土木工程概論(鐵道工程)5

2003年10月12日,秦沈鐵路作為中國第一條客運專線鐵路正式投入運行。專線鐵路設(shè)計時速為每小時200公里，最高時速為300公里。圖為“中國之星”電動車正在秦沈客運專線上運行，不過此后由于該車在技術(shù)上暴露了諸多不成熟之處，鐵道部在之后并沒有將“中華之星”列入發(fā)展重點。2006年4月27日，上海磁懸浮結(jié)束兩年試運，正式投入營運。這是世界上首條投入商業(yè)化運營的磁懸浮列車示范線，全長29.863公里。不同于一般的地面火車，磁懸浮列車運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”原理，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪”列車。14分鐘能來回在上海市區(qū)和浦東機(jī)場之間。青藏鐵路是青海省西寧市至西藏自治區(qū)拉薩市的鐵路，全長1956公里，是世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路。中國在施工中克服了青藏高原凍土層的世界難題，于2006年7月1日順利實現(xiàn)了全面通車。圖為當(dāng)?shù)厝罕姎g迎從格爾木到西藏的“青1”次列車。在2007年實行的中國鐵路第六次大提速，中國首次在各主要提速干線（如京滬線、京廣線、京哈線、膠濟(jì)線等）大規(guī)模開行時速高達(dá)200～250公里的中國鐵路高速（CRH）動車組列車，達(dá)到了目前世界上既有線提速改造的先進(jìn)水平。圖為北京南站中?？康亩嗔袆榆嚒?008年中國擁有了第一條時速超過300公里的高速鐵路——京津城際鐵路，2009年又擁有了世界上一次建成里程最長、運營速度最高的高速鐵路——武廣客運專線。2011年6月30日，京滬鐵路即將開始正式運營。截止至2011年1月，中國已建成13條高鐵線路，運營總里程達(dá)到8358公里。京滬高鐵將于6月30日15時正式開通運營。作為新中國成立以來一次建設(shè)里程最長、投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路，京滬高鐵貫通“三市四省”。自1997年以來，中國鐵路經(jīng)歷了六次大提速，配合高速鐵路的迅速發(fā)展，列車速度普遍有了很大的提高。同時，中國鐵路營業(yè)里程也將由目前的8萬公里達(dá)到11萬公里以上，電氣化率、復(fù)線率均達(dá)到50%以上。2009年7月1日，隨著洛湛鐵路永州至玉林段正式開通，標(biāo)志著中國實現(xiàn)了“八縱八橫”鐵路網(wǎng)主骨架。到2015年，我國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到12萬公里以上，其中高速鐵路1.6萬公里以上。以高速鐵路為骨架，總規(guī)模5萬公里的快速鐵路網(wǎng)將基本建成。2008年8月1日，中國第一條高速鐵路線京津城際鐵路正式開通。此前的40年里，高速鐵路已經(jīng)在日本、法國、德國、意大利等國家發(fā)展起來。中國在吸收各國高速鐵路技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展出了技術(shù)全面、運營里程最長的高鐵系統(tǒng)。在京滬高鐵開通之際，我們在此對世界輪軌高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行盤點。1934年，意大利開始研制電氣化列車，經(jīng)過風(fēng)洞試驗而開發(fā)的ETR200列車在1937年投入了博洛尼亞-羅馬-那不勒斯的電氣化鐵路運營。在當(dāng)時ETR200被認(rèn)為是全歐洲最舒適，速度最快的商業(yè)列車。其改進(jìn)型號ETR212可達(dá)到201KM/h的最高時速,打破了當(dāng)時的世界紀(jì)錄。這可以被認(rèn)為是最早意義上的高速鐵路。1937年12月，墨索里尼將其送去美國紐約參加世界博覽會?，F(xiàn)代高速鐵路主要分為日本新干線系統(tǒng)、法國TGV系統(tǒng)和德國ICE系統(tǒng)三大類。日本新干線以“子彈列車”聞名，在1964年東京奧運會前夕開始通車營運。第一條路線是連結(jié)東京與新大阪之間的東海道新干線。這條路線也是全世界第一條載客營運的高速鐵路系統(tǒng)。新干線通車至今從未發(fā)生過因人為因素導(dǎo)致有人死亡的事故，因此號稱全球最安全的高速鐵路之一。其穩(wěn)定運行全靠日本的良好電力技術(shù)，列車可以縮短至3分鐘的班距運行，是唯一適合大量運輸?shù)母咚勹F路系統(tǒng)。除此之外由于全面采用動力分布式設(shè)計，新干線也是世界上行駛過程最平穩(wěn)的列車之一。臺灣高速鐵路（THSR）由臺灣高速鐵路股份有限公司負(fù)責(zé)興建，后轉(zhuǎn)移給政府繼續(xù)經(jīng)營。THSR采用日本新干線系統(tǒng)作為總體基礎(chǔ)，不過為了適應(yīng)臺灣的氣候環(huán)境和軌道狀況，部分參考了歐洲高鐵所采用的安全措施。臺灣高鐵線路位于臺灣人口最密集的西部走廊，路線全長345公里。于2007年1月5日通車后，逐漸成為臺灣西部重要的長途運輸工具之一，亦為臺灣軌道工業(yè)指標(biāo)。法國高速列車也稱TGV，是日本新干線之后的世界第二條商業(yè)運行高速鐵路系統(tǒng)。TGV列車系統(tǒng)由阿爾斯通公司和法國國家鐵路公司設(shè)計建造并由后者負(fù)責(zé)運營。1981年，TGV在巴黎與里昂之間開通，如今已形成以巴黎為中心、輻射法國各城市及周邊國家的鐵路網(wǎng)絡(luò)。2007年4月3日，TGV列車以574.8公里的時速創(chuàng)造了輪軌列車的最快世界紀(jì)錄。同時，TGV當(dāng)時世界上定期輪軌客運列車中平均速度最快的。TGV的成功促進(jìn)了鐵路網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)張，多條新線路在法國南部、西部和東北部建成。法國的鐵路網(wǎng)絡(luò)逐漸與鄰國相連，歐洲之星應(yīng)運而生。歐洲之星高速列車（EuroStar)是歐洲首列國際列車,1994年投入運營。它的設(shè)計針對一項著名的工程：英吉利海底隧道。它穿越英吉利海底隧道并把倫敦、巴黎和布魯塞爾三個首都連接起來。歐洲之星的最高速度可達(dá)到300公里/小時，乘客從倫敦的滑鐵盧(Waterloo)火車站搭乘歐洲之星到達(dá)巴黎只需要2小時35分鐘。歐洲人首次可以從英國搭乘火車快速地到達(dá)歐洲大陸，而且旅途舒適便捷，不用再忍受搭乘飛機(jī)時的諸多不便。AGV，法語意思為“高速動車組”，是法國最新研制的實驗性高速鐵路車輛，為動力集中式的TGV的后續(xù)產(chǎn)品。其目標(biāo)運營速度為360km/h。相較動力集中式的TGV，采用分布式動力系統(tǒng)的AGV優(yōu)勢更加明顯。在環(huán)保和能源利用方面，其98%的機(jī)體使用了可回收材料，其功率重量比達(dá)到了22.6kw/t，溫室氣體排放量也較其他交通工具大大降低。對運營商而言，AGV最大的優(yōu)勢是配置靈活。運營商可按需配置7、8、11或14節(jié)車廂來搭載250到650名的乘客。TGV列車系統(tǒng)作為一個成功的范本，被各國引進(jìn)。韓國KTX采用法國TGV-A型動車組，總數(shù)為46組，當(dāng)中12組由法國阿爾斯通公司制造，其余34組則在韓國制造。被譽(yù)為“世界十佳列車之一”。其選擇的路線恰在韓國經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的中部腹地，一頭是人口1200多萬的韓國首都，也是政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心的首爾；另一頭是韓國最大港口、第二大城市釜山。KTX高鐵線于2004年4月1日正式開通。美國阿西樂快線（AcelaExpress），是一條由美鐵（Amtrak）經(jīng)營、沿美國東北走廊的高速鐵路，從華盛頓特區(qū)至波士頓，途經(jīng)巴爾的摩、費城和紐約。阿西樂快線也采用了TGV技術(shù)。它是美國第一條真正意義上的高速鐵路，最高時速可達(dá)240公里，但平常行駛的平均時速都保持在160KM/h。阿西樂快線深受東北走廊的商務(wù)旅客及觀光旅客青睞，相對航空業(yè)和其他鐵路列車的旅客份額比例來看，在華盛頓-紐約已經(jīng)搶占了超過50%，在紐約-波士頓也達(dá)整體的37%。根據(jù)營運計算，每年使用人次300萬以上，2009年統(tǒng)計達(dá)690萬人次。西班牙高速列車簡稱AVE，早期AVE列車采用法國TGV技術(shù)，其后分別采用過西班牙本地TALGO和德國ICE技術(shù)。AVE與西班牙其他鐵路線采用的寬軌不同，使用了標(biāo)準(zhǔn)軌道，讓其未來可以與其他地區(qū)的鐵路相連接。德國從1986年正式開始研發(fā)高速鐵路，ICE——試驗型城際列車特快(InterCityExperimental)——于1989年投入服務(wù)。為了適應(yīng)在整個歐洲的推廣，ICE發(fā)展到第三代車型ICE3時取消了動力車頭。動力輸出被分散在列車各車輪上，各車廂推進(jìn)力量相同，在同等耗能下大大提升列車的穩(wěn)定性、動力效率與爬坡能力。以ICE3的技術(shù)為基礎(chǔ)，德國高鐵也發(fā)展出了ICE-T（電力驅(qū)動）和ICE-TD（柴油驅(qū)動）兩種擺式列車，ICET/TD不以直線上的最高速度作為主要發(fā)展的目的，而是保持車輛在彎道上的平均車速，可以很好的適應(yīng)多彎的山路，獨有的車體傾斜技術(shù)令列車能夠應(yīng)付更多、更急的彎道并以更高的車速過彎。在1998年6月3日，一列時速約200公里的ICE1型列車在下薩克森州脫軌，并在一座橋梁的前面解體，造成101人死亡，88人重傷。事故的起因是一個材料有缺陷的車輪發(fā)生了故障。車廂被300噸重的慣性力拋出軌道并徹底毀壞，整列列車扭曲并翻車。高速所導(dǎo)致的嚴(yán)重事故，這也是世界各系列的高鐵都面臨的一個安全隱患。2006年，俄羅斯鐵路股份公司與西門子合作，在ICE3的技術(shù)基礎(chǔ)上，研發(fā)生產(chǎn)出了適應(yīng)俄羅斯寬軌的高速列車VelaroRUSEVS，第一代的設(shè)計時速可達(dá)250km/h，二代可達(dá)330km/h。第一批Velaro列車在2009年投入運行，Velaro高速列車相對歐洲其他高速列車車體寬度增加了330mm，列車總長250米，可搭載6000名乘客?；赩elaro平臺，西門子為中國定制了Velaro-CN，也就是CRH3型列車。90年代末期，中國開始研制自己的高鐵系統(tǒng)。在研究了各國高鐵技術(shù)并和三大主流高鐵系統(tǒng)制造商交流合作的基礎(chǔ)上，于2007年2月1日開始在廣深線投入試運行。首發(fā)車型為CRH1。CRH1型動車組的原型車是瑞典國鐵設(shè)計的ReginaC2008型電力動車組，采用交流傳動及動力分布式設(shè)計，設(shè)計最大運營速度為250公里/小時，但實際運用中CRH1A的最大運營速度受動車組微機(jī)控制系統(tǒng)軟件鎖定（軟件限速），初期最高運營速度為205公里/小時。CRH2型是以日本新干線的E2系為基礎(chǔ)，是臺灣高鐵700T型之后，第二款自日本出口的新干線列車。2004年10月，“日本企業(yè)聯(lián)合體”與中國鐵道部簽訂出口鐵路車輛、轉(zhuǎn)讓技術(shù)合同，總價值93億元人民幣。根據(jù)合同，60列當(dāng)中有3列在日本完成，并完整地運往中國；剩余多組將通過技術(shù)轉(zhuǎn)移，由南車集團(tuán)在國內(nèi)生產(chǎn)。CRH2A基本上與日本的原型車E2系相同，并使用與E2系相同的牽引電動機(jī)，在中國進(jìn)行了本土化改進(jìn)，包括使用德國技術(shù)改造受電弓，以適應(yīng)高變化的沿線接觸網(wǎng)，以及在駕拖車頂部安裝多種信號天線。其改進(jìn)型CRH380A即將在京滬高鐵上投入運營。CRH3列車的原型為德國鐵路的ICE3列車。2005年，中國北車以6.69億歐元的總價引進(jìn)西門子公司技術(shù)，在國內(nèi)生產(chǎn)實現(xiàn)國產(chǎn)化。CRH3C型電力動車組依然采用動力分布式，最高運營速度達(dá)350km/h。2008年8月1日，京津城際鐵路于正式通車運營，CRH3C型動車組也于當(dāng)日起投入運營，當(dāng)年6月，CRH3型動車組在京津城際鐵路運行試驗中創(chuàng)出394.3Km/h的時速，北京到天津只用25分10秒，創(chuàng)出目前國內(nèi)運營鐵路的最高速度。“CHR4”這個型號，則預(yù)留給中國自主研發(fā)的動車組，預(yù)先投入運營的是CRH5型動車組。CRH5的車體以芬蘭鐵路的SM3動車組為原型，動力設(shè)計上以法國阿爾斯通的Pendolino寬體擺式列車為基礎(chǔ)。2004年，鐵道部和阿爾斯通簽訂總值6.2億歐元的合同，根據(jù)合同，阿爾斯通將7項高速列車的關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)移給中國，用于生產(chǎn)CRH5。同時，CRH5是動車組系列中唯一對原型車的進(jìn)行了大幅度的改動的車型。在耐寒性方面，CR