国外高速铁路建设及发展趋势

－２５３
１０％
－４９３
－７９３ 混凝土承载层 Ｂ３５
３００ ２４０
３∶１
５００
土质路基
混凝土承载层： Ｅ＝３４０００Ｎ／ｍｍ ２ ＨＳＬ： Ｅ ≥ ５０００－１００００Ｎ／ｍｍ２ ＦＰＬ ： Ｅ ≥ １２０Ｎ／ｍｍ２ 土质路基： Ｅ ≥ ４５Ｎ／ｍｍ２ 运输载荷： ＵＩＣ７１
图 １０ ＲＨＥＤＡ－２０００ ¨ 型无碴轨道在土路基上的断面图
下到既有线按允许速度运行，也允 许普通列车上到高速线运行。调度 方式与既有线一致。
置换土
回填路堤 软土
验速度达 ４８２．４ｋｍ／ｈ； １９９０ 年，法国
在速度目标值方面，日本早期
ＴＧＶ动车组试验速度达到５１５．３ｋｍ／ｈ。 高速铁路设计速度为２００ｋｍ／ｈ 以上， 日、法、德、意等技术原创国，高速 实际运行速度为２１０ｋｍ／ｈ，近期运行 列车运行速度都达 ３００ｋｍ／ｈ，最高达 速度已提高到 ２７０ｋｍ／ｈ 以上。法国 ３２０ｋｍ／ｈ，３５０ｋｍ／ｈ 动车组正在研制。 早期高速铁路设计速度为 ３００ｋｍ／ｈ，
在公路、航空运输方式挤迫下，市场 份额急剧下降。
复 苏
显示技术经济优势是可持续发展战略 的需要。
图 １ 世界铁路发展的 ３ 个阶段
表 １ 世界铁路发展模式
入运营，全长 ５１５．４ｋｍ，最高运行速 度 ２１０ｋｍ／ｈ。东海道新干线开创了 高速铁路的新纪元，创造了世界上 铁路与航空竞争中首次取胜的实例， 日本誉之为“经济起飞的脊骨”。
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日本板式轨道隧道区间
日本板式轨道非隧道区间
３３
本刊特稿
FEATURES
Ｅ ＝１２０ＭＮ／ｍ２ ｖ２
Ｅｖ２＝ ６ ０ Ｍ Ｎ ／ ｍ ２
５０
３．８０（４．２０） ２．８０ （３．２０）
－０．２９
±０．００
０．７％
２８ ３０ ２９
１∶９．５
１．４％ －０．８７
１∶４０
ＨＧＴ 防冻层 （ＦＳＳ）
合各自国情和发展状况，各自独立、 要采用有碴轨道。在牵引供电方面， 新型材料等相关领域高新技术综合
各具特点的高速铁路技术体系。
日本、法国为 ＡＴ 供电方式，德国为 协调、集成创新的庞大系统，主要包
在运输组织方面，日本和法国 直供方式。在接触网悬挂方式方面， 括高平顺性和高稳定性的高速线路，
表 ２ 世界高速铁路新线概况
运行控制和运营调度系统。
轨道板（ Ｐ Ｃ 或 Ｒ Ｃ ）
轨道板
Ｐ Ｃ 轨道板
Ｃ Ａ 砂浆层
３ 国外高速铁路工务工程
３．１ 高速铁路路基 高速铁路运行速度快、技术标
准高、对路基的要求严格，控制路基
扣件系统
凸型挡台 混凝土基础
Ｃ Ａ 砂浆 普通型
扣件系统
凸型挡台 混凝土基础
Ｃ Ａ 砂浆
框架型 图 ７ 日本新干线板式轨道
图１１ Ｚｕｂｌｉｎ 型无碴轨道结构
预设断裂位置
纵向连接锚固钢筋
防冻层
水硬性材料支承层
图 １２ 博格板式轨道
表 ３ 国外无碴轨道的结构分类
５０
－０．２７
－０．２５
－１．２９５
灌浆孔 灌浆层
横向预应力
３．３ 高速铁路桥梁 由于高速铁路采用全封闭行车
模式，线路平纵断面参数严格要求 轨道高平顺性，导致桥梁的比例明 显增大。尤其在人口稠密地区和地 质不良地段，为了跨越既有交通路 网，节省农田，避免高路堤不均匀 沉降，大量采用高架线路。在日本 新干线中，高架线的比例占线路总 长的 ３６％。
其次，在不同结构的连接处专
图 ４ 德国路基表面设置保护层结构图
门设置过渡段。普通铁路路基过渡
盖面层
过渡段结构
段的设计原则是在过渡段较软一侧， 增大路基基床的竖向刚度，增大轨
砾石水泥
道结构的竖向刚度； 在过渡段较硬
滤水层
一侧，减小轨道结构的竖向刚度，减
小桥台结构的竖向刚度。而高速铁
路堤填料
砾石水泥填料或级配砾石填料
２．０ｍ
Ｒ．Ｌ
因此，建设高速铁路路基与普通铁 路纵向的几何布置型式，日本、法国
桥梁
过渡段
Ｒ Ｃ 路基 一般路堤
１５ｃｍ
路路基有本质的区别。 首先，它更加强化路基基床结
构，重视垫层或基床表层的作用。一
和德国多采用上窄下宽的正梯形。 德国和法国一般不主张采用加筋土 过渡段结构型式。
桥台
阶梯式挖方
图 ６ 日本新干线级配碎石过渡段结构
根据１９７０ 年５ 月日本７１法令， 列车在主要区间以 ２００ｋｍ／ｈ 以上 速度运行，可以被称为高速铁路。 根据 １９８５ 年 ５ 月联合国欧经会的 标准，客运专线 ３００ｋｍ／ｈ，客货混 线 ２５０ｋｍ／ｈ 可以被称高速铁路。 国际铁路联盟（ＵＩＣ）给出的标准是 新线 ２５０ｋｍ／ｈ 以上，既有线改造 ２００ｋｍ／ｈ 以上。目前，国际上公认 列车最高运行速度达到 ２００ｋｍ／ｈ 及 以上的铁路叫作高速铁路。 ２．２ 世界高速铁路的发展
图 ９ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＲＨＥＤＡ－２０００ ¨ 型无碴轨道在隧道内的断面图
轨枕 Ｂ ３５５．３ Ｗ６０Ｍ 距离 ６ ５ ０ ｍ ｍ
１０％
横向钢筋 ¿２０ ， １＝２５６０，ａ＝６５０
３４００
２８００ ２５０９
ＵＩＣ６０ 轨道 轨道扣件系统 ＶＯＳＳＩＯＨ３００
１∶８
ＨＳＬ ＦＰＬ
纵向钢筋 ２０ × ¿２０
ＴＯＲ＝ ± ０．００
新建客货混运型，最高运行速度 客货兼容，采用分时混合运行方式，
地基处理方法： 振捣碎石桩加固（１５．１６０延长米）
２５０ｋｍ／ｈ，如德国、意大利等。第三， 昼间为高速列车运行时区，夜间为
新建客运专线型，最高运行速度达 货物列车运行时区，高速列车可以
３００ｋｍ／ｈ 及以上，如日、法、德、西、 韩等。１９８８年，德国ＩＣＥ１试验速度达 到 ４０６．９ｋｍ／ｈ； １９８９ 年，法国 ＴＧＶ 试
延伸，高速铁路技术也取得了长足发 路实际运行速度为 ２５０～３００ｋｍ／ｈ。 式动力分散和动力集中２种动车组。
展，逐渐形成了以日本、法国、德国
另外，在线路轨道结构方面，日 高速铁路是当代高新技术的集成，
３个高速铁路技术原创国为代表的适 本、德国大量采用无碴轨道，法国主 是依靠计算机、通信、控制技术以及
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基床
排水层 （天然基面 路堑基床）
表层
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本刊特稿
FEATURES
④
①
４．面渣层
１．道渣 ⑤ ５．底渣层
② ２．垫层
⑥ ６．碴垫层 ⑦ ７．底基层 ⑧ ８．防污染层
ｅｂ
ｅａｂ ｅ１ ｅ２
９．路基表层 ⑨
ｂ ５％
⑩ 油毛毡垫层 ５％
般路基结构由基床表层、基床、地基 等部分组成。由于基床表层是路基 直接承受列车荷载的部分，因此，基 床表层的设计是路基设计中的最重 要部分。自 ２０ 世纪 ５０ 年代末日本开
ａ＝６５０ 横向钢筋 ¿２０
纵向钢筋，如 ８ × ¿２０ （取决于路基情况）
－４９３
２２５０
隧道基层
隧道壁
最后，即需重视边坡防护和系 统的防排水设计。 ３．２ 高速铁路无碴轨道
无碴轨道结构因其高平顺性和 少（免）维修的优点，在国外高速铁 路上获得了越来越广泛的应用。目 前，无碴轨道铺设里程约 ４０００ｋｍ； 无碴轨道的铺设范围已从桥梁、隧 道发展到土路基和道岔区。无碴轨 道在高速铁路上的大量铺设已成为 发展趋势。
现在铁路发展模式形成了 ３ 种 类型（见图１），包括： 客运型，以日 本铁路为代表； 货运型，以美国铁 路为代表，还有加拿大、南非等； 客 货并举型，有俄罗斯、中国、印度及 欧洲铁路等。其中，旅客运输正向高 速、便捷、舒适化方向发展，而货物
运输则向着重载、快捷、物流化方向 发展。铁路在经济社会发展中的重 要基础性作用也日益稳固。
日本为复链，法国为简链，德国为弹 性能优越的高速列车和高安全性的
强化基床表层
道路碎石
沥青混凝土 结合层
级配碎石 或高炉矿 渣碎石
强化基床表层
道路碎石 结合层
水硬性级 配高炉矿 渣碎石
基床 （路堤）
（碎石基床）
基床
基床 （路堤）
排水层
（天然基面 路堑基床）
表层
（矿渣基床）
图 ２ 日本强化基床表层结构图
日本、法国、德国、西班牙、意 大利、比利时、英国、瑞典、丹麦、
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韩国１０个国家已建成高速铁路并投 高速铁路为客运专线，德国高速铁
入运营，线路总长达６２９４ｋｍ。目前， 路为客货混跑，日本新干线与既有
除中国大陆，世界上在建高速铁路 线不兼容，自成体系，运输指挥采用
１６ 条，总长 ２９２８ｋｍ。分布在世界上 综合调度集中方式，只运行不同速
路路基结构过渡段的设计，一般采 用增大路基基床的竖向刚度值，控
砾石层压密至 ９ ５ ％
压密至 １００％ 葡式压实密度
制路基的工后沉降，地基采用复合 地基处理的方法。
图 ５ 法国高速铁路路桥过渡段结构图
日本和德国通常采用级配碎石
或级配砂砾石掺入 ３％ 左右的水泥
变形已成为高速铁路的最大特点。 填筑的处理方法。对于过渡段沿线
无碴轨道有这样的技术特点。 （１） 稳定性好、几何形位能持久保 持、养护维修工作量显著减少； （２） 耐久性好，服务期长； （３） 平顺性 及刚度均匀性好； （４） 自重轻、结 构高度低，可减轻桥梁二期恒载、减 小隧道开挖断面，降低工程总造价；
土质路基 ／ 岩层 与路基上的标准应用相比，钢筋数量最多可减少 ５０％（根据路基情况而定）
９个国家和中国台湾，高速铁路建设 度的高速列车。法国高速铁路和既
呈现出一派蓬勃发展的态势。
有线相互衔接，运输指挥采用分级
高速铁路的类型有 ３ 种。第一， 调度方式，高速列车可以在既有线
既有线客货混运型，最高运行速度 上运行，不允许普通列车在高速铁
２００ｋｍ／ｈ，如俄罗斯、英国等。第二， 路上运行。德国高速铁路与既有线
技术创新成为世界铁路复苏的 重要动力。自 ２０ 世纪中后期，铁路 行业开始复苏。在世界范围内，以信 息技术和高速技术为龙头，带动了 铁路整体技术的迅猛发展，使铁路 这一传统产业面貌焕然一新，铁路 市场竞争能力大大提高。
２ 世界高速铁路概况
２．１ 高速铁路的出现 １９６４ 年 １０ 月 １ 日，世界第一条
橡胶垫层 泡沫聚乙烯 防振 Ｇ 型
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２４０ ２４０
ｔｒａｃｋ ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ
轨枕 Ｂ ３５５．３ Ｗ６０Ｍ 距离 ６ ５ ０ ｍ ｍ
２８００ ２５０９
ＵＩＣ６０ 轨道 轨道扣件系统 ＶＯＳＳＩＯＨ３００
１∶８
ＴＯＲ＝ ± ０．００ －４９３
超高混凝土 横向钢筋 ¿２０，ａ＝６５０
③
始研究新干线路基以来，主要也是
３．路基
１１
１１．纵向排水设施
研究基床表层的设计施工问题。法
国在研究高速铁路路基中发现，轨
图 ３ 法国基床垫层及排水设施结构图
枕下道床加垫层的厚度对防止路基
路基面保护层 防冻层
基床
路堤
１∶２０
ＳＯ ＰＳＳ ＦＳＳ
路堑
底碴层 路基层
基础
未扰动土层
病害的产生有重要作用。当总厚度 超过 ６０ｃｍ 时，线路良好，基床病害 的发生概率很小。为了解决高速铁 路路基病害，德国提出了在路基表 面设置保护层的措施。
中间层
凸槽
弹性支承
混凝土承载层 Ｂ３５ 纵向钢筋 ２０ × ¿２０
桥梁结构
图 ８ ＲＨＥＤＡ－２０００ ¨ 型无碴轨道在桥梁上的断面图
混凝土承载层 Ｂ３５
轨枕 Ｂ ３５５．３ Ｗ６０Ｍ 距离 ６ ５ ０ ｍ ｍ
２８００
ＵＩＣ６０ 轨道 轨道扣件系统 ＴＯＲ＝ ± ０．００ ＶＯＳＳＩＯＨ３００
电缆管道
高速铁路——日本东海道新干线投
第一阶段 １８２５ 年－ ２０ 世纪 ３０ 年代
第二阶段 ２０ 世纪 ４０ 年代后 期 －７０ 年代
第三阶段 ２０ 世纪 ８０ 年代 －
迅速兴起 和发展
衰 退
２０ 世纪初， 总里程达 １２７ 万 ｋｍ １９１６ 年， 美国铁路 ４０．８ 万 ｋｍ １９３１ 年， 中国铁路 １．４ 万 ｋｍ （ 自办铁路仅 ２２４０ｋｍ）
本刊特稿
FEATURES
国外高速铁路建设及发展趋势
王晓刚
１ 世界铁路发展历程与趋势
世界铁路总里程呈不断减少趋 势，目前１３３个国家拥有铁路总里程 约 １１５ 万 ｋｍ。其中，电气化铁路约 ２７ 万 ｋｍ，平均电化率 ２４％。最大的 路网是美国铁路约有 ２３ 万 ｋｍ，其次 是俄罗斯铁路约为 ８．６ 万 ｋｍ。
钻孔桩最大深度 ２ ５ ｍ，直径 ９０ｃｍ
持力层
地基处理方法： 钻孔桩施工
目前，许多国家新建高速铁路的基础 实际运行速度为 ２７０～３００ｋｍ／ｈ； 近 链。在动车组方面，日本采用独立式
设施设计速度定为 ３５０ｋｍ／ｈ。
期设计速度为３５０ｋｍ／ｈ，实际运行速 动力分散型动车组，法国采用铰接
随着高速铁路在全世界的不断 度达 ３００ｋｍ／ｈ 左右。德国的高速铁 式动力集中动车组，德国兼有独立