我国高速铁路的发展

我国高速铁路的发展摘要：我国高速铁路起步晚，但起点高、发展快，通过引进国外核心技术、消化吸收再创新，初步具备了建设高速铁路的能力，在短短几年中得到了飞速发展。本文介绍了世界各国高速铁路发展的历程，简要分析了我国发展高速铁路的原因，并总结了我国发展高速铁路的过程。通过对我国高铁发展现状的思考，结合我国已经取得的成就和存在的不足，提出应加深认识和需要进一步思考的问题，为今后又快又好地建设我国客运专线(高速铁路)提供指导和参考。关键词：高速铁路；客运专线；高速列车；自主创新；Abstract：Although high-speed rail service in China was introduced lately, the largest high-speed train in China was launched in 2009, with high success according to occupancy rates and public opinion of its quality, safety and impact on regional development. Chinas initial high speed trains were imported or built under technology transfer agreements with foreign train-makers. Chinese engineers then re-designed internal train components and built indigenous trains that can reach operational speeds of up to 380 km/h. This paper introduces the development of high-speed railway all over the world, and briefly analyzes the reason why our country develop the high-speed railway, then summarizes the process of our countrys high-speed railway development. It proposes the problems that we should deepen understanding and need further thinking, through visiting the international high-speed railway development and the current situation of our country, and puts forward some advices as guidance and reference for better and faster development of high-speed railway in China.Key Words: high-speed railway; passenger dedicated line; high speed train;innovation; 对于“高速铁路”一词，世界上对它并没有统一的定义，所以不同的组织或国家对“高速铁路”有着不同的标准。但近年来这些标准趋于接近，最为广泛认可的定义为：最高营运速度达到200公里/小时的铁路。高速铁路从诞生至今已有三十余年，与其他运输方式相比，高速铁路具有安全可靠，快捷舒适，低碳环保，运载量大的优点，已成为世界铁路发展的重要趋势。1.世界高速铁路发展状况1964年开通的日本东海道新干线，是世界上第一个商业营运速度达到时速200公里以上的高速铁路系统。随着高速铁路技术被世界的认可，以及其对经济和社会发展所起的巨大作用，高速铁路在亚洲和欧洲得到了迅猛的发展。日本新干线是世界高速铁路技术发展的先驱。1957年，日本在国内力排众议，开始了世界上第一条高速铁路的建设，并于1964年建成通车，长515.4km，最高速度210km/h，使得东京到大阪间的旅行时间由原来的6.5小时缩短到3小时10分钟。由于舒适的乘车体验，大量的客流从航空转向铁路，迫使东京名古屋的飞机航班停飞1。在建成东海道新干线后，相继建成和开通运营的有山阳新干线（1972年）、东北新干线（1982年）、上越新干线（1982年）、山形新干线（1992年）、长野新干线（1997年）、秋田新干线（1997年），总运营里程达2500km。1976年，法国开始修建巴黎一里昂高速铁路线(TGV东南线主要路段)，长426.38km，其中新线388.93km，其余利用原市郊线。该线于1981年和1983年分两阶段通车，运行时间2小时，最高运行速度270km/h，创当时世界最高运行速度，该线比巴黎昂航班节省时间且票价仅为机票的1/21/3。随后法国相继建成和开通运营了东南线南段、大西洋线、北方线、东南延长线、地中海线、东部线，总长达1520km。德国(原联帮德国)曾一度偏重高速公路的发展，忽视铁路新线的建设。在高速铁路的发展上走过弯路。20世纪80年代才开始加快研制ICE高速电动车组，于1987年和1988年进行两条高速线的建设，并于1991年投入运营，线路总长426km，构造速度280km/h，实际运营速度250km/h，采用客货混跑方式，ICE列车可下线在经过适当改造的既有线上运行。1991年6月2日，汉诺威一维尔茨堡(327km)和曼海姆一斯图加特(99km)两条高速铁路同时开通运营；1998年，柏林一汉诺威(254km)通车，其后还新建与改造了高速线路889km，形成了汉堡一鲁尔一斯图加特、汉诺威一维尔茨堡一慕尼黑、柏林一鲁尔三条高速走廊。此外，意大利、西班牙等国也于90年代建成了一定数量的高速铁路。另一些国家，如英国、意大利和瑞典，则把重点放在开发适应在既有线上运行的摆式列车技术上，对既有线进行适当改造，也实现了最高运行速度200km/h。2.我国修建客运专线铁路(高速铁路)的原因2.1从可持续发展角度分析我国交通运输可持续发展作为一个科学概念，是在人们对现代工业文明生产的环境、生态、人口等问题总结和反思的基础上提出的。中国21世纪议程白皮书中提出:“走可持续发展之路，是中国在未来和下一世纪的自身需要和必然选择”。从可持续发展角度来考察交通运输，不难发现我国对于运输消耗和环境问题的重视程度十分不够，还没有把交通运输消耗或占用资源的情况以及对环境的影响纳入交通运输建设的决策程序中。面对我国交通运输滞后的状况，一些学者从可持续发展角度提出了我国交通运输的发展战略适应型发展战略。针对我国的人口众多、耕地匮乏、人均资源短缺和先天脆弱性生态环境等基本国情，我们在土地、能源、环境等方面的压力都远远大于其它国家，这就决定了我国必须更优先建立资源节约型的交通运输体系。我国交通运输的发展尤其是高速铁路的发展必须运用后发效应，通过借鉴西方发达国家的经验，避免走弯路，建立节约、环境污染轻、运输效率高的可持续发展型交通运输体系。2.2建设高速铁路有利于缓解铁路运力的紧张状况我国主要铁路干线能力十分紧张，长期以来铁路运输能力一直处于超负荷和限制型运输状态。既有能力远远不能适应通道客货运输增长需要，难以满足客货运量快速增长和运输质量提高的要求。客、货共线运行时，存在一定运输能力的扣除，客、货列车速度差越大能力扣除系数越大，则对货物列车的输送能力影响也越大。一般高速铁路的年均单向输送能力可达5000-6000万人，如果以高速铁路形成独立的客运专线，有利于把原客货混跑线路的快速客运列车分离出来，在加快旅客列车运行速度的同时，提高原有线路的货运输送能力。2.3建设高速铁路是顺应运输市场的需求随着我国经济的发展，各地区的交流日益增多，尤其是各省会城市以及东南沿海经济发达地区，人们对时间价值的重视以及较高的购买能力，使得他们对交通工具和方式提出了更高的要求，全国百万人口的22个大城市中有16个分布在京广线以东地区，分布在京哈大、京沪杭、京广三干线上的大城市就有13个，这些城市的客流集中，交流频繁，具备了修建高速铁路的基础2。因此，高速铁路的适时建设具有一定的市场需求，并可进一步挖掘市场潜力，获得可观的经济效益与社会效益。2.4建设高速铁路有利于节约能源、保护环境高速铁路是采用电力运输方式，减少对石油等不可再生资源的依赖和消耗，从而避免能源供给的结构性矛盾。从环境保护角度看，高速铁路由于是电力牵引，基本上消除了粉尘、油烟和其它废气的环境污染，其产生的噪音与其它运输工具相比也是比较低的。另外，高速铁路所需的基础设施的占地面积在运送相同数量旅客的情况下，仅为高速公路所需面积的25%，比飞机场及其配套设施所占土地的面积也要少。3.我国客运专线铁路(高速铁路)发展历程3.1我国高速铁路的提出中国改革开放以来，市场经济不断活跃，综合交通运输体系中各种交通运载方式问的竞争日益加剧。尤其是陆上交通的高速公路的强劲挑战，铁路所占的客、货比重严重下降，铁路失去“铁老大”的地位，促使铁路不断进行提速以增强自身市场竞争力。1990年，修建京沪高速铁路的相关可行性研究提上议程，同年12月，完成了京沪高速铁路线路方案构想报告，开启了我国客运专线铁路(高速铁路)的发展历程。其间，出现了“高速轮轨”和“磁悬浮”之争。1994年12月22日160kmh准高速广深铁路建成开通，同时研制完成了SS8准高速客运电力机车、DFll准高速客运内燃机车及一批提速客车，是提速的首次实践。3.2中国铁路既有线路的提速1995年沪宁线，京秦线提速试验、1996年沈山线、郑武线提速试验相继取得成功，证明了主要干线提速的潜力。1996年4月1日沪宁线开行“先行号”快速列车；7月1日京秦开行“北戴河号”快速列车；12月大连一北京开行“夕发朝至”快速列车，这些提速列车的开行与运行取得了显著的经济和社会效益。1997年4月1日，中国铁路第一次大面积提速调图全面实施，拉开了铁路提速的序幕。这次提速调图，提速列车最高运行时速达到了140公里；全国铁路旅客列车旅行速度由1993年的时速48.1公里，提高到时速54.9公里；首次开行了快速列车和夕发朝至列车。 1998年10月1日，第二次大面积提速调图开始实施。这次提速调图，快速列车最高运行速度达到了时速160公里；全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速55.2公里，直通快速、特快客车平均时速达到71.6公里；首次开行了行包专列和旅游热线直达列车。2000年10月21日，第三次大面积提速在陇海、兰新、京九、浙赣线顺利实施，初步形成了覆盖全国主要地区的“四纵两横”提速网络。全国铁路旅客列车平均时速达到60.3公里。新的列车车次将传统的快速列车、特快列车、直快列车、普通客车、混合列车、市郊列车、军运人员列车七个等级调整为三个等级，即特快旅客列车、快速旅客列车、普通旅客列车。2001年10月21日，第四次大面积提速调图开始实施，铁路提速延展里程达到13000公里，使提速网络覆盖全国大部分省区市。这次提速调图，全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速61.6公里；进一步增开了特快列车，树立了夕发朝至列车等客货运输品牌的形象。 2004年4月18日零时第五次大面积提速调图开始实施。这次提速调图，几大干线的部分地段线路基本达到时速200公里的要求；提速网络总里程16500多公里；全国铁路旅客列车平均旅行速度达到时速65.7公里。此外，在此次大提速中，全国共开行了19对直达特快列车，最高时速160km/h，进一步缩短了列车运行时间，从而提高运输效率。2007年4月18日零时，全国铁路第六次大提速正式开始。这次，除原有的列车大部分提高速度外，将新增“D”字头的动车组。北京、上海、广州等城市将开行“D”字头的动车组城际快车。乘坐“D”字头列车，将比原有班次更为快速的到达目的地。3.3我国高速运载的初探中国铁路在铁道部的领导下，通过“八五”、“九五”计划期的高速技术科技攻关和既有线提速试验的实施，以冲刺200kmb高速综合试验，吹响了高速探索的号角，取得了骄人的试验成果：这些实践为我们科技人员增添了高速探索的勇气。有史以来，铁路运输速度一直是带动铁路技术迸步的原动力，它又与每一个国民的生产、生活活动息息相关。六次大提速的成功实践证明，铁路运输的提速既带动了国民经济的发展，也给广大国民带来了极大的方便与实惠，这对确定我国发展铁路高速的方向是一个推动。通过“九五”科技攻关项目200km/h交直传动电动车组的研制开发，对高速运载工具工程化的实践做了初步的探索。1997年春，发起了冲刺200kmh高速的冲锋,以SS8电力机车为牵引动力的试验列车走上了中国高速运载初探的征程。1997年1月3日和5日，在北京环行铁道试验基地，第一次尝试了冲刺试验速度203kmh和2126kmh，闯过了高速标准线200kmh。试验牵引机车是SS80002#电力机车，3600kW，轮对空心轴六连杆传动，最高速度177kmh(半磨耗)，利用新轮状态下的电机超速特性，可冲刺的最高速度为221kmh。1998年6月15日，在郑武线(许昌一小商桥区段)又进行了正线高速综台性能试验，试验前对机车、车辆、线路、桥梁、接触网进行了一年的全面准备和改造。试验牵引机车是经过改造的SS80001#电力机车，传动比由7731改为试验传动比7331，这样在新轮状态下利用电机超速特性，可冲刺的最高速度为255kmh。6月21日机车牵引5节高速客车冲刺达到218kkm/h；6月24日，机车牵引2节高速客车冲刺达到239.7kmh，创造了当时中国铁路最高速度纪录3。1999年6月，我国首列200kmh交直传动电动车组研制成功。8月，在广深线进行了200kmh速度等级的各项试验，包括牵引性能、动力学性能、气动力学性能、制动性能、受流性能、列车供电性能、列车空调性能、接触网受流性能，可动心轨道岔性能，大桥动力响应性能，电磁辐射性能等，最高试验速度达223kmh。3.4我国高速铁路的雏形秦沈客运专线的建成和京一沈客运通道的拉通，使其成为我国第一条实质上的高速铁路。从线、桥、网、信号和通讯以及运载工具的配置，可以认为是中国高速铁路的雏形。“中华之星”和“先锋”号高速电动车组即将在京一沈线担任高速客运，将为我国铁路高速运营积累经验。秦皇岛至沈阳新建的客运专线全长404km，位于辽西走廊西端与京山、京秦、大秦线相通，东端与哈大、沈吉、沈丹、苏抚线相通，是东北地区义一条进出关的铁路太动脉，是关内连接关外铁路运输的主要通道。秦沈客运专线是跨世纪的国家重点建设项目，是我国铁路建设技术水平的标志性工程，双线电气化铁路，限制坡度12，最小曲线半径3500m，牵引定数860t，到发线有效长650m，自动闭塞，一次开通时速200km并留有提速储备。 2004年1月7日，国务院常务会议讨论并原则通过了中长期铁路网规划，确定了超过1.2万km的“四纵四横”快速客运专线网，为我国客运专线铁路(高速铁路)筹划阶段划上了句号，标志着我国客运专线铁路(高速铁路)建设进入了大规模实施阶段。会议接受了与会专家提出的京沪高速铁路弃用磁悬浮、采用轮轨技术的建议。3.5我国高速铁路的技术发展客运专线铁路(高速铁路)的大规模建设是中国铁路高速时代到来的标志之一，对工程设计、施工、机车车辆、通信信号、列车控制、调度指挥、旅客服务等重点领域的技术创新提出了新的更高要求。建设客运专线铁路(高速铁路)，不仅要考虑经济成本，还要考虑中国铁路的路情、国情和中国易于掌握的技术路径等因素，特别是国家社会、文化、经济、科学技术的发展，服从并服务于我国的经济社会建设的大局。我国客运专线铁路(高速铁路)建设按照引进与消化吸收、自主创新与自主开发、再创新。即通过技术创新、技术引进、消化吸收、再创新，形成具有世界先进水平的中国客运专线铁路(高速铁路)技术标准体系和成套工程技术。实施中，遵循引进先进技术、科技攻关、试验验证、工程试验、再创新和推广应用的科学规律4。以无砟轨道技术引进和转让为例，在客运专线铁路(高速铁路)建设初期，对国外经过运营考验的高速铁路无砟轨道的设计、制造、施工、检测和养护维修等成套技术采用引进和技术转让形式。其中：(1)京津城际轨道交通工程引进德国博格板式无砟轨道系统。(2)武广客运专线铁路引进德国雷达2000双块式无砟轨道系统和日本板式无砟轨道系统。(3)郑西客运专线铁路引进德国旭普林双块式无砟轨道系统。2004年9月，在遂渝铁路上自主创新研发无砟轨道成套系统技术，建设我国首条无砟轨道试验段。在引进国外无砟轨道系统的京津城际轨道交通工程、武广客运专线、郑西客运专线3条铁路上采用工程总承包形式进行4个工程试验段建设，京沪高速铁路是国务院批准的铁路中长期铁路网规划中投资规模最大、技术含量最高的工程，也是国家“十一五”期间规模最大的基础设施建设项目，举世瞩目，是具有重大战略意义的高速铁路。我国高速列车在发展初期分别引进了西门子、阿尔斯通、庞巴迪和川崎重工这4个国际著名企业的动车组。通过消化吸收再创新和自主创新，逐渐形成了适合我国线路条件和运输要求的高速列车基本模式：采用动力分散方式；2个速度等级：最高速度250kmh和350km/h2种编组方式：8辆短编组、16辆长编组，短编组可重联为长编组；设一等、二等、餐车、VIP车、卧铺车等车种；轴重在17 t以下，一般轴重为15 t左右；2种车型：主型车用于华南华北温带，特殊车种用于沿海、东北高寒、西北部风沙地区。京沪高速列车是京沪高速铁路的核心技术装备。为全面支撑中国高速列车技术自主创新的国家重大战略需求，科技部与铁道部于2008年2月26日共同签署了中国高速列车自主创新联合行动计划。一场围绕高速列车的基础研究、关键技术、样机研制和产业化生产，由国内著名高校、科研院所和铁路工厂参加的京沪高速列车自主创新联合行动已经启动。京沪高速铁路运营的新一代中国高速列车具备如下特性和先进性：1)速度最快京沪高速列车的平均速度达到320 kmh，持续运营时速达到350 kmh，设计时速达到380 kmh，最高试验速度达到400 kmh以上。这一速度指标远远超过当今世界高速列车运营速度的平均速度240 kmh左右、最高运行速度320 kmh的国外最高水平。2)密度最高在京津城际铁路成功实现空地结合的CTCS-3D的基础上，京沪高速铁路将采用更加先进的、中国高速铁路独有的CTCS一3高速列车运行控制和网络化运营组织技术，实现高速列车以最小3 min的间隔追踪连发。3)运量最大宽车体、长编组、多定员、良好的启动和制动性能，在高速度、高密度和网络化运营组织条件下客运周转量达到世界第一。4)环境友好每小时人均牵引功率消耗不大于18kW，运营过程实现污染物零排放，车内外噪声控制水平不低于围际先进标准；在风、雪、雨、雾、雷等恶劣气候条件下，仍能保征安全运行。5)良好的综合舒适性低噪声、低振动、低冲动，适宜的车内空气质量，宽敞的车内乘坐空间，完备的车内服务设施，数字化的旅客服务系统，保证了良好的旅客乘坐舒适性。6)高可靠性与安全性安全相关设备具有足够的冗余度；对影响行车安全的关键部件，以及所有电气系统实施动态监控；高速列车防灾能力不低于国际先进水平。作为我国第一条将达到世界先进水平的高速铁路，京沪高速铁路的建设将全面贯彻自主创新的原则，形成具有中国自主知识产权的高速铁路技术体系。京沪高速铁路坚持以我为主、自主创新，立足高起点、高标准，瞄准世界先进水平，形成具有中国自主知识产权的高速铁路技术体系，开启中国铁路高速新时代。不仅对于快速扩充我国铁路运输能力、快速提升技术装备水平，实现铁路又好又快发展具有重大的现实意义，而且对于坚持科学发展观，构建社会主义和谐社会，形成便捷、通畅、高效、安全的综合运输体系，促进工业结构优化升级，振兴装备制造业，保证国民经济又好又快地发展具有极其深远的历史意义。3.6我国高速铁路的中长期路网规划2008年，根据我国综合交通体系建设的需要，国务院对中长期铁路网规划进行了调整，确定到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，建设高速铁路1.6万公里以上。根据中长期铁路网规划，中国高速铁路发展以“四纵四横”为重点，构建快速客运网的主要骨架，形成快速、便捷、大能力的铁路客运通道，逐步实现客货分线运输。以“四纵四横”为主骨架的高速铁路建设正在全面展开，特别是全长13l8km的京沪高速铁路，是世界标准最高的高速铁路5。“四纵”：一是北京一上海高速铁路，全长l318公里，贯通环渤海和长三角东部沿海经济发达地区；二是北京一武汉一广州一深圳(香港)高速铁路，全长2350公里，连接华北、华中和华南地区；三是北京一沈阳一哈尔滨(大连)高速铁路，全长16l2公里，连接东北和关内地区；四是上海一杭州一宁波一福州一深圳高速铁路，全长l650公里，连接长三角、东南沿海、珠三角地区。“四横”：一是青岛一石家庄一太原高速铁路，全长906公里，连接华北和华东地区；二是徐州一郑州一兰州高速铁路，全长l346公里，连接西北和华东地区；三是上海一南京一武汉一重庆一成都高速铁路，全长l922公里，连接西南和华东地区；四是上海一杭州一南昌一长沙一昆明高速铁路，全长2264公里，连接华中、华东和西南地区。同时，以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区以及辽中南、山东半岛、中原地区、江汉平原、湘东地区、关中地区、成渝地区、海峡西岸等经济发达和人口稠密地区为重点，建设城际高速铁路，覆盖区域内主要城镇6。4.反思与展望4.1前所未有的挑战高铁在大跨跃式发展中并不像我们想象的那样一帆风顺，众所周知，包括武广高铁、京沪高铁在内的一些高铁在通车运营后小事故频频发生，但是这让人不得不对高铁的安全性引发更深的思考。4.2建议与展望客观来看，我国发展高速铁路的确是一个明智的选择，高速铁路对中国现代化建设具有重要战略作用，它促进铁路的科技进步和现代化，运营和技术开发，特别是近年来的准高速铁路建设和既有线的提速实践，积累了经验，锻炼了队伍，并形成了门类较齐全的铁路科技队伍，已经具备引进、消化、吸收和结合国情建设高速铁路