快速轨道：中国、欧洲和美国高速铁路的比较

宋尊尧

简介

高速铁路有潜力成为最经济和环保的旅客出行交通方式。在实现的过程中，它通常成为了优先的交通方式。这是一种在各个国家都被广泛使用的技术，美国早在1960年1月就开始了相关研究，在有些环节比其他国家更成功。在高铁和交通拥挤的高密度交通量地区，一个完善的铁路运输系统是一种非常理想的运输方式。在今天这个交通运输和空气质量问题日益加剧的时代，高铁被公认为是一种合理、方便快捷的替代汽车和飞机的出行方式。高速铁路在大幅减少大家的出行时间（其速度最高可以达到450公里/时左右）的同时增大了能源消耗，因此在速度和能源消耗上仍需要权衡——在大多数情况下，只需速度超过300公里/时，即可大大缩短高铁到达目的地的时间。但尽管如此，这仍然让旅行者有了一种新的交通工具。高铁投资需要几十年的时间才能实现投资回报，但某些国家已经可以预计到其高铁线开始盈利或已经开始盈利。

高铁网络发达的国家已经看到了高铁带来的各种各样的经济影响，大城市之间的交通已经变得更加简化和快速，带来了许多大型城市的地理中心和商业中心地位大大加强。欧洲和亚洲许多人口稠密的大城市都经历了严重的空气污染和交通拥堵问题，高速铁路为了规避这两个问题，降低了运营的速度，同时也降低了对出行者的运输速度的吸引力。铁路网络不仅连接了欧洲国家的主要城市，同时涵盖其他国家和地区的网络也在增长。在这篇文章中，我们将对各国各种技术和经济的影响进行回顾和比较，以说明高铁是如何改变全球交通状况的。

亚洲

图1显示了亚洲的高铁网络。日本于1964年首次推出高速铁路系统，时速约为210公里/时。这一速度即使与其他现代系统相比，在技术上也被认为是适度的，但在1981年之前，它一直是世界范围内高速铁路所能达到的最高速度。此外，考虑到长途出行，这也引起了世界各国的关注，日本的新干线已经发展到1400英里，速度略低于325公里/小时。但新干线在列车下方装有动力轴，而其他国家则实施了动力驱动的高速列车。轻量级载重设计和低维护成本是新干线技术的强大优势。新干线的设计与现代高铁相同，也使用了分布式牵引，这一设计提供了更多的动力、更好的附着力、有效地增加了载荷空间，在设计中设计了再生的能量循环系统，这个系统把转向减速变成了一个能量来源。

高速铁路（HSR）已成为许多亚洲地区的一种有效的交通方式。在中国台湾地区，高铁已经将许多主要城市和周边地区的旅行时间限制在一个小时以内，并且将高雄和台北两大城市之间的出行时间由之前的4.5小时缩短到了90分钟，台湾高铁是首个采用“建造一操作一转移”模式的大型建筑工程项目。

台湾高速铁路（THSR）是一个345公里的铁路走廊，其最高时速为350公里，其中75%的线路在高架桥梁上运行。台湾的高铁系统的投资大约为160亿美元。台湾高速铁路将制造业、商业和政府部门联系起来，使这个经济依赖外贸出口的地区在其内部的各个部门间的运作更加紧密。在这一地区，城市土地使用的变化随着交通方式的变化而发生（例如，以港口为中心的贸易区，以车站为中心的贸易区）。台湾高速铁路技术主要是进口的，主要引进日本的新干线，管理系统主要由欧洲的技术组成。

由于该铁路位于两个俯冲带之间的地质频繁活动区域，因此实施能够承受地震活动的设计是很重要的。断层穿过高铁线路，工程各个部分需要特殊设计及处理。这需要设计中注意路堤上的特殊高度最低限度和特定的桥梁支撑物应具有一定的弹性：由于某些构件具有一定的弹性，从而避免了重大的事故和桥梁的损坏。

到目前为止，中国拥有最广泛的高速铁路系统。中国铁路系统由多种不同的技术组成。中国高铁HSR（CHSR）网络的技术从日本、德国和法国引进，同时增加了本国的自主创新。上海磁悬浮列车于2003年首次亮相，并由一家德国公司提供技术，最高时速可以达到430公里/小时。从武汉到广州的客运专线技术是由日本的新干线和德国的冰列车组成的本地组合，但有一些改进。

中国在高铁的研究与设计过程中，必须克服的障碍包括复杂多变的地形和多种多样的不良地质灾害。大范围的高铁网络在复杂多变的地质环境和大段落的河流区域建造。中国的三座高铁桥梁保持着最大跨度、最大宽度和最大容量的纪录。同时，中国高铁隧道的建设和速度（最高时速350公里）也被公認为极致的技术先例。轨道方面与其他国家使用改装的既有轨道不同的是，中国高铁的轨道是一种地面设计，它可以在不需要减速的隋况下，以最高速度一直保持高速运行，而无需减速。中国高铁使用无砟轨道，即不使用碎石道碴稳定钢轨，无砟轨道线路也有轨道网；同时轨道采用无缝线路，这一壮举需要在根据全国各地的温度变化情况进行探索研究。中国的轨道几乎都是在德国设计的混凝土板上设置的，这样可以减少高铁车轮和轨道的磨损。中国制造的列车在世界范围内运行，并且仍然是最快的。

欧洲

图2显示了整个欧洲的高铁网络。在欧洲，各国高速铁路系统从大系统的各个组织环节及电力供应的方式之间都存在着差异。英格兰倾向于使用比欧洲其他国家更小的电压（例如欧洲的其他国家采用1.5千伏，英国的典型的标准是750伏）。同样的，英国的高铁通过另一条线路提供电力，而其他欧洲国家高铁则直接使用电力。欧洲一些老旧的内燃机车仍在运行，这也是运行中速度最快的内燃机车。在欧洲，各国高速铁路是互联互通的，而欧盟则是沿着铁路线建设轨道，这对各国政府都是有益的。这提高了不同国家的高铁运行标准并使行车安全得到了保障。欧洲的高铁几乎完全是在以营利为目的的基础上运作的，因此，其高铁并不会利用政府的补贴。英国的铁路系统原来是由一家政府所有的公司组建，但后来被租给私人财团进行运营。

法国在20世纪60年代以125英里/小时的速度开始使用内燃机车。随着20世纪70年代石油价格的不断上涨，法国转而使用阿尔斯通建造的电力机车，并使用在新建的巴黎和里昂间的铁路上。电力机车将近270英里距离的出行时间缩短为两个小时，这巩固了乘客的“转乘”方法的可行性。1981年，TGV首次亮相，并成为了首个高铁，其机车不仅能在其专用的高铁线路上运行，而且可以在普通的铁路线路网络上运行。在TGV上的列车编组采用每辆机车在两端编挂一辆车的方式，其中的一些线路可以承载容纳量超过1000名乘客的双层列车。今天，法国的高铁网络已经超过1185英里，以每小时186英里的速度进行计算。与德国和日本不同的是，法国的高铁轨道是用碎石道碴来稳定的，用于稳定轨道系统。西班牙和韩国也有高速铁路，主要使用法国的TGV技术。在法国，超过50%的国内出行是由TGV完成的。endprint

德国开始在火车上开发磁悬浮（maglev）技術，同时也在研究传统的高速铁路。高昂的成本阻止了磁悬浮成为德国现阶段的一个可行选择，但该技术已经在中国的上海成功地使用，并且计划在日本进行使用。德国的高速铁路（被称为“冰列车”）的运行速度有所放缓，但时速仍接近700英里。德国的ICE3系统实现了与新干线相似的能量再生系统。

美国

图3显示了美国的高铁系统的路网规划。美国还没有看到其他国家在高铁建设和使用方面的繁荣。美国在高速铁路方面同样投入了大量的资金进行路网开发，而美国的高铁系统主要局限于其东部沿海地区。一些项目，例如加州的一个项目，从项目提出开始已经花费了10年的时间来论证确保投入资金的安全，并且这一论证过程持续到这个项目本身实际上已经开始动工建设。加利福尼亚项目设计出了新的高铁轨道，时速可达150英里/小时，这在美国的高铁路网中是独一无二的。在美国，从波士顿到华盛顿的高铁线路运行在既有的铁路路网上，是美国唯一运行的高铁系统。美国铁路公司的“铁路干线”（波士顿至华盛顿特区）吸引了往返于纽约和华盛顿特区之间62%的旅客，并与11号区域的主要机场提供了联系。令人惊讶的是东北走廊（NEC）系统仍然是世界上最繁忙的走廊之一，为数百万的通勤者和城际旅行者服务。然而，投资及输送能力不足和高客流需求之间的矛盾很难恰当处理。

区域优势劣势经济影响

美国的其他普速铁路系统也存在，比如美国中西部路网和太平洋西北路网，但它们目前的速度不超过每小时100英里。美国的火车比世界上其他国家的车辆更重，主要是由于人们对发生事故后的减少伤亡能力感到担忧。然而，世界上各种轻型、高速的系统在事故中几乎没有人员伤亡，这说明在高铁系统中，良好的信号系统和安全运输技术是达到整体安全性的关键。

高铁在美国发展的主要障碍是资金来源。开发一个高速、高效、有吸引力的路网需要大量的财力资源。但如果一个铁路路网不能充分地缩短城市之间的旅行时间，它就无法吸引它所需要的客流。另外，还存在铁路的各种功能使用与速度提升之间的矛盾等问题，美国的铁路也被货运系统所使用，这在其他国家也已经成功，但是如果不使用适当的技术，货运作业也会大大限制铁路的速度和影响安全运输，这也会导致国家经济上的阻碍。在美国，一个发达的高铁网络需要建造更多的基础设施来满足运营的需要。

比较

虽然其他国家已经投资了几百亿美元来发展高铁路网，但美国在他们的高铁路网上投入的资金相对较少。但这可能仍然会给美国带来好处，因为美国未来的项目将会利用到先进的技术和更为广泛的前期研究思路，而其他的衍生项目也会投入到美国自己的高铁系统中。目前，许多国家在他们的中心城市周围地区看到了惊人的带动效应。但在其他原规模较小的城市周围，却没有像原先希望的那样大的效应。表1显示了在不同国家的高铁发展的优缺点。

建设一个先进发达的高速铁路网络，对国家和出行者都是一笔巨大的财富。高铁继续以节省出行时间，减少排放以增大吸引乘客的可能性与各国城市间的航空系统竞争。不过，在今天这个燃油成本不断上涨的时代，高速铁路为许多人提供了一种航空出行的替代方式。随着欧洲和亚洲的铁路系统变得更加复杂，并继续扩大规模，其他国家也将受益于技术上的改进和研究投资，这些国家正在向这项技术投入大量资金。虽然美国没有投入大量资金来建立一个高铁系统，但它却可以从其他国家的技术和成功中获益。由于高铁带来的交通便利、城市道路拥挤、以及高铁站周围均存在宜居社区，因此，未来出行者和通勤者将是高铁带来的交通运输技术改善的时代中最大的获益群体。endprint