第一章　绪论

第一节　高速铁路发展动态

20世纪60年代以来，高速铁路在世界发达国家崛起，百年铁路重振雄风，传统铁路再展新姿，铁路发展进入了一个崭新的阶段。高速铁路的蓬勃发展，在世界范围内引发了一场深刻的交通革命。

一、列车速度的演变

自有铁路以来，人们就在不断致力于提高列车的运行速度。1825年出现在英国的第一条铁路，其列车最高运行速度只有24km/h，1829年“火箭号”蒸汽机车牵引的列车最高运行速度就达到了47km/h，几乎提高了1倍。19世纪40年代，英国试验速度达到120km/h，1890年法国将试验速度提高到144km/h，1903年德国制造的电动车组试验速度达到了209.3km/h。这时期英国西海岸铁路用蒸汽机车牵引的列车旅行速度达到了101km/h。1955年法国电力机车牵引的试验车组最高运行速度突破了300km/h，达到了311km/h。1964年10月日本东海道新干线最高运行速度达到了210km/h，旅行速度也达到了160km/h。此后列车试验速度不断刷新：1981年2月法国TGV试验速度达到380km/h，1988年5月德国ICE把这一速度提高到406.9km/h，半年后法国人创造了482.4km/h的新纪录，1990年5月18日，法国TGV-A型高速列车把试验速度提高到515.3km/h（图1-1），2007年4月3日法国再次刷新了自己的纪录，TGV最新型“V150”超高速列车行驶试验速度达到574.8km/h，创下了有轨铁路行驶世界纪录。与此同时，德国和日本还在研究试验非轮轨接触式的磁浮列车，2003年12月2日，日本磁浮列车试验速度达到了581km/h。

在列车试验速度扶摇直上的同时，为适应社会发展的需要及提高竞争能力，列车的运行速度和旅行速度也在不断提高。1963年，世界铁路就有13000km的客运线路，其旅客列车最高运行速度达到了140～160km/h。至1994年，已有25个国家旅客列车最高运行速度达到或超过140km/h，旅行速度超过100km/h。日本、法国、德国、西班牙和意大利高速列车最高运行速度分别达到了300km/h、320km/h、300km/h、300km/h和250km/h；旅行速度分别达到了242.5km/h、245.6km/h、192.4km/h、217.9km/h和163.7km/h。

近十多年来，由于国民经济的飞速发展和人们生活水平的迅速提高，我国十分重视提高旅客列车运行速度，在进行既有铁路大提速过程中，也开始了新建高速铁路和客运专线。2002年，在秦沈客运专线铁路上，国产高速动车组“中华之星”最高试验速度达到了321.5km/h；2008年，国产“和谐号”CRH3型动车组在京津城际铁路运行试验中创出394.3km/h；2010年在京沪高铁先导段联调联试和综合试验中，国产“和谐号”CRH380A创造了486.1km/h的速度，图1-2为我国CRH380A型高速电力动车组；2011年1月9日，国产“和谐号”CRH380BL高速电动车组创造了中国最高试验速度——487.3km/h。

铁路列车试验速度和运行速度的演变见图1-3。

二、高速铁路的定义及建设管理模式

高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1970年5月，日本在第71号法律《全国新干线铁路整备法》中规定：“列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的干线铁道称为高速铁路。”这是世界上第一个以国家法律条文的形式给高速铁路下的定义。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300km/h，客货混线250km/h。1986年1月，国际铁路联盟秘书长勃莱认为，高速列车最高运行速度至少应达到200km/h。因此，国际上目前公认列车最高运行速度达到200km/h及其以上的铁路为高速铁路。随着科学技术的发展和客观条件的变化，有关高速铁路的定义将不断更新。

高速铁路建设管理模式各国因国情不同而异，大致有四种类型：一是新建高速铁路双线，专门用于旅客快速运输，如日本新干线和法国高速铁路，均为客运专线，白天行车，夜间维修；二是新建高速铁路双线，实行客货共线运行，如意大利罗马—佛罗伦萨高速铁路，客运速度250km/h，货运速度120km/h；三是部分新建高速线与部分既有线混合运行，如德国柏林—汉诺威线，承担着客运和货运任务；四是在既有线上使用摆式列车运行，这在欧洲国家多见，在美国“东北走廊”行驶的摆式列车速度为240km/h。

三、世界高速铁路发展概况

自以日本新干线、法国TGV为代表的高速铁路投入运营以来，它以安全可靠、技术创新、优质服务等特色为铁路的发展带来了新的机遇，为国民经济的发展带来了巨大动力。高速铁路的成功，有力地促进了国家经济的增长和社会进步，促进了沿线经济发展。高速铁路的发展规划，不仅在欧洲、亚洲得到推广，目前在美洲和澳大利亚也在进行推广。

据国际铁路联盟统计，截至2014年12月28日，世界上投入运营的高速铁路总里程达2.7万km以上，拥有高速铁路的国家和地区主要有德国、法国、西班牙、意大利、荷兰、比利时、英国、日本、韩国、中国内地和台湾，其中中国高速铁路运营总里程超过1.6万km。

在亚洲，1964年10月1日，世界上第一条高速铁路——日本东海道新干线建成通车，当时最高运行速度为210km/h，使东京—大阪的运行时间从6h30min缩短到3h。日本接着又相继修建了山阳、东北、上越、北陆、山形、秋田等新干线，形成了纵贯日本国土的新干线网（2664km），被誉为“经济起飞的脊梁”，并有新建新干线和改造既有线的计划。2004年4月1日，韩国汉城—釜山的高速铁路（412km）开通运营，最高行车速度300km/h。中国高速铁路的建设始于2004年的《中长期铁路网规划》，开通的第一条真正意义的新建高速铁路是2008年8月1日开通运营的350km/h速度的京津城际铁路。经过京津城际、京沪、京广、哈大、郑西等高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造，中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。

欧洲高速铁路建设有一个比较完整的规划，根据这个规划，2020年将形成一个新建高速铁路10000km，改造既有线15000km，遍及全欧洲并连接主要国家首都的高速铁路网。欧洲高速铁路始于法国，法国1981年开通了TGV东南线（417km），1989年开通了TGV大西洋线（282km），1993年开通了TGV北方线（333km），1994年开通了TGV东南延伸线（148km），1996年开通了TGV巴黎地区联络线（128km）。2001年6月10日，TGV地中海线（295km）又开通运营，完成了纵贯法国的高速铁路干线。2007年，法国东线高速铁路开通。2011年，法国第一条横线从里昂到斯特拉斯堡（法国东北部城市）高速铁路开通，使法国高速铁路网达到2036km。

在德国，汉诺威—维尔茨堡铁路（新线长326km）和曼海姆—斯图加特铁路（新线长99km）于1991年投入运营，运行速度为280km/h。此后，汉诺威—柏林铁路（264km）于1998年投入运营（其中有170km的高速区段）。2002年8月1日，德国科隆—法兰克福高速线（219km）开通运营，运行速度为300km/h，是德国第一条客运专用线。在这条线上运行的第三代ICE3型高速列车最高运行速度为330km/h，允许列车晚点时列车以此速度赶点运行。2006年，纽伦堡—因戈尔斯塔特高速铁路开通。

意大利在1970年立项建设罗马—佛罗伦萨高速铁路（236km），1987年建成，初期列车速度为180km/h，1992年提高到250km/h。同时意大利制定了一项高速铁路网长期发展计划，将用2条高速线构成T字形、全长1300km的高速铁路网骨架。2000年，都灵至博洛尼亚高速铁路完工；2001年，米兰至威尼斯高速铁路完工；2009年，米兰至都灵高速铁路经过4年的建设，正式投入运行。1992年，西班牙在新建马德里—塞维利亚（471km）高速线取得巨大成功后，又开工建设马德里—巴塞罗那高速线（全长651km，设计最高速度350km/h）。2013年，西班牙开通了巴塞罗那到西法边境城市费格拉斯的高速铁路，意味着西班牙与法国高铁正式会合，西班牙高铁里程由此升至约3000km。比利时和荷兰等国也正在建设高速铁路，其中比利时的布鲁塞尔—法国边境的高速线已于1997年12月开通。2009年，比利时正式开通了列日至德国边境长42km的高速铁路。英国是铁路发源地，第一条高速线路（HS1）是跨国线路，从伦敦经英吉利海峡到法国巴黎，2007年开通，最高速度为300km/h。第二条高速铁路（HS2）贯通英国南北，总长525km。第一期工程从伦敦到伯明翰，长225km，预计2017年动工，2026年完工。第二期预计2026年动工，2033年完成。除了西欧各国正在建设高速铁路网外，东欧、南部欧洲等国也在积极进行既有线基础设施提速改造。

如今，一贯比较重视发展航空和公路运输的美国也开始动工修建高速铁路，2015年初，美国首条高铁项目在加利福尼亚州动工。这个计划中的加州高铁项目从北部的州府萨克拉门托经旧金山、位于硅谷地区的圣何塞、洛杉矶等地最终到达最南端的美墨边境城市圣迭戈，全长约1287km，设计速度200英里/小时（约合322km/h），预计2029年完工。

澳大利亚铁路的重载运输驰名于世，2013年澳大利亚发布了北起布里斯班，途径悉尼、堪培拉，最终到达墨尔本的高速铁路可行性报告。这条铁路长达1748km，预计将花费1140亿澳元（约合1200亿美元）。

四、非黏着铁路

传统的黏着铁路因为牵引力受轮轨黏着条件等的限制，很难实现500km/h的最高速度，为此需研制新的运输工具。

1.气垫车

20世纪60～70年代，最早着手研制的是气垫车。气垫车一般用燃气轮作动力产生高压喷气，在导轨与车辆间形成气垫使车辆浮起，并用喷气机驱动车辆前进，英、法两国研制十年，制成试验车。法国试验的飞行列车，车长26m，质量20t，可载客80人，用530kW的燃气轮机产生气垫，用2956kW的动力驱动，在18km的高架轨道试验线上试运转时，最高时速达422km。1974年能源危机时，为紧缩开支，且因喷气机污染环境，噪声太大，取消了研究计划。

前苏联、美国都曾对气垫车进行过研究，因未取得显著成就而停顿。20世纪70年代起，技术先进的国家，都先后停止了对气垫车的进一步探索，转而研制磁悬浮车。

2.磁悬浮车

根据磁悬浮车上采用的电磁铁种类，磁悬浮车一般分为两大类，一类为常导吸引型，一类为超导排斥型，两种磁悬浮车技术都日臻成熟。关于磁悬浮铁路的内容参见本书第十一章。

3.管道悬浮

地面高速运输要克服巨大的空气阻力，当速度超过500km/h后，空气阻力将非常大，所以产生了管道磁浮线路的设想。将磁浮车系统置于空气稀薄的管道中，时速几乎可以无限制地提高，美国兰德公司为此设想了一种管道高速运输系统。

该设想的轮廓是：由纽约到洛杉矶修建一条长3950km的横贯美国东西的地下隧道，隧道内形成约0.1kPa（相当于1‰个大气压）的真空，将磁浮系统安装在隧道内，悬浮力和驱动力都由超导电磁形成。速度受3950km的加速与减速距离限制，3950km的一半用于加速，一半用于减速，中间速度最高为22500km/h。即使采用中速13000km/h，平均速度为6750km/h，由纽约到洛杉矶也只要36min30s的旅行时间。隧道当然不宜转弯，转弯时曲线半径需达700～800km。20世纪80年代估算，隧道造价要1850亿美元，包括磁浮系统总费用约需2500亿美元。

为叙述方便，在后面的章节中，若无特殊说明，本书中“高速铁路”均指轮轨接触式高速铁路。