高速铁路

高速铁路发展概论

一、什么是高速铁路？其技术经济特点？

“主要区间以200km/h以上速度运行的（日本）”；“最高行车速度300km/h（客运专线），250km/h（客货混线）（联合国欧洲经济委员会）”；“最高行车速度200km/h以上（国际铁路联盟）”。

技术经济特点：

1）速度快300km/h（优势距离由100～300 km扩大到200~800km）。2）运能大，列车间隔缩小到3min，20列/h，理论上每小时输送5万人左右，四车道高速公路9600人/h，2跑道机场12000人/h。

3）安全性高，控制设备先进，几乎不发生安全事故。

4）能耗少，高速铁路约是小汽车和飞机每人公里能耗的1/5。

5）占地少，双线高速铁路路基顶宽9.6～14m，70亩/km，4车道高速公路路基顶宽26m，105亩/km。

6）环境污染小。7）舒适度高。8）效益好（经济、社会效益突出）。

二、我国发展高速铁路的必要性和可行性？

1．必要性

1）高速是世界铁路发展的趋势之一，高速铁路代表了旅客运输的发展方向。

目前，拥有高速铁路国家达到12个，进行研究和规划的国家有6个。除我国外，均为发达国家。

2）经济及社会发展的需要

人口增长，城市化水平提高；经济活跃，人际交往频繁，客运增长发展快（2003年，全社会各种运输方式共完成客运量是1980年的4.9倍；到2020年，我国将实现GDP比2000年翻两番，GDP年增长率7.2%。2020年客运需求为2000年的3倍，货运需求为2000年的2倍，客货运年平均增长率分别达到5.5%和3%。）；物质文化生活水平提高，时间价值提高，时间观念增强。

3）能体现可持续发展的战略思想

发展思想：大容量、低能耗、少占地、适应性强的交通运输体系。2．可行性

1）我国客流特点适宜修建高速铁路

客流集中，客流量大，客流行程长三大特点。表现在，人口分布、城市分布、产业布局决定了客流集中。京沪、京广、京沈、哈大、陇海、浙赣；据预测，今后15年内，铁路旅客发送量26亿/年；疆域辽阔，2020年铁路旅客平均运距472km，1000km以上行程旅客70％乘火车。2）现代科学技术作为保障

发展高速铁路，在线路、机车车辆和行车控制方面需要先进的理论和技术作为保障。

在列车与线路相互作用方面，机车车辆方面，轨道方面，行车控制技术方面，动力技术方面，环境方面，应有一定的技术储备。

3）国家财力的保证

高速铁路耗资巨大，其投资额在全社会固定资产投资总额中占有一定的份量，对国家财政综合平衡将产生重大影响，只有国民经济增

长到一定程度，高速铁路的投资在全社会固定资产投资中所占的比重不会导致国家对其他影响国计民生的投资项目安排失衡，才是修建高速铁路的合理时机。3年投资9000亿。

发展高速铁路与国家的社会、经济、技术发展情况有关。目前不少国家都在发展或计划发展高速铁路，但其背景条件不同，发展方向和发展进程也不同。如德国、法国等欧洲国家国土面积不大，旅客平均旅行距离适中，高速铁路在与航空的竞争中能占优势，小汽车的过度发展己引起停车困难、环境污染等一系列社会和环境问题，故高速铁路发展较快；日本国土小，人口密集，拥挤的土地上容不下太多的公路和大量客流产生的小汽车流。加上其城市密集，旅客平均旅程短，航空旅行费用高，而时间节省不明显，故高速铁路的发展获得了巨大的成功；美国国土面积大，旅客平均旅程较长，高速铁路的旅行时间比航空旅行偏长，同时经济发达程度高，绝大部分长途旅客对航空旅行费用的承受能力较强，故尽管其科技实力和经济能力足以发展高速铁路，但因潜在的市场环境不乐观面对发展高速铁路不甚积极；前苏联、印度等大国，虽然人口数量多，航空客运能力弱，存在对高速铁路的客观需求，但因经济发展水平不够高而力不从心，且旅客对高速铁路旅行费用的承受能力不强，故高速铁路的发展计划进展缓慢。三、高速铁路主要技术要求

1．高速铁路对线路设计标准的要求

(1)曲线半径

曲线半径对高速列车的速度、舒适和安全均具有重大的影响。反映旅客舒适度的末被平衡离心加速度、反映列车运行安全的脱轨系数及减载率等指标均受曲线半径的影响。在规定的舒适和安全标准下，曲线半径是影响列车运行速度的主要因素。高速铁路的最小曲线半径一般在3000m以上（京沪客专最小曲线半径7000m）。由于较大的曲线半径难以适应地形变化，不利于绕避天然障碍和人工建筑物，因而不可避免会导致较大的土石方工程、桥隧工程和拆迁工程，从面导致土建工程费用增加。

在不影响列车正常运行的前提下，在高速列车必停的大站前后，可以根据列车实际可能的运行速度，采用半径小于区间最小半径的曲线。这种结合实际的方法可以有效地降低高速铁路的造价。因为在高速列车必停的大城镇，人工建筑物较密集，拆迁工程量较大，采用较小的曲线半径可以有效地避开障碍，同时也有利于线路顺利地引入车站，从而显著地降低工程造价，改善高速铁路的建设效果。

(2)线间距

为减少会车的时间损失，提高旅行速度，高速铁路一般都考虑修建双线。高速铁路上列车密度大、速度高，会车时会产生较大的侧向风压，若线间距太小，有可能危及旅客及行车安全。根据国外资料，高速铁路的线间距应保证行驶中车体摆动后列车外廓净间距为0.7—1.4m (随运行速度增大而增大)。由于线间距的大小将影响土建工程造价(根据铁四院实际定线资料，线间距每增加0．2m，每公里造价增

加l00万元左右)，因此，合理确定高速铁路线间距非常重要。武广客运专线线间距为5.1m。京沪客运专线线间距5.0m。

(3)缓和曲线

缓和曲线的作用是实现列车在直线运行状态与圆曲线运行状态

之间的过渡。为了保证这个过程中列车运行的安全性和旅客的舒适性，缓和曲线的设置应能保证脱轨系数、减载率、未被平衡离心加速度的变化率、超高时变率等列车动力学指标均不超过相应的标准。在高速情况下，列车与线路的动力作用较大，实现直、曲线运动过渡的时间较短。因此，高速铁路需要有利于减轻轮轨动力作用的缓和曲线线型(包括平、纵面线型和超高线型)和更长的缓和曲线长度。目前被推荐的线型有半波正弦、七次四项式、三次抛物线改型(将直线型超高顺坡的起、终点圆顺化)等。还应考虑便于铺设和养护维修的因素。2．高速铁路对路基、轨道、桥梁、隧道和站场设计的要求在高速条件下，线路受到较高频率的动荷载作用。列车运行速度越高，动力响应越大，对轨道的损伤和路基的变形越大。反过来，轨道的损伤和路基的变形又会导致更大的列车运行不平稳，产生更大的动力响应。如果路基和轨道在列车运行荷载下的空间位置和轨项表面状况不能保持稳定．必造成恶性循环，最后导致线路结构的彻底失效。

线路结构的失效来自两种可能性：一是钢轨在高频动荷载作用下发生轨头磨耗、空间位置移位以及疲劳折断；二是路基变形过大，传递至轨顶，引起线路位置的空间不平顺，导致高速列车运行时过大的动力响应，造成变形和动力响应的恶性循环。