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1、世界高速鐵路現狀與發展1 高速鐵路的定義界定高速鐵路有以下幾種標準: 1970年日本政府第71號法令中的定義為:列車在主要區間能以200km/h以上速度運行的干線鐵路。 1985年歐洲委員會將高速鐵路的最高速度規定為:客運專線300km/h,客貨混運線250km/h。 uic提出的高速鐵路的定義是:最高速度至少應達到250km/h的專線,或最高速度達到200km/h的既有線。1964年日本東海道新干線開通,這是一條客運專線,線路設計允許最高速度240km/h,列車實際運行最高速度210km/h。按照日本的定義,這是一條高速鐵路,也是日本及世界第一條高速鐵路。東海道新干線通車以后,在夜間停運做線

2、路養護的情況下,東京與新大阪之間日均客流量達30萬人,年運量穩定在1.2億人左右。加上后來幾年陸續建成的山陽、東北、上越新干線,四條新干線共長1900多公里,約占日本國鐵(jr)鐵路總里程9%,完成了30%的鐵路總旅客周轉量,在經濟和社會方面取得明顯效益。從此以后,這種新型的鐵路形式在世界各地,尤其是在歐洲和日本飛速發展。20世紀60年代后期,歐洲的法國、德國、意大利等國家借鑒日本經驗,分別開始研究高速鐵路問題,并于70年代初開始建設高速鐵路。80年代初陸續建成各自早期的高速鐵路。2 各個國家和地區的高速鐵路與高速列車下面按國別介紹高速鐵路和高速列車的現狀及其發展情況。2.1 日本2.1.1

3、日本高速鐵路現狀從日本(也是全世界)第一條高速鐵路東海道新干線于1964年建成算起,日本的高速鐵路已經走過了將近40年的歷史。日本高速鐵路的建設可以劃分為三個階段:第一階段(19641975年),在人口稠密的地區修建高速鐵路,如東海道新干線和山陽新干線等。第二階段(19831985年),以開發沿線地區經濟為目的,在人口較少的地區修建東北和上越新干線。高速鐵路的功能從簡單的緩解運輸緊張發展到拉動國民經濟的階段,并初步形成新干線網。第三階段(1990年到現在),高速鐵路建設以滿足舒適、快捷、安全、節能、環保和低噪聲要求為目的,在均衡開發國土和可持續發展方面發揮積極作用。在這個階段,不僅要提高既有線

4、和新干線的速度,還要通過建設隧道和大橋,用鐵路網把四島連接起來,形成由既有線和新干線組成的高速鐵路網。到2002年12月,隨著日本東北新干線上盛岡-八戶97km長的延長線的建成,目前日本高速鐵路網的規模已經達到2051.4km,雄居世界第一。目前,日本已經建設成5條主要的新干線,它們組成日本的高速鐵路網。表1 日本運營中的高速鐵路線路名稱起訖地點長度(km)最高速度(km/h)開始建設時間完成時間東海道新干線東京新大阪515.42701959.41964.7山陽新干線新大阪博多5543001967.31974.8東北新干線東京盛岡八戶5942751971.111991.6(盛岡八戶2002.1

5、2)上越新干線東京新瀉2702751975.111982.11北陸新干線高崎長野11826019891997.10 表2 日本新干線的主要幾何參數 線路最小曲線半徑(m)最大坡度線間距(m)東海道新干線2500154.20山陽新干線4000154.30東北新干線4000154.30上越新干線4000154.30日本的既有線都是窄軌鐵路,而新干線是準軌鐵路。為了實現新干線與既有線之間的直通運行,日本對一些既有線進行改造,改為準軌鐵路或增加一條第三軌,成為準軌鐵路。這些鐵路允許速度不高,僅130-140km/h,不屬于高速鐵路范疇。但是在日本稱為迷你(mini)新干線,例如秋田和山形新干線。2.1

6、.2 日本正在建設中的高速鐵路日本正在建設中的高速鐵路總長度約500余公里,包括:(1)東北新干線盛岡青森延長線的八戶到青森段,長82km。1998年開工,預定2013年全部完工。(2)北陸新干線的長野富山段,長度170km。計劃于2015年前后完工。(3)九州新干線,伯方島鹿兒島,長度257km。第1期工程從八代鹿兒島,長127km,正在建設中,將于2003年完工。伯方島八代段長130km,于1998年開工,計劃于2013年完工。2.1.3 日本規劃中的高速鐵路日本計劃中準備要建設的新干線總長度約885km。包括:(1)北海道新干線,由青森到扎幌,長度360km。 (2)北陸新干線中剩下的三

7、段:上越絲魚川(41km);魚津富山石動(69km);金津敦賀大阪(254km)。(3)九州新干線的長崎福岡(119km);福岡船小屋(42km)。從長遠規劃來看,日本還要建設12條高速鐵路,總長約3510km。圖 1 日本高速鐵路網(2001年)日本高速鐵路成就輝煌,從1964年第一條高速鐵路東海道新干線正式通車運營以來,日本高速鐵路沒有發生一起由于高速鐵路的行車而造成的重大人身傷亡事故。新干線成為支持日本經濟起飛的重要基礎設施,被譽為“經濟起飛的脊梁骨”。尤其是東海道新干線,它通車運營以后,從航空運輸業吸引了大量客流,甚至東京大阪之間的飛機航班不得不縮減。該線運輸成本只有飛機的1/5,正式

8、投入運營僅7年,就收回全部投資。2000年,東海道新干線的旅客發送量達1.28億人次,營業收入達9140億日元(86.21億美元),獲得了巨大的社會和經濟效益。東海道新干線可以算是世界上運營最成功的一條高速鐵路。2.1.4 日本運營中的高速列車目前,日本運行的高速列車共有11種,是高速列車種類最多的國家。從表3可以看出,日本高速列車的特點是全部為動力分散型,即整個列車全部是動車(如0系和500系),或者一半或一半以上的車輛是動車(如300系和700系)。由于動軸多,列車總功率都很大,牽引力大、粘著性能好,所以列車的啟動、加速快,制動性能也好,制動距離短。適合車站較多,起停頻繁的線路。此外,列車

9、定員也很多。動力分散形式還有個優點是列車的最大軸重較輕,日本的高速列車的最大軸重可以做到僅11t左右,這樣對線路、橋梁的破壞作用較小。動力分散形式的缺點是車輛結構較復雜,維修較麻煩,客車內噪聲較大。表3 日本的高速列車列車型號最高速度(km/h)總功率(kw)長度(m)定員(人)編組形式開始運營年份0系21011840400.3134016動1964100系22012960402.1132112動4拖1985200系27511040400.314動2拖300系27012000402.1132310動6拖400系2405040148.73796動1拖1992500系300182404041324

10、16動1997700系28513200404.7132312動4拖e1系2409840302.712356動6拖e2系2757200201.46306動2拖1997e3系2754800107.72704動1拖e4系2406720200.18174動4拖19970系和100系等高速列車是日本的第一代高速列車,采用直流傳動,其他指標也比較落后,正在逐漸淘汰。300系可以算是第二代的高速列車,而500系、700系等是第三代最新的高速列車。500系列車是目前日本鐵路上運行速度最高的高速列車,運營速度可以達到300km/h。而700系列車是日本目前最先進的高速列車,也是世界上第一種采用igbt變流器的高

11、速列車。我國臺灣高速鐵路所用的高速列車就是以700系為藍本而引進的技術。圖 2 日本500系高速列車圖3 日本700系高速列車2.2 法國法國鐵路在歷史上對高速行車一直是情有獨鐘,并且還占有相當明顯的優勢。據統計,從1890年到1990年的一百年間,世界鐵路共創造了17次鐵路行車最高記錄,其中有9次是由法國鐵路創造和保持的。1955年,法國利用普通的電力機車牽引一節客車和一節試驗車所創造的331km/h當時世界記錄,直到20世紀70 年代才由它自己的tgv-01試驗型電動車組以380km/h的速度打破。法國鐵路于1990年5月用tgv大西洋電動車組所創造的515.3km/h的世界記錄一直保持至

12、今,無人能望其項背。法國tgv大西洋高速列車的300km/h運營速度也長期保持了世界最高運營速度的記錄。在國際市場上,法國tgv系列列車也是最成功的,西班牙、韓國等都引進了tgv技術。2.2.1 法國運營中的高速鐵路20 世紀60年代,法國巴黎里昂既有鐵路線的客貨運量已經飽和,急需修建一條新線。自1967年起, 法國國營鐵路公司就開始著手研究高速鐵路的有關概念及其定義。1970年,在建議修建巴黎里昂東南線這條新線時, 這些思路具體化為以下的三條原則:高速鐵路新線客運專用;高速鐵路新線與既有鐵路網兼容;多車次少中轉的運營系統。1976年和1978年,東南線分別從南段和北段開始施工,并分別于198

13、1年9月和1983年9月竣工通車。東南線從巴黎到里昂全長417km, 其中新建線為389km,通車后最高行車速度為270km/h。由于設計原則定位在與既有鐵路網兼容這一點,東南線建成以后,tgv所承擔的高速客運是一個逐步發展和延伸的過程。高速列車不但可以進入城市中心, 而且可以逐步擴大其通行區域。東南線的高速新線建成以后,法國國營鐵路公司通過對舊線的改造,使得tgv不斷地向東南方向延伸,擴大了高速鐵路的服務范圍。在東南方向的路網結構上,東南線高速新線長度僅為417km,向阿爾卑斯山延長線37km,但高速列車通行網絡已經達到2700km。tgv巴黎東南線通車后,以后幾年,法國接著修建了tgv大西

14、洋線、tgv北方線和tgv地中海線等高速線。表4 法國運營中的高速鐵路線路名稱起訖地點長度(km)最高速度(km/h)通車時間tgv巴黎東南線巴黎里昂4272701981/1983tgv大西洋線巴黎勒芒/圖爾282330*1989/1990tgv東南延長線里昂瓦朗斯117330/350*1994tgv北方線巴黎里爾加萊/比法邊境350330*1993tgv巴黎聯絡線1041995tgv里昂聯絡線382701992tgv地中海線瓦朗斯-馬賽250330*2001注:* 列車實際最高運營速度300km/h*以梅希耶隧道為界,北段最高速度為330km/h,南段為350km/h。 表5 法國高速鐵路的

15、主要幾何參數線路最小曲線半徑(m)最大坡度線間距(m)tgv巴黎-東南線4000(3200)354.20tgv大西洋線4000(3200)254.20tgv-地中海線700035tgv東部線7200 (括號中數字為困難區段的參數)目前,法國運營中的高速鐵路新線總長為1568km。除此之外,法國還有經過改造運營速度可以達到或超過200km/h的既有線近約400km。因此,法國目前共有高速鐵路線約2000公里。需要指出的是,為了擴大高速列車的服務范圍以吸引客流,tgv高速列車不但在高速鐵路新線上行駛,還行駛到既有線上,包括經過改造、允許速度達到和超過200km/h以及未經改造、允許速度低于200k

16、m/h的既有線。新線加上這些既有線統稱tgv線路,總長約7000km。2002年前5個月,tgv運輸運量占法國國營鐵路總運量的63%之多。tgv東南線的高速鐵路自1981年投入商業運營以來,運量增長了90%。到1996年底,該線完成了2.6億多人次的客運量。1984年,tgv東南高速鐵路完全開通的第一年,經營結果即出現盈余。1991年,高速線客運收入為50億法郎,純利潤高達19.44億法郎。該年年底,東南線經營的財政收入償還了包括高速列車購置費用的全部債務。tgv大西洋高速線完全開通的第一年(1991年)經營也獲利,當年的客運收入為36.52億法郎,純利潤達到7.94億法郎。自1989年部分線

17、路開通以來,客運量持續增長。根據1996年統計,客運量比開通時增長了30%,該線路共完成客運量達到1.38億人次。截止到2000年,東南和大西洋兩條tgv線路運營收入的贏余,已經全部償還了這兩條線路的建設和車輛購置費用。在鐵路運輸,特別是鐵路客運方面非常不景氣的歐洲,這是非常難能可貴的。tgv北方高速線的開通具有很重要的政治意義。這條線路是涉及五個國家(法國、英國、比利時、荷蘭和德國),連接巴黎倫敦布魯塞爾阿姆斯特丹科隆的法國境內重要通道,運量成倍增長,經濟效益顯著。里爾大約有20萬平方米的建筑面積已經被開發用作各種服務設施、辦公及商業區等。由于里爾的特殊地位,這些建筑設施為來自歐洲其他國家和

18、地區的旅客中轉換乘提供服務。正是由于高速鐵路,使得處于里爾附近的夕陽工業地帶正在逐漸地變成新興產業地區,高速鐵路為這個地區帶來了顯著的社會經濟效益。高速列車運營線路的開通以及所帶來的效應,改變了鐵路公司干線長途旅客運輸的結構,sncf利用20%的線路、25%的車輛裝備開行高速列車,即獲得了52%的營業收入,tgv已成為法國鐵路運輸業的主要經濟支柱。tgv帶來的發展機會是明顯的,每投資10億法朗,即創造出3500個就業機會。除此以外,由于高速鐵路縮短了旅行時間,從而為人們創造了新的動態觀念,使人們可以重新對周圍的環境與地域概念進行設計,距離將不再以公里計算,而是以時間計算。2.2.2 法國建設中

19、的高速鐵路1989年時,法國鐵路制定長遠發展規劃,要在今后20年內把高速鐵路新線擴大到4800km,高速列車的通車里程達到11000km。計劃包括16個項目,有的項目目前已經完成。總投資達540億法郎(1994年價格),其中基礎設施投資200億法郎,機車車輛340億法郎。 圖4 法國高速鐵路網(2001年)目前,法國正在建設中的高速鐵路新線總長約1900km,主要包括:(1)tgv東部線,從巴黎到法國東部的斯特拉斯堡,全長450km,設計最高速度350km/h,計劃于2006年通車。(2)tgv阿基坦線,從圖爾到波爾多,全長361km,計劃2005年通車。遠期將與西班牙高速鐵路接軌。(3)tg

20、v萊因河羅訥河線,長度425km,目的是把tgv東歐線與tgv巴黎東南線連接起來,并且通向瑞士/法國邊境,把里昂與斯特拉斯堡連接起來。(4)從里昂通向意大利都靈,長度為250km的高速線。計劃于2005年完工。(5)從蒙彼利埃到巴賽羅那的高速線,長度340km。計劃2005年完工。另外,已列入規劃,將來計劃要修建的高速鐵路線總共還有10條左右。2.2.3 法國運營中的高速列車法國運營中的高速列車主要有5種(見表6),其中tgv-p為第1代高速列車,tgv-a, tgv-r,eurostar等是第2代列車,tgv-d雙層列車是第3代列車。表6 法國鐵路運營中的高速列車型號功率(kw)最高速度(k

21、m/h)編組長度(m)定員(人)開始運營時間tgv-p65002702動8拖3681981tgv-a88003002動10拖237.64851989tgv-r88003002動8拖200.23771993tgv-d88003002動8拖200.25451996eurostar122003002動18拖393.77941994 圖5 法國第3代高速列車tgv-d雙層高速列車另外,法國阿爾斯通公司與法國鐵路合作正在研制、開發一種新的第4代高速列車,這將是第一列采用鉸接式轉向架的動力分散式高速列車。agv放棄了tgv系列高速列車傳統的交流同步傳動技術,而采用符合世界潮流的交流異步傳動技術,變流器則采

22、用比gto更先進的igbt半導體變流器。 agv的主要參數是:最高速度350km/h;列車功率7600kw;列車總重 336t;最大軸重17t;列車定員359人。法國鐵路運營中的高速列車都是采用動力集中方式的,與動力分散形式相比,這種方式的列車的最大軸重較大,客車的結構相對比較簡單,技術上也相對比較容易制造。法國高速列車的一個特點是全部采用鉸接式轉向架,即相鄰的兩節車輛共用一個轉向架,兩節車廂在轉向架上連接。這種連接方式的優點是列車的整體性較好。曾經有一列高速列車在運行中脫軌,但是沒有發生顛覆事故,這與絞接式車體連接方式有很大關系。另外,鉸接連接方式的列車轉向架數量較少,因而列車總重較輕。但是

23、因為軸數也少,所以平均軸重較重。采取鉸接方式,列車解編比較麻煩。法國高速列車的另外一個特點是,除第一代tgv-p高速列車采用傳統的直流牽引電動機外,其他高速列車都采用交流無換向器同步電動機作為牽引電動機。與直流電動機相比,這種電動機功率大,重量輕。與交流異步電動機相比,它的控制電路相對比較簡單。在高速列車的國際市場上,法國的高速列車是最成功的。西班牙、韓國高速鐵路的高速列車都是引進法國tgv高速列車的技術。澳大利亞曾經計劃建設的高速鐵路原定也要引進法國tgv技術。據分析其主要原因是法國的tgv大西洋高速列車早在1989年就達到515.3km/h這個驚人的世界鐵路速度記錄,并在世界上最早實現了3

24、00km/h的運營速度。而其競爭對手,日本的高速鐵路雖然誕生最早,但是其高速列車中唯一運營速度能夠達到300km/h的是500系,1996年才正式投入運營。另外一個競爭對手,德國ice高速列車直到1991年才投入運營,并且其最高設計速度為280km/h,實際運營速度僅250km/h。因此,法國tgv系列高速列車搶得了先機。另外,tgv高速列車比較早就開始批量生產,成本也較低。2.3 德國德國鐵路也有高速行車的傳統。早在1903年,德國鐵路一輛電動車就曾經在試驗中達到 210km/h的速度。到20世紀60年代,德國旅客列車的最高速度普遍達到160km/h,有些列車甚至達到200km/h。德國鐵路

25、工業比較發達,技術先進。早在20世紀60年代,就開始研究先進的交-直-交電傳動方式,并在70年代研究成功,并試制成采用交-直-交電傳動的電力機車和內燃機車。德國鐵路和德國聯邦政府還一直重視輪軌動力學方面的理論研究,從20 世紀70年代起就開始從事這方面的研究和試驗,為后來開發高速列車奠定了基礎。2.3.1 德國運營中的高速鐵路1971年,德國開工建設第一條高速鐵路新線漢諾威維爾茨堡高速線(327km),之后又開始修建第二條高速新線曼海姆斯圖加特高速線(99km)。這二條高速新線于1991年同時通車運營。1998年,264km的柏林漢諾威和180km長的科隆萊因/美因(法蘭克福)高速線建成通車。

26、這樣,德國高速鐵路總長目前達到900km左右。與日本和法國的高速鐵路不同,德國高速鐵路是按客貨車混跑的原則而設計的。德國高速鐵路新線的幾何參數如下:最小曲線半徑:7000(5100)m最大坡度:12.5(科隆-法蘭克福/美因線為40)線間距:4.504.70m設計速度:280300km/h除了近900km設計速度280-300km/h的高速新線外,德國還有約700km 最高允許速度達到200km/h的經過改造的既有線。因此,德國的高速鐵路包括新線和速度達到200km/h的既有線,總長1570km左右。這里需要指出的是,與法國一樣,ice高速列車不但在高速新線上行駛,也在經改造的和未經改造的既有

27、線上行駛(速度達到或未達到200km/h),這些行駛ice高速列車的線路都可以稱做ice線路,總長達3200km。表7 德國運營中的高速鐵路線 路長度(km)開始運營時間最高速度(km/h)開行列車漢諾威維爾茨堡3271991280ice1,ice2曼海姆斯圖加特991991280ice1柏林漢諾威2641998280ice1,ice2科隆萊因/美因(法蘭克福)1802002300ice32.3.2 德國建設中的高速鐵路德國目前正在建設的高速鐵路線共有600多km(見表8)。另外,德國鐵路遠景規劃還要建設三條高速新線,長度約200km。德國高速鐵路網見圖6。表8 德國建設中的高速鐵路線路長度(

28、 km)計劃開通時間紐倫堡-因戈爾施塔特902004卡爾斯魯厄-奧芬堡702005萊比錫-里希特費爾1902005漢堡-柏林(改造線)2862005 圖6 德國高速鐵路網 2.3.3 德國運營中的高速列車如同法國鐵路的高速列車都是tgv系列一樣,德國鐵路的高速列車都是ice系列。ice試驗型列車誕生于1985年,曾經于1988年5月達到406.9km/h的試驗速度,是世界鐵路上首次突破400km/h速度的高速列車。1989年12月,又以480km/h的速度打破了法國tgv高速列車當時創造的世界列車最高速度記錄。ice1高速列車于1991年正式投入運營。由于德國早在20世紀60年代就開始研制開發

29、新型的三相交流異步傳動技術,并在20世紀70年代研究成功,在交流異步傳動方面具有技術優勢。ice系列列車一開始就都采用了這種先進的傳動技術。第一代ice1和第二代ice2都采用了動力集中方式,它們的最高設計速度都是280km/h,但是實際運營中考慮到環境保護(主要是噪聲)的需要,速度都限制在250km/h。只有當列車晚點需要趕點時,才把速度提高到280km/h。第三代ice3高速列車則改為動力分散型式,最高運營速度也提高到330km/h。ice3于2000年春季在漢諾威世界博覽會上開始商業運行。同年11月,開始在法蘭克福科隆阿姆斯特丹線上進行商業運行。科隆法蘭克福/美因線通車后,ice3也在該

30、線上運營。德國高速列車主要技術參數見表9。圖7 德國ice3 高速列車表9 德國高速列車主要參數列車名稱功率(kw)最高速度(km/h)編組定員(人)開始運營時間ice196002802動12/14拖669/7591991ice248002801動7拖3931997ice380003304動4拖40420002.4 意大利2.4.1 意大利運營中的高速鐵路意大利是歐洲最早建設高速鐵路的國家之一,早在20 世紀60年代就研究修建高速鐵路。1970年正式開工建設羅馬佛羅倫薩(direttissima)高速鐵路,長度262km,設計速度250km/h。雖然長度不算很長,但由于種種原因(例如政府更替太

31、頻繁,建設資金經常不到位,環境保護者反對的呼聲強烈等),一直拖到1992年才全部完工正式通車,整整花費22年時間,成了典型的胡子工程。目前,意大利運營中的高速鐵路就此一條。羅馬佛羅倫薩高速鐵路的主要幾何參數:最小曲線半徑: 3000m最大坡度: 8 (困難區段可以增加到8.5)線間距: 4.00 4.30m由于這條線路是在20世紀60年代開始設計,是歐洲第一條高速鐵路,世界上也只有日本的東海道新干線可以借鑒。而東海道新干線的設計標準也不高,線路設計速度只有240km/h(列車實際運營速度只有210km/h)。所以羅馬佛羅倫薩高速鐵路的技術標準不高,允許最高速度只有250km/h。目前正在改造之

32、中,要把最高速度提高到300km/h,與第二代高速鐵路匹配。2.4.2 意大利建設中和計劃中的高速鐵路1986年,意大利鐵路制定高速鐵路發展規劃,要把從米蘭到那不勒斯的南北大干線和從都靈到威尼斯的東西大干線建設成高速鐵路,再加上米蘭到熱那亞的高速鐵路,共建成總長超過1200km的高速鐵路網。意大利政府于20世紀90年代初批準了這個規劃。為了規劃的實施,意大利鐵路專門成立了高速鐵路公司(tav)。政府同意提供高速鐵路建設資金的40%(其余由tav公司自行設法籌集),批準建設以下高速鐵路,見表10。如果把已經建成的羅馬-佛羅倫薩高速鐵路稱為第一代高速鐵路,那么這些高速鐵路可以稱為第二代高速鐵路。表

33、10 意大利正在建設和計劃要建設的第二代高速鐵路線 路長度(km)開工時間計劃完成時間羅馬那不勒斯線20419942003佛羅倫薩博洛尼亞線9219962007博洛尼亞米蘭蘭都靈線12520012006米蘭維羅納線1482000年批準帕多瓦威尼斯線2000年批準米蘭熱那亞線已制定計劃除個別區段外,這些建設中和計劃要建設的高速鐵路的設計允許最高速度都是300km/h,總長度約1130km。這樣,到2015年前后,當所有的高速鐵路線都建成以后,意大利高速鐵路網總的規模可以達到近1400km。意大利第二代高速鐵路的主要幾何參數:最小曲線半徑: 7000m(困難區段可以到54

34、50m)最大坡度: 18線間距: 5.0m意大利第二代高速鐵路為客貨混運型,高速旅客列車的最高速度可以達到300km/h,貨物列車速度可以達到160km/h,線路允許軸重為18t。圖8 意大利高速鐵路網(2002年)2.4.3 意大利運營中的高速列車(1)pendolino擺式列車20世紀60年代中期,英國、法國、德國、意大利、瑞典、加拿大等國先后開始研究擺式列車技術。目的是不對線路設施進行重大改造,而僅對機車車輛進行改造,以提高列車行車速度,以期大幅度降低改造費用。擺式列車的原理是列車在通過曲線區段時,車體自動向曲線內側傾斜,以補償一部分欠超高,減少乘客的不舒適度,從而可以提高列車通過曲線的

35、速度,進而提高列車的旅行速度。在曲線區段越多的線路上,擺式列車的提速效果越好。根據車體傾擺原理的不同,擺式列車有主動式和被動式兩種。主動式是通過安裝在頭車前轉向架上的傳感器發出即將進入曲線區段的信號,車載計算機進行計算、處理控制液壓或電動機構使車體傾斜。而被動式擺式車體則是使車體的擺動支點遠遠高于其重心,因而列車通過曲線時,車體下部向外擺,而上部則向內擺。主動式擺式車體技術較復雜,但是提速效果較好,可以提高曲線通過速度30%以上,因此列車的平均旅行速度能得到提高。由于技術難度較大,英國、法國、德國等紛紛放棄這項研究。而意大利、瑞典、加拿大、西班牙等國終于獲得成功。主動式擺式列車以意大利的pen

36、dolino(etr 450、etr 460等)、瑞典的x2000為代表。被動式以西班牙的talgo pendular為代表。意大利經過十多年努力,于1975年試制出第一列etr401列車意大利第一代pendolino擺式列車。經線路試驗,提速效果不錯。德國、芬蘭、捷克、波蘭等歐洲國家,都紛紛引進意大利的pendolino技術。1988年,第二代pendolinoetr450投入使用,這是第一種正式生產的擺式列車。1994年,第三代pendolinoetr460投入運營,它采用了gto控制的交流異步電傳動技術。 圖9 正在通過彎道的etr 460擺式列車etr460的主要技術參數:最高速度:

37、250km/h功率: 6000kw編組形式: 6動3拖列車長度: 236.6m定員: 458人這兩種擺式列車在意大利的干線鐵路,包括羅馬佛羅倫薩高速鐵路線上開行,行車速度可以達到250km/h。意大利pendolino擺式列車在速度200km/h以上的國際擺式列車市場上,占據了70%的份額,德國、芬蘭、瑞士、法國、西班牙、美國、英國都引進了這種列車。此外,意大利還生產了用于國際運輸的etr470和etr480擺式列車。 (2)etr 500高速列車20世紀80年代中期,意大利在決定建設t字形高速鐵路網的同時,開始研制在高速專線上行駛、最高速度可以達到300km/h的非擺式車體的高速列車。經過近

38、十年努力,1995年第一列etr 500高速列車試制成功并投入使用。與德國的ice高速列車一樣,etr 500采用了gto控制的交流異步電傳動技術和普通的車鉤連接技術、動力集中編組形式、客車采用鋁合金車體結構。etr 500最高設計速度300km/h,試驗速度達到了319km/h。由于意大利既有的高速鐵路羅馬-佛羅倫薩線的最高允許速度只有250km/h,所以,etr500目前在運營中最高速度只達到250km/h。目前,意大利鐵路的etr500、etr 460和etr470等列車,提供了被冠以“意大利歐洲之星(eurostar italia)”這個品牌的優質優價服務。圖10 意大利etr 500

39、高速列車etr500的主要技術參數:列車功率: 8800kw最高速度: 300km/h編組形式: 2動11/14拖列車長度: 327.6m/404m定員: 594人etr500的技術指標不算低,但因為它問世較晚,又沒有很多機會在實踐中經受考驗,所以,到目前為止在國際市場上還沒有打開局面。2.5 西班牙2.5.1 西班牙運營中的高速鐵路西班牙的鐵路工業技術水平在西歐國家中不算太出眾。1984年,國際展覽局決定1992年的世界博覽會在西班牙的塞維利亞舉行。西班牙即計劃要建設首都馬德里到塞維利亞的高速鐵路。1987年正式動工,1991年底建成。1992年4月隨塞維利亞世博會開幕而通車。這條高速鐵路長

40、度為417km,采用標準軌距(西班牙既有鐵路都是寬軌鐵路),按高中速列車混跑、客貨車混運的原則設計,主要開行ave高速列車(速度300km/h)和talgo200擺式列車(速度160/200km/h )以及少量140km/h的貨物列車。馬德里塞維利亞高速鐵路的主要幾何參數:最小曲線半徑: 4000m(困難區段可以為3250m)最大坡度: 12.5線間距: 4.30m馬德里塞維利亞高速鐵路的造價是730萬美元/公里,是20世紀80年代歐洲造價最低的高速鐵路(法國tgv大西洋鐵路是850萬美元/ 公里,德國兩條高速鐵路高達2770萬美元/公里)。為了最大程度地提高服務質量,以吸引客流。自1994年

41、9月11日起,西班牙國家鐵路公司(renfe)決定實行延誤補償的承諾只要是因公司原因造成ave高速列車延誤超過5分鐘,將票價的全部金額返還給乘客。這一措施是為保證ave列車的正點率而制定的。ave列車自1992年4月投入運營以來,其準時率已達99%。1997年上半年,馬德里塞維利亞運行的5671列高速列車,準時率達到99.51%(以3分鐘誤差范圍為界)。因此,這條高速鐵路吸引了很多客流。19941997年期間,高速鐵路的運輸量增長了22.6%,而同期其他運輸方式的增長僅為10.7%。這一期間,ave、talgo200列車旅客運輸量的年平均增長率達到了7%。1996年,高速鐵路運量占renfe長

42、途旅客運量21%的份額,1997年占renfe旅客總運量9%的份額。1997年起(正式運營僅5年),馬德里塞維利亞高速鐵路開始盈利,比計劃整整提前1年,獲得了很好的社會和經濟效益。為此,西班牙國營鐵路獲得了1998年歐洲質量管理基金優秀獎。2.5.2 西班牙建設和計劃中的高速鐵路1994年,西班牙又決定修建第二條高速鐵路馬德里巴塞羅那高速鐵路。1995年正式動工,目前正在建設中。同時,巴塞羅那巴倫西亞阿利坎特高速鐵路也在建設中。2000年,西班牙政府制訂了2002-2007年國家交通運輸基礎設施規劃。政府提出了關于鐵路建設的指導性意見,即建設高速鐵路網,對現有路網進行改造并完成地區鐵路網建設。

43、根據這一指導性意見,西班牙國家鐵路公司renfe、路網公司(gif)會同西班牙公共事務及運輸部,制訂了2000-2007年西班牙國家鐵路建設投資規劃。規劃要達到的目標是縮短乘客旅行時間,具體目標如下:從首都馬德里到任何其他省會城市的時間不超過4小時;從巴塞羅那到任何其他省會城市的時間不超過6小時30分鐘;在運輸市場上,將鐵路所占的市場份額提高到30%。為將來與整個歐洲路網連接的方便,在建和計劃修建的高速線,都采用統一的標準軌距(1435mm),形成全國“y”型高速鐵路網。西班牙運營、在建和規劃中的高速鐵路見表11,高速路網見圖11。表11 西班牙的高速鐵路線路長度(km)最高速度(km)開工時

44、間通車時間馬德里塞維利亞47130019871992馬德里巴賽羅那西法邊境76035019952004(計劃)巴賽羅那巴倫西亞阿利坎特*5232202004(計劃)薩拉戈薩畢爾巴鄂法國邊境規劃中雷阿爾里斯本規劃中巴倫西亞馬德里瓦利阿多里德*規劃中塞維利亞韋爾瓦*規劃中塞維利亞加的斯*規劃中塞維利亞馬拉加規劃中注:* 為經過改造的允許行車速度達到200km/h的既有線 圖 11 西班牙的高速鐵路網2.5.3 西班牙運營中的高速列車(1) 馬德里塞維利亞線的高速列車按照西班牙的科技和工業實力,很難在短短幾年內獨立開發出自己的高速列車,只能走引進國外鐵路先進技術的道路。西班牙政府通過宏觀調控和干預,

45、采取技貿合作、技術轉讓、合資建廠、組建跨國集團公司等多種形式,改造和重建機車車輛工廠,從國外引進先進技術為己所用。同時,又對本國的民族工業加以扶持和保護。經過招標,1998年3月,西班牙國家鐵路公司與法國阿爾斯通公司為首的集團簽訂了購買24列ave高速列車的合同。阿爾斯通購買了西班牙meinfesa、mtm和ateinsa三家公司的股份,組成一個新的國際集團。在這個集團公司中,阿爾斯通占55%股份,三家西班牙公司各占15%的股份。ave高速列車是由新成立的阿爾斯通國際集團在法國tgv-a列車的基礎上,按西班牙鐵路的條件和要求進行改進設計而成。原先的三家西班牙公司進行現代化改造,但仍保留各自的生

46、產特點和產品范圍,成為阿爾斯通集團公司在西班牙的機車車輛生產基地。根據它們各自的專長,mtm主要分工生產ave的動車(包括牽引設備和轉向架),meinfesa生產一部分牽引設備,ateinsa和一家西班牙獨資公司caf則負責生產ave的客車。按協議,24列車的前4列和后4列的8節動車在法國制造。其他動車及客車將由阿爾斯通國際集團和 caf公司在西班牙制造。ave高速列車的主要技術參數如下:最高速度: 300km/h列車功率: 8800kw編組形式: 2動8拖動力配置: 兩端集中連接方式: 鉸接式定員: 329人圖12 西班牙ave高速列車在供電設備和通信信號系統方面,馬德里塞維利亞高速鐵路則引

47、進了德國的技術。供電系統包括接觸網由德國西門子公司負責設計、提供和安裝。接觸網為德國re-250改進型,適應列車速度300km/h。信號系統采用德國的調度集中、lzb列車自動控制以及電子聯鎖設備,對高速列車實行自動化管理。系統由西門子公司總承包,alcatel-sel公司提供部分設備及參與系統集成。因為馬德里塞維利亞高速鐵路的設計原則是客貨混運和中、高速列車混運型,除了ave高速列車,還要開行跨線行駛的talgo擺式列車,所以,西班牙鐵路還同時向以西門子為首的德國-瑞士-西班牙跨國集團訂購了75臺s252三相交流傳動電力機車。這種機車的持續功率5600 kw,最高速度220km/h。參加s25

48、2機車項目的有德國的krass-maffei, thyssen-henschel, abb, 西班牙的caf以及已經并入阿爾斯通的西班牙macosa公司等。15臺機車在德國制造,60臺在西班牙制造,其中macosa 負責制造45臺,caf制造15臺。西班牙馬德里塞維利亞高速鐵路從1992年通車運營以來,開行的高速列車從最初的每天6對增加到1999年的每天19對,并從1997年起開始盈利。(2) 引進世界上技術最先進的高速列車為了把西班牙的高速鐵路融入歐洲高速鐵路網,從上世紀90年代以來,西班牙又在積極建設馬德里巴塞羅那西法邊境的高速鐵路,長度達760km,設計最高速度可達350km/h。為了在

49、馬德里巴塞羅那西法邊境的高速鐵路上開行高速列車,西班牙鐵路決定通過國際招標,購買2640列高速列車。經過劇烈競爭,結果于2000年決定由德國西門子公司和西班牙talgo-adtranz集團(西班牙talgo公司與德國adtranz公司在1998年簽訂協議進行合作,以便參與投標。后來adtranz被bombardier收購,talgo-adtranz集團改稱為talgo-bombardier集團)各提供16列高速列車。talgo-bombardier集團以talgo為首,負責設計制造高速列車的客車。西班牙talgo公司在獨立車輪鉸接式走行裝置及被動式擺式車體客車方面具有獨特的經驗。而動車則由龐巴

50、迪公司負責。這家總部在加拿大的公司,本來專長只是制造鐵路客車,現在通過并購adtranz公司,對設計制造三相交流傳動的動車,可以說是輕車熟路。龐巴迪公司負責提供動車、igbt逆變器控制的三相交流異步傳動設備、列車控制及通信設備等。新列車命名為talgo350,列車兩端各有一節4000kw 的動力車,中間最多可以有12節客車。大型擠壓鋁合金焊接車體及制動系統、部分機械部件等由德國krauss-maffei公司負責提供。talgo350的客車沿襲了talgo客車的傳統:采用獨立車輪的單軸走行裝置,被動式擺式車體。按照talgo與龐巴迪公司之間的協議,16列talgo 350列車將分別在西班牙tal

51、go工廠和德國的龐巴迪工廠制造。32節動車中,前4節動力車完全在德國制造,接下來的6節動力車將在德國和西班牙之間分別制造,但西班牙參與制造的比例逐漸增加。其余22節動力車則基本上完全在西班牙的talgo工廠內制造。至于客車則全部由西班牙的talgo工廠制造。另外,西班牙國營鐵路與德國的西門子公司簽訂合同,為馬德里巴塞羅那西法邊境高速鐵路提供16列velaro e高速列車。這種列車是以德國鐵路的ice 3高速列車為原型,經過適當改進而成。列車編組形式為4節動車加4節拖車,共有8根動軸和8根從軸。除此之外,西班牙的caf公司還與阿爾斯通公司合作為馬德里巴塞羅那西法邊境高速鐵路提供i-250高速列車

52、,用于該線路的短途區段。通過兩次技術引進,以及消化吸收。西班牙talgo公司的有關負責人聲稱,“我們正在走向一個非常重要的階段,西班牙將有能力設計、制造可以與法國tgv、德國ice和意大利etr相媲美的高速列車。”圖13 西班牙訂購的兩種新型高速列車(左圖為valero e,右圖為talgo 350)西班牙馬德里巴塞羅那西法邊境高速鐵路訂購的高速列車的主要參數,見表12。表12 西班牙訂購的高速列車型 號talgo 350velaro ei-250制造廠商talgo-bombardier西門子caf-alstom軌距 ( mm)1 4351 4351 435電流制25 kv,50hz25kv,

53、50hz25kv,50hz傳動方式三相交流異步三相交流異步三相交流異步傳動控制igbt逆變器gto逆變器gto逆變器列車總功率(kw)8 0008 8004 000最高速度(km/h)350350270編組1m+12t+1mm+t+m+t+t+m+t+m4m列車全長(m)200.0200.2101.7定員318404237最大軸重(t)17不詳172.6 歐洲高速鐵路網除了上述幾個歐洲國家外,其他一些歐洲國家也有高速鐵路。英國633km的東海岸干線中303km長的倫敦約克段,ic225列車的最高速度可以達到200 km/h,可以認為是高速鐵路。850km長的西海岸干線(倫敦格拉斯哥)正在改造,將行駛最高速度225km/h的擺式列車。瑞典發展高速鐵路主要是改造既有線,開行

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