高速铁路与非高速铁路的差异

王 娟

高速铁路与非高速铁路的差异

王 娟

结合目前实际情况,从速度、列车类型、轨道结构、桥梁所占比重、安全防护等方面入手,详细叙述了高速铁路与非高速铁路的差异,并作了简要分析,从而为高速铁路的进一步发展奠定了基础。

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高速铁路由于输送能力大、速度快、安全性好、节能、环保、受气候影响小等优点,目前,世界各国都在争相大力发展,高速铁路已成为一个国际性和时代性的概念。人们用“子弹头列车”“陆地航班”“贴地飞行”“追风之族”等字眼称赞高速铁路上开行的高速列车,速度快是高速铁路和普通铁路最显著的区别。但为了实现高速,伴随而来的是两者多方面的不同。

1 速度区别

国际铁路联盟UIC对高速铁路的定义为：最高时速达250 km/h以上的新线或最高时速达 200 km/h以上的既有线为高速铁路。时速未达到高速铁路速度标准的也就是我们通常说的一般铁路即非高速铁路。对一般铁路,速度在 120 km/h以下的称为普速或常速铁路;速度在120 km/h～160 km/h的称为中速铁路;速度在160 km/h～200 km/h的称为准高速铁路。

1825年世界上第一条铁路上开行的第一列蒸汽机车牵引的火车最高时速为 24 km/h,随着铁路的发展,列车速度越来越快,但最高速度一般为 140 km/h左右,个别达到 160 km/h。直到1964年日本建成东京到大阪的东海道高速铁路新干线之后,高速铁路才开始在世界范围内发展起来。目前世界高速铁路上列车运营速度最高的是我国京津城际铁路上运行的“和谐号”CRH2-300和CRH3型动车组,运营时速达350 km。

2 列车区别

一般列车的车头形状方正,而高速铁路上的高速列车车头却呈漂亮的“子弹头”形状的流线型,主要是因为车速越快,空气阻力越大,为了减小空气阻力才采用这种形状。

一列火车由多节车辆通过车端连接组合在一起,我们称之为一个列车编组。一个编组中既有不带动力的车辆(称为拖车),也有带动力的车辆。带动力的车辆分为机车(也就是火车头)和动车。机车只给列车提供动力,但不载客也不载货。动车是将牵引动力装置安装在车厢底部,同时还兼备载客或载货的车辆。非高速列车一般由机车和拖车形成一条长龙,像这样,动力集中由机车提供,称为动力集中式。高速列车除了动力集中式,还有动力分散式。不用机车牵引把动力分散在编组内全部或部分车辆上的动力配置方式就称为动力分散式,动车采用的就是动力分散式。我国的和谐号 CRH系列动车组就属于动力分散方式。人们习惯把高速列车称作“动车组”,但动车组不等于就是高速列车。只有最高运营时速达到 200 km以上的动车组才算高速列车,即高速动车组。

高速列车大量采用动车组,而非高速列车很少采用动车组。是因为动车组消耗的电能大,旅客舒适度也不好。而高速铁路由于速度快,动荷载对轨道的破坏作用被放大,对轨道和地质条件要求高,制动也不便。动车组的优点恰恰是轴重小,因此对轨道的破坏作用小,方便制动等,所以高速列车大量采用动车组。

3 轨道结构

由于高速铁路线路比一般铁路线路的修建与养护标准高且要保持更严格的容许误差。因此,必须采取提高钢轨重量,采用焊接长钢轨(即采用无缝线路)、使用新型弹性扣件和高质量的衬垫以及大号码道岔(道岔号数越大,列车通过道岔时越平稳,允许的过岔速度也就越高,对列车运行越有利)等必要措施。一般铁路均采用碎石道床(不包括城市轨道),即采用有砟轨道。高速铁路既有有砟轨道又有无砟轨道,但由于无砟轨道具有高平顺、高稳定和少维修的优点,适应了高速度、高密度的运营要求,所以目前新建高速铁路多采用无砟轨道结构。

在高速铁路上,列车运行速度很高,要求线路的建筑标准也高,包括最小曲线半径更大、缓和曲线线形不同(如高速铁路采用高次抛物线或半波正弦形等线形,而一般铁路可采用次数较低的抛物线线性)且缓和曲线长度要求更长、竖曲线半径更大等。若高速铁路采用动车组则车辆的平稳性和舒适性要高,外轨超高允许值取得较大但未被平衡的超高容许值比一般铁路取得小。

4 桥梁所占比重不同

铁路线路由路基、桥、隧道建筑物及轨道组成。高速铁路线路中桥梁所占比重比普通铁路大得多。除跨越河流、山谷及其他线路等障碍物的桥梁外,还有在城市区、工业区、农作物区,为保留线路通过地段的空间或少占土地而修建的旱桥也称高架桥。高速铁路的桥梁占全线的比重特别大的原因是高架桥比普通线路多,用高架桥代替了大量的路基。高速铁路对路基的容许沉降量、稳定性、排水等要求特别高。由于高速铁路列车的速度快,产生的动荷载比非高速铁路对路基的危害更大,土路基不止修建难度大,且更易发生病害,保养也成问题。采用桥梁代替路基减少了这些问题,且平交道口消失,曲线半径,线路坡度也易符合较高的标准,但造价很高。为减少桥梁维修工作量,高速铁路的桥梁通常采用钢结构和框架结构。

5 列车风

高速列车的运行突出了列车风对安全的影响。列车风指由于空气具有粘度,列车高速运行时,附近空气被列车表面带动随列车一同前进,紧贴列车表面的空气保持与列车的相对静止,离开列车表面的空气相对速度变大。因此,当高速列车在线路上驶过时,列车风对线路两侧会产生一定压力,对沿线人员及建筑物造成一定的危害。与一般铁路相比,高速铁路在两侧修隔音墙就是为了保证沿线人员及建筑物免受列车风的危害及减小高速列车产生的噪声干扰。

在高架桥上可通过设避车台的办法来避免列车风的危害。采用加大线间距的方法来避免列车会车的列车风影响。隧道内可以设置通风井来避免列车风的影响。

6 其他

高速铁路速度快,这样与一般铁路相比对制动就提出了更高的要求,短距离内将速度迅速减为零。一般铁路与高速铁路采用的信号方式也不同。一般铁路上开行的普通列车,司机以看窗外的信号灯,即地面信号方式为主操作;高速铁路上的高速列车在司机驾驶台上直接显示限制速度等信息,为车载信号方式。高速铁路上的高速列车可采用速度控制装置实现车速自动化,制动自动化,当然司机也可介入进行人工操作。高速铁路上的高速列车不管是动力集中式,还是动力分散式,其牵引动力都是由电能提供的;而一般铁路上的普通列车有电能提供动力的电力机车牵引,也有燃油提供动力的内燃机车牵引,还有现在基本已被淘汰的煤水提供动力的蒸汽机车牵引。电能与其他能源相比更环保,且有利于可持续发展。

总之,高速铁路与一般铁路的差异很多,速度不同只是这些差异综合后最终实现的结果。我国高速铁路的发展虽然起步较晚,但发展速度很快,目前已居世界先进行列。为了修建高速铁路,我国相关各学科各领域的人才花费了相当长的一段时间做各种准备工作。要实现列车的高速运行需要运用土木、机械、材料、电气、通信、计算机等多学科最前沿的技术,需要牵引供电系统、通信与信号系统、运营调度系统、客运服务系统等的共同协作和努力。

[1] 杨中平.解读中国铁路漫话高速列车[M].北京：中国铁道出版社,2009.

[2] 钱仲侯.高速铁路概论[M].第 3版.北京：中国铁道出版社,2006.

[3] 易思蓉.铁道工程[M].第 2版.北京：中国铁道出版社, 2009.

On differences in express railways and non-express railway

W ANG Juan

Combining with the current facts,the paper from the speed,the train types,the track structure,the percentageofbridges,and safety protection,the paper indicates the differences between express railways and non-express railways,and has the brief analysis,so as to lay the foundation of the further progress in express railways.

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U 238

A

1009-6825(2011)09-0147-02

2010-12-16

王 娟(1979-),女,硕士,工程师,讲师,四川教育学院土木与交通工程学院,四川成都 611130