快速軌道：中國、歐洲和美國高速鐵路的比較

宋尊堯

簡介

高速鐵路有潛力成為最經(jīng)濟和環(huán)保的旅客出行交通方式。在實現(xiàn)的過程中，它通常成為了優(yōu)先的交通方式。這是一種在各個國家都被廣泛使用的技術(shù)，美國早在1960年1月就開始了相關(guān)研究，在有些環(huán)節(jié)比其他國家更成功。在高鐵和交通擁擠的高密度交通量地區(qū)，一個完善的鐵路運輸系統(tǒng)是一種非常理想的運輸方式。在今天這個交通運輸和空氣質(zhì)量問題日益加劇的時代，高鐵被公認(rèn)為是一種合理、方便快捷的替代汽車和飛機的出行方式。高速鐵路在大幅減少大家的出行時間（其速度最高可以達(dá)到450公里/時左右）的同時增大了能源消耗，因此在速度和能源消耗上仍需要權(quán)衡——在大多數(shù)情況下，只需速度超過300公里/時，即可大大縮短高鐵到達(dá)目的地的時間。但盡管如此，這仍然讓旅行者有了一種新的交通工具。高鐵投資需要幾十年的時間才能實現(xiàn)投資回報，但某些國家已經(jīng)可以預(yù)計到其高鐵線開始盈利或已經(jīng)開始盈利。

高鐵網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)看到了高鐵帶來的各種各樣的經(jīng)濟影響，大城市之間的交通已經(jīng)變得更加簡化和快速，帶來了許多大型城市的地理中心和商業(yè)中心地位大大加強。歐洲和亞洲許多人口稠密的大城市都經(jīng)歷了嚴(yán)重的空氣污染和交通擁堵問題，高速鐵路為了規(guī)避這兩個問題，降低了運營的速度，同時也降低了對出行者的運輸速度的吸引力。鐵路網(wǎng)絡(luò)不僅連接了歐洲國家的主要城市，同時涵蓋其他國家和地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)也在增長。在這篇文章中，我們將對各國各種技術(shù)和經(jīng)濟的影響進(jìn)行回顧和比較，以說明高鐵是如何改變?nèi)蚪煌顩r的。

亞洲

圖1顯示了亞洲的高鐵網(wǎng)絡(luò)。日本于1964年首次推出高速鐵路系統(tǒng)，時速約為210公里/時。這一速度即使與其他現(xiàn)代系統(tǒng)相比，在技術(shù)上也被認(rèn)為是適度的，但在1981年之前，它一直是世界范圍內(nèi)高速鐵路所能達(dá)到的最高速度。此外，考慮到長途出行，這也引起了世界各國的關(guān)注，日本的新干線已經(jīng)發(fā)展到1400英里，速度略低于325公里/小時。但新干線在列車下方裝有動力軸，而其他國家則實施了動力驅(qū)動的高速列車。輕量級載重設(shè)計和低維護(hù)成本是新干線技術(shù)的強大優(yōu)勢。新干線的設(shè)計與現(xiàn)代高鐵相同，也使用了分布式牽引，這一設(shè)計提供了更多的動力、更好的附著力、有效地增加了載荷空間，在設(shè)計中設(shè)計了再生的能量循環(huán)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)把轉(zhuǎn)向減速變成了一個能量來源。

高速鐵路（HSR）已成為許多亞洲地區(qū)的一種有效的交通方式。在中國臺灣地區(qū)，高鐵已經(jīng)將許多主要城市和周邊地區(qū)的旅行時間限制在一個小時以內(nèi)，并且將高雄和臺北兩大城市之間的出行時間由之前的4.5小時縮短到了90分鐘，臺灣高鐵是首個采用“建造一操作一轉(zhuǎn)移”模式的大型建筑工程項目。

臺灣高速鐵路（THSR）是一個345公里的鐵路走廊，其最高時速為350公里，其中75%的線路在高架橋梁上運行。臺灣的高鐵系統(tǒng)的投資大約為160億美元。臺灣高速鐵路將制造業(yè)、商業(yè)和政府部門聯(lián)系起來，使這個經(jīng)濟依賴外貿(mào)出口的地區(qū)在其內(nèi)部的各個部門間的運作更加緊密。在這一地區(qū)，城市土地使用的變化隨著交通方式的變化而發(fā)生（例如，以港口為中心的貿(mào)易區(qū)，以車站為中心的貿(mào)易區(qū)）。臺灣高速鐵路技術(shù)主要是進(jìn)口的，主要引進(jìn)日本的新干線，管理系統(tǒng)主要由歐洲的技術(shù)組成。

由于該鐵路位于兩個俯沖帶之間的地質(zhì)頻繁活動區(qū)域，因此實施能夠承受地震活動的設(shè)計是很重要的。斷層穿過高鐵線路，工程各個部分需要特殊設(shè)計及處理。這需要設(shè)計中注意路堤上的特殊高度最低限度和特定的橋梁支撐物應(yīng)具有一定的彈性：由于某些構(gòu)件具有一定的彈性，從而避免了重大的事故和橋梁的損壞。

到目前為止，中國擁有最廣泛的高速鐵路系統(tǒng)。中國鐵路系統(tǒng)由多種不同的技術(shù)組成。中國高鐵HSR（CHSR）網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)從日本、德國和法國引進(jìn)，同時增加了本國的自主創(chuàng)新。上海磁懸浮列車于2003年首次亮相，并由一家德國公司提供技術(shù)，最高時速可以達(dá)到430公里/小時。從武漢到廣州的客運專線技術(shù)是由日本的新干線和德國的冰列車組成的本地組合，但有一些改進(jìn)。

中國在高鐵的研究與設(shè)計過程中，必須克服的障礙包括復(fù)雜多變的地形和多種多樣的不良地質(zhì)災(zāi)害。大范圍的高鐵網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境和大段落的河流區(qū)域建造。中國的三座高鐵橋梁保持著最大跨度、最大寬度和最大容量的紀(jì)錄。同時，中國高鐵隧道的建設(shè)和速度（最高時速350公里）也被公認(rèn)為極致的技術(shù)先例。軌道方面與其他國家使用改裝的既有軌道不同的是，中國高鐵的軌道是一種地面設(shè)計，它可以在不需要減速的隋況下，以最高速度一直保持高速運行，而無需減速。中國高鐵使用無砟軌道，即不使用碎石道碴穩(wěn)定鋼軌，無砟軌道線路也有軌道網(wǎng)；同時軌道采用無縫線路，這一壯舉需要在根據(jù)全國各地的溫度變化情況進(jìn)行探索研究。中國的軌道幾乎都是在德國設(shè)計的混凝土板上設(shè)置的，這樣可以減少高鐵車輪和軌道的磨損。中國制造的列車在世界范圍內(nèi)運行，并且仍然是最快的。

歐洲

圖2顯示了整個歐洲的高鐵網(wǎng)絡(luò)。在歐洲，各國高速鐵路系統(tǒng)從大系統(tǒng)的各個組織環(huán)節(jié)及電力供應(yīng)的方式之間都存在著差異。英格蘭傾向于使用比歐洲其他國家更小的電壓（例如歐洲的其他國家采用1.5千伏，英國的典型的標(biāo)準(zhǔn)是750伏）。同樣的，英國的高鐵通過另一條線路提供電力，而其他歐洲國家高鐵則直接使用電力。歐洲一些老舊的內(nèi)燃機車仍在運行，這也是運行中速度最快的內(nèi)燃機車。在歐洲，各國高速鐵路是互聯(lián)互通的，而歐盟則是沿著鐵路線建設(shè)軌道，這對各國政府都是有益的。這提高了不同國家的高鐵運行標(biāo)準(zhǔn)并使行車安全得到了保障。歐洲的高鐵幾乎完全是在以營利為目的的基礎(chǔ)上運作的，因此，其高鐵并不會利用政府的補貼。英國的鐵路系統(tǒng)原來是由一家政府所有的公司組建，但后來被租給私人財團(tuán)進(jìn)行運營。

法國在20世紀(jì)60年代以125英里/小時的速度開始使用內(nèi)燃機車。隨著20世紀(jì)70年代石油價格的不斷上漲，法國轉(zhuǎn)而使用阿爾斯通建造的電力機車，并使用在新建的巴黎和里昂間的鐵路上。電力機車將近270英里距離的出行時間縮短為兩個小時，這鞏固了乘客的“轉(zhuǎn)乘”方法的可行性。1981年，TGV首次亮相，并成為了首個高鐵，其機車不僅能在其專用的高鐵線路上運行，而且可以在普通的鐵路線路網(wǎng)絡(luò)上運行。在TGV上的列車編組采用每輛機車在兩端編掛一輛車的方式，其中的一些線路可以承載容納量超過1000名乘客的雙層列車。今天，法國的高鐵網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)超過1185英里，以每小時186英里的速度進(jìn)行計算。與德國和日本不同的是，法國的高鐵軌道是用碎石道碴來穩(wěn)定的，用于穩(wěn)定軌道系統(tǒng)。西班牙和韓國也有高速鐵路，主要使用法國的TGV技術(shù)。在法國，超過50%的國內(nèi)出行是由TGV完成的。endprint

德國開始在火車上開發(fā)磁懸?。╩aglev）技術(shù)，同時也在研究傳統(tǒng)的高速鐵路。高昂的成本阻止了磁懸浮成為德國現(xiàn)階段的一個可行選擇，但該技術(shù)已經(jīng)在中國的上海成功地使用，并且計劃在日本進(jìn)行使用。德國的高速鐵路（被稱為“冰列車”）的運行速度有所放緩，但時速仍接近700英里。德國的ICE3系統(tǒng)實現(xiàn)了與新干線相似的能量再生系統(tǒng)。

美國

圖3顯示了美國的高鐵系統(tǒng)的路網(wǎng)規(guī)劃。美國還沒有看到其他國家在高鐵建設(shè)和使用方面的繁榮。美國在高速鐵路方面同樣投入了大量的資金進(jìn)行路網(wǎng)開發(fā)，而美國的高鐵系統(tǒng)主要局限于其東部沿海地區(qū)。一些項目，例如加州的一個項目，從項目提出開始已經(jīng)花費了10年的時間來論證確保投入資金的安全，并且這一論證過程持續(xù)到這個項目本身實際上已經(jīng)開始動工建設(shè)。加利福尼亞項目設(shè)計出了新的高鐵軌道，時速可達(dá)150英里/小時，這在美國的高鐵路網(wǎng)中是獨一無二的。在美國，從波士頓到華盛頓的高鐵線路運行在既有的鐵路路網(wǎng)上，是美國唯一運行的高鐵系統(tǒng)。美國鐵路公司的“鐵路干線”（波士頓至華盛頓特區(qū)）吸引了往返于紐約和華盛頓特區(qū)之間62%的旅客，并與11號區(qū)域的主要機場提供了聯(lián)系。令人驚訝的是東北走廊（NEC）系統(tǒng)仍然是世界上最繁忙的走廊之一，為數(shù)百萬的通勤者和城際旅行者服務(wù)。然而，投資及輸送能力不足和高客流需求之間的矛盾很難恰當(dāng)處理。

區(qū)域優(yōu)勢劣勢經(jīng)濟影響

美國的其他普速鐵路系統(tǒng)也存在，比如美國中西部路網(wǎng)和太平洋西北路網(wǎng)，但它們目前的速度不超過每小時100英里。美國的火車比世界上其他國家的車輛更重，主要是由于人們對發(fā)生事故后的減少傷亡能力感到擔(dān)憂。然而，世界上各種輕型、高速的系統(tǒng)在事故中幾乎沒有人員傷亡，這說明在高鐵系統(tǒng)中，良好的信號系統(tǒng)和安全運輸技術(shù)是達(dá)到整體安全性的關(guān)鍵。

高鐵在美國發(fā)展的主要障礙是資金來源。開發(fā)一個高速、高效、有吸引力的路網(wǎng)需要大量的財力資源。但如果一個鐵路路網(wǎng)不能充分地縮短城市之間的旅行時間，它就無法吸引它所需要的客流。另外，還存在鐵路的各種功能使用與速度提升之間的矛盾等問題，美國的鐵路也被貨運系統(tǒng)所使用，這在其他國家也已經(jīng)成功，但是如果不使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，貨運作業(yè)也會大大限制鐵路的速度和影響安全運輸，這也會導(dǎo)致國家經(jīng)濟上的阻礙。在美國，一個發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)絡(luò)需要建造更多的基礎(chǔ)設(shè)施來滿足運營的需要。

比較

雖然其他國家已經(jīng)投資了幾百億美元來發(fā)展高鐵路網(wǎng)，但美國在他們的高鐵路網(wǎng)上投入的資金相對較少。但這可能仍然會給美國帶來好處，因為美國未來的項目將會利用到先進(jìn)的技術(shù)和更為廣泛的前期研究思路，而其他的衍生項目也會投入到美國自己的高鐵系統(tǒng)中。目前，許多國家在他們的中心城市周圍地區(qū)看到了驚人的帶動效應(yīng)。但在其他原規(guī)模較小的城市周圍，卻沒有像原先希望的那樣大的效應(yīng)。表1顯示了在不同國家的高鐵發(fā)展的優(yōu)缺點。

建設(shè)一個先進(jìn)發(fā)達(dá)的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)，對國家和出行者都是一筆巨大的財富。高鐵繼續(xù)以節(jié)省出行時間，減少排放以增大吸引乘客的可能性與各國城市間的航空系統(tǒng)競爭。不過，在今天這個燃油成本不斷上漲的時代，高速鐵路為許多人提供了一種航空出行的替代方式。隨著歐洲和亞洲的鐵路系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，并繼續(xù)擴大規(guī)模，其他國家也將受益于技術(shù)上的改進(jìn)和研究投資，這些國家正在向這項技術(shù)投入大量資金。雖然美國沒有投入大量資金來建立一個高鐵系統(tǒng)，但它卻可以從其他國家的技術(shù)和成功中獲益。由于高鐵帶來的交通便利、城市道路擁擠、以及高鐵站周圍均存在宜居社區(qū)，因此，未來出行者和通勤者將是高鐵帶來的交通運輸技術(shù)改善的時代中最大的獲益群體。endprint