(shí)300公里的運(yùn)營(yíng)速度。

日本的新干線在加速性能與載客量上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但是由于列車的牽引方式采用的均是動(dòng)力分布式，這種方式除了在國(guó)土面積狹小的地方才有所作為之外，在長(zhǎng)時(shí)間的高速行駛的時(shí)候，加速性能的優(yōu)勢(shì)并不明顯。而且由于列車必須采用多個(gè)牽引電機(jī)，其成本自然也不會(huì)便宜，加上修建一條復(fù)線往復(fù)、全線封閉的新干線的費(fèi)用，總體成本就更高了。而法國(guó)的TGV雖然也必須修建復(fù)線往復(fù)、全線封閉的鐵路。但是列車的牽引方式卻采用了動(dòng)力集中式，因此TGV的總體成本還是要比新干線低上不少的。也正是這個(gè)原因，TGV才技術(shù)輸出到多個(gè)國(guó)家，成為了目前應(yīng)用得最廣泛的高速鐵路。德國(guó)的ICE雖然是三大高速鐵路中起步最晚的，但是它卻可以建立在原有的鐵路上。雖然存在載客量較小的問缺點(diǎn)，但是由于其主要成本只是在高速列車與鐵路改造上，所以總體成本比新干線與TGV低上不少，是高速鐵路中價(jià)格實(shí)惠量又足的典型。

說完了日本的新干線、法國(guó)的TGV與德國(guó)的ICE之后，我們?cè)趤砜纯次覈?guó)的高速鐵路計(jì)劃。CRH(China Railway High-speed)。進(jìn)入90年代之后，廣州、深圳的發(fā)展速度那可是一日千里，特別是深圳，甚至還出現(xiàn)了三天一層樓的“深圳速度”?？稍谘杆侔l(fā)展的