高速輪軌列車

根據UIC（國際鐵道聯盟）的定義，高速鐵路是指最高運行速度大於等於200km/h（既有線改造）；最高運行速度大於等於250km/h（新建線）。早在20世初前期，當時火車“最高速率”超過時速200公里者比比皆是。直到1964年日本的新幹線系統開通，是史上第一個實現“營運速率”高於時速200公里的高速鐵路系統。高速鐵路除了在列車在營運達到速度一定標準外，車輛、路軌、操作都需要配合提升。廣義的高速鐵路包含使用磁懸浮技術的高速軌道運輸系統。

基本介紹

• 中文名：高速輪軌列車
• 套用：磁懸浮
• 時間：19世紀初
• 最初：日本

歷史概述

簡述

鐵路是人類發明的首項公共運輸工具，在十九世紀初期便在英國出現。

直至二十世紀初發明汽車，鐵路一向是陸上運輸的主力。二次大戰以後，汽車技術得到改進、高速公路亦大量建成，加上民航的普及，使鐵路運輸慢慢走向下坡。特別在美國，政府的投資主要放在公路的建設上，不少城市內的公共運輸曾一度被遺棄。

高速輪軌列車

世界上首條出現的高速鐵路是日本的新幹線，於1964年正式營運。日系新幹線列車由川崎重工建造，行駛在東京－名古屋－京都－大阪的東海道新幹線，營運速度超過每小時200公里。

日本、法國及美國的高速鐵路發展都是首先連線人口密集的大城市：日本的東京至京都；法國的巴黎至里昂；美國的波士頓至紐約、華盛頓。這樣可以減少投資，需要時亦可以將原有的路軌改良後使用

乘客

高速鐵路的顧客對象多數以商務旅客為主。旅遊遊客是第二主要客戶。以法國高速鐵路為例，它連線了海岸的度假區，並且在長程路線上減價以跟飛機競爭。因為高速鐵路的出現，不少以離巴黎低於一小時車程的地區開始成為通勤的進宅區。不少本來是偏遠的地區亦得到較快的發展。西班牙及荷蘭的高速鐵路亦是希望得到這種效果。

無論是高速公路或機場都面對擠塞的問題。高速鐵路的優點是載客量非常高。 倘若旅程非以大城市中心為出發及目的地，使用高速鐵路加上轉乘的時間可能只跟駕駛汽車相若。但高速鐵路毋須自行駕車會較為舒適。另一方面，雖然高速鐵路的速度比不上飛機，但在距離稍短的旅程(650公里以下），高速鐵路因為無需到一般是頗為遙遠的機場登機，因而仍會較為省時。而且高速鐵路的班次可以較為頻密，總載客量亦遠高於民航。

高速輪軌列車

目的

日本、法國及美國的高速鐵路發展都是首先連線人口密集的大城市：日本的東京至京都；法國的巴黎至里昂；美國的波士頓至紐約、華盛頓。這樣可以減少投資，需要時亦可以將原有的路軌改良後使用。

適合高速鐵路的生存環境其實只有兩條基本原則：第一是人口稠密和城市密集，而且生活水準較高，能夠承受高速輪軌比較昂貴的票價和多點停靠，第二是較高的社會經濟和

科技基礎，能夠保證高速輪軌的施工、運行與維修需要。

高速輪軌列車

就這兩點而言，以巴黎和柏林為核心的歐洲大陸和日本密集的城市帶是最適合不過的。因此世界最先進的高速輪軌技術誕生在德、法、日這3個國家就非常合乎邏輯。

各國發展

日本技術

日本的高速鐵路“新幹線”誕生於1964年。當時的東京至大阪“東海道”線僅用8年時間就收回全部投資。近40年來，新幹線技術不斷進步，已經構成了日本國內鐵路網的主幹部分。

通過引進消化吸收先進技術和自主創新相結合，掌握時速200公里以上高速列車、新型捷運車輛等裝備核心技術，使中國軌道交通裝備製造業在較短時間內達到世界先進水平的發展戰略又重新提上了日程，相比於磁懸浮技術，高速列車的輪軌技術已經掌握，但大批量投入運營還有待時日。

雖然新幹線的速度優勢不久之後就被法國的TGV超過，但是日本新幹線擁有目前最為成熟的高速鐵路商業運行經驗———近40年沒有出過任何事故。而且新幹線修建之後對於日本經濟的拉動也是引起世界高速鐵路建設狂潮原因之一。

TGV可能是目前惟一沒有任何淫逸色彩而享譽世界的法國產品。所謂TGV是TrainaGrandeVitesse（法語“高速鐵路”的）簡稱。第一條TGV是1981年的開通的巴黎至里昂線。此後不過幾個月，TGV就打敗法國航空擁有了這條線路的最大客源。

1972年的試驗運行中，TGV創造了當時的318公里的高速輪軌 時速。

高速輪軌列車

從此TGV一直牢牢占據高速輪軌的速度桂冠，紀錄是1991年創下的515.3公里/小時。另外法國境內的加來至馬賽線是目前世界上惟一一條超過1000公里的高速鐵路運營線，在這條線路上TGV的平均時速超過300公里，表現也非常穩定。

法國技術

法國TGV的最大優勢在於傳統輪軌領域的技術領先。1996年，歐盟各國的國有鐵路公司經聯合協商後確定採用法國技術作為全歐高速火車的技術標準。因此TGV技術被出口至韓國、西班牙和澳大利亞等國，是被運用最廣泛的高速輪軌技術。

德國技術

德國的ICE則是高速鐵路中起步最晚的項目。ICE（InterCityExpress的簡稱）的研究開始於1979年，其內部製造原理和制式與法國TGV有很大相似之處，最高時速是1988年創下的409公里。因此德國與法國政府正在設計進行鐵路對接，用各自的技術完成歐洲大陸上最大的兩個國家鐵路網的貫通。

ICE起步較晚和進展比較落後的一個重要原因是德國人在高速輪軌和磁懸浮的兩線作戰。由於磁懸浮在設計理念上的先天優勢（沒有固態摩擦），德國的常導高速磁懸浮一直是其鐵路方面科研的重點。磁懸浮的設計理念與傳統意義上的輪軌完全不同，因此當法國的TGV順利投入運行，而且速度不亞於當時的磁懸浮時，德國人才開始在高速輪軌方面奮起直追，與法國TGV技術有不小的差距。

在認識建造高速鐵路的優勢後，美國奮起直追，不僅保留了原計畫拆除的東北走廊電氣化設施，而且在引進TGV技術的基礎上，研製了具有美國特色的高速列車ACELA，該列車連線了波士頓、紐約、費城、華盛頓。是美國唯一一條高速鐵路。

1971年最早的TR1型磁懸浮面世之後，至今已經有八個型號。上海磁懸浮採用的就是最新的TR8型。

日本磁懸浮研究成功是在新幹線正式運行10年之後的1972年，而且研究 方向是與德國完全不同的超導方式。日本磁懸浮已經在試驗中得到552公里/小時的最高速度。但是曾經實地考察過兩國線路的朱?基總理評價日本磁懸浮的噪音和晃動都大於德國磁懸浮。日本方面也以技術尚未完全成熟為由，拒絕向中國提供磁懸浮技術。

高速輪軌列車

高速輪軌和磁懸浮雖然在設計方法上有天壤之別，卻還有一點是共通的，那就是關注於改變列車和軌道的接觸狀況以提高速度。磁懸浮能夠達到的設計運行最高時速為450公里（德國），試驗最高時速552公里（日本）。與最高時速的高速輪軌TGV相比，磁懸浮的純速度領先還並不明顯，但它有明顯的速度潛力和能耗比、噪音等。與此大相逕庭的是近年在興起的，關注於改進機車牽引系統的擺式列車，很有可能是此後地面交通工具提高速度的另一個有益嘗試。

德國、義大利和瑞典是最早進行擺式列車試驗的國家，1997年以來擺式列車因為價格便宜和製造工藝相對簡單，尤其是能夠充分利用現有線路，不必鋪設全新的鐵路網路的優勢，而逐漸能夠在高速列車的競爭上與高速輪軌和磁懸浮分庭抗禮。

從國際趨勢來看，擺式列車很有可能是一種在大規模成熟鐵路網基礎上完成提速，而且性價比較高的高速鐵路技術。

基於鐵道車輛-軌道耦合動力學理論及仿真分析系統，分析了機車車輛懸掛參數、結構參數及軌道結構參數對輪軌橫向相互作用的影響，在此基礎上提出了降低輪軌橫向動力作用的技術措施；

(1)一系水平定位剛度(縱向和橫向剛度)對輪軌橫向動力作用影響較大,剛度值選取的基本設計原則是,在充分滿足運動穩定性的前提下，儘可能降低剛度值；

(2)二系水平(包括縱向和橫向)剛度對輪軌橫向動力作用影響不明顯，設計時，應更多地考慮機車車輛的平穩性；

(3)簧下質量對輪軌橫向動力作用影響較大，較小簧下質量，將使輪軌橫向動力作用得到顯著的降低；

(4)較低的扣件橫向剛度、扣件垂向剛度及道床橫向剛度等參數值將有利於降低輪軌橫向動力作用。

TGV技術

法國：TGV

法國、英國、比利時：歐洲之星

法國、比利時、荷蘭、德國：Thalys 西班牙：AVE

高速輪軌列車

韓國：KTX

美國：ACELA

ICE技術

德國：ICE(IntercityExpress)

德國、比利時、荷蘭、瑞士、奧地利：ICE(IntercityExpress)

中國：CRH(ChinaRailwayHigh-speed)

新幹線技術

日本：新幹線

台灣：台灣高鐵

Talgo技術

西班牙：Talgo350

擺式列車

義大利、芬蘭、葡萄牙、捷克、斯洛維尼亞、英國：Pendolino

瑞典：X2000

瑞士：ICN

義大利、瑞士：EurostarItalia

美國：Acela

加拿大：LRC

磁懸浮

中國上海：上海磁浮示範運營線（中國第一輛磁懸浮列車）

中國技術

2019年9月24日，國家鐵路局發布：到2050年技術儲備研發時速400公里級高速輪軌客運列車系統。

時速紀錄

試驗在法國剛開通的東部高鐵線路的蘭斯和梅茲之間進行,“V150”試驗機車的目標是時速540公里，相當於短程螺旋槳飛機的速度。1990年5月法國曾創下515.3公里的紀錄。本次試驗列車長106米，重268噸，由2個牽引機車

和3節雙層車廂組成，增大了車輪尺寸，增加了2台發動機，總牽引力達2.5萬馬力，線路電壓由2.5萬伏增大到3.1萬伏。沿途線路懸掛系統進行了特別檢查和維護。

法國國營鐵路部門和阿爾斯通公司曾在1月份多次進行類似試驗，時速達560公里。這次試驗除挑戰高鐵輪軌技術極限，還試驗列車行駛的穩定性和舒適度。法國高速鐵路總里程為1547公里，每天有650輛高速列車線上運營，平均行車時速為300公里。

這次試驗的商業目的在於向世界展示法國高鐵的技術實力，開發國際市場，以贏得包括中國在內的潛在客戶。

進行試驗的高速電氣列車TGV的最新型款V150列車在剛剛竣工的巴黎－斯特拉斯堡東線鐵路264公里處啟動。當列車超過515.3公里/小時的前世界紀錄時，最終列車在13點14分達到最高的574.8公里/小時。這一速度比17年前的世界紀錄高出了59.5公里，相當於短程螺旋槳貨運飛機的飛行速度。

“V150”列車是為此次試驗專門研製的，全長106米，重268噸，由2個牽引機車和3節雙層車廂組成。與法國高速鐵路實際運營的列車相比，這一列車車輪的直徑從920毫米增加到了1092毫米，牽引力也增加了一倍。