快速軌道：中國、歐洲和美國高速鐵路的比較

宋尊堯

簡介

高速鐵路有潛力成為最經濟和環保的旅客出行交通方式。在實現的過程中，它通常成為了優先的交通方式。這是一種在各個國家都被廣泛使用的技術，美國早在1960年1月就開始了相關研究，在有些環節比其他國家更成功。在高鐵和交通擁擠的高密度交通量地區，一個完善的鐵路運輸系統是一種非常理想的運輸方式。在今天這個交通運輸和空氣質量問題日益加劇的時代，高鐵被公認為是一種合理、方便快捷的替代汽車和飛機的出行方式。高速鐵路在大幅減少大家的出行時間（其速度最高可以達到450公里/時左右）的同時增大了能源消耗，因此在速度和能源消耗上仍需要權衡——在大多數情況下，只需速度超過300公里/時，即可大大縮短高鐵到達目的地的時間。但盡管如此，這仍然讓旅行者有了一種新的交通工具。高鐵投資需要幾十年的時間才能實現投資回報，但某些國家已經可以預計到其高鐵線開始盈利或已經開始盈利。

高鐵網絡發達的國家已經看到了高鐵帶來的各種各樣的經濟影響，大城市之間的交通已經變得更加簡化和快速，帶來了許多大型城市的地理中心和商業中心地位大大加強。歐洲和亞洲許多人口稠密的大城市都經歷了嚴重的空氣污染和交通擁堵問題，高速鐵路為了規避這兩個問題，降低了運營的速度，同時也降低了對出行者的運輸速度的吸引力。鐵路網絡不僅連接了歐洲國家的主要城市，同時涵蓋其他國家和地區的網絡也在增長。在這篇文章中，我們將對各國各種技術和經濟的影響進行回顧和比較，以說明高鐵是如何改變全球交通狀況的。

亞洲

圖1顯示了亞洲的高鐵網絡。日本于1964年首次推出高速鐵路系統，時速約為210公里/時。這一速度即使與其他現代系統相比，在技術上也被認為是適度的，但在1981年之前，它一直是世界范圍內高速鐵路所能達到的最高速度。此外，考慮到長途出行，這也引起了世界各國的關注，日本的新干線已經發展到1400英里，速度略低于325公里/小時。但新干線在列車下方裝有動力軸，而其他國家則實施了動力驅動的高速列車。輕量級載重設計和低維護成本是新干線技術的強大優勢。新干線的設計與現代高鐵相同，也使用了分布式牽引，這一設計提供了更多的動力、更好的附著力、有效地增加了載荷空間，在設計中設計了再生的能量循環系統，這個系統把轉向減速變成了一個能量來源。

高速鐵路（HSR）已成為許多亞洲地區的一種有效的交通方式。在中國臺灣地區，高鐵已經將許多主要城市和周邊地區的旅行時間限制在一個小時以內，并且將高雄和臺北兩大城市之間的出行時間由之前的4.5小時縮短到了90分鐘，臺灣高鐵是首個采用“建造一操作一轉移”模式的大型建筑工程項目。

臺灣高速鐵路（THSR）是一個345公里的鐵路走廊，其最高時速為350公里，其中75%的線路在高架橋梁上運行。臺灣的高鐵系統的投資大約為160億美元。臺灣高速鐵路將制造業、商業和政府部門聯系起來，使這個經濟依賴外貿出口的地區在其內部的各個部門間的運作更加緊密。在這一地區，城市土地使用的變化隨著交通方式的變化而發生（例如，以港口為中心的貿易區，以車站為中心的貿易區）。臺灣高速鐵路技術主要是進口的，主要引進日本的新干線，管理系統主要由歐洲的技術組成。

由于該鐵路位于兩個俯沖帶之間的地質頻繁活動區域，因此實施能夠承受地震活動的設計是很重要的。斷層穿過高鐵線路，工程各個部分需要特殊設計及處理。這需要設計中注意路堤上的特殊高度最低限度和特定的橋梁支撐物應具有一定的彈性：由于某些構件具有一定的彈性，從而避免了重大的事故和橋梁的損壞。

到目前為止，中國擁有最廣泛的高速鐵路系統。中國鐵路系統由多種不同的技術組成。中國高鐵HSR（CHSR）網絡的技術從日本、德國和法國引進，同時增加了本國的自主創新。上海磁懸浮列車于2003年首次亮相，并由一家德國公司提供技術，最高時速可以達到430公里/小時。從武漢到廣州的客運專線技術是由日本的新干線和德國的冰列車組成的本地組合，但有一些改進。

中國在高鐵的研究與設計過程中，必須克服的障礙包括復雜多變的地形和多種多樣的不良地質災害。大范圍的高鐵網絡在復雜多變的地質環境和大段落的河流區域建造。中國的三座高鐵橋梁保持著最大跨度、最大寬度和最大容量的紀錄。同時，中國高鐵隧道的建設和速度（最高時速350公里）也被公認為極致的技術先例。軌道方面與其他國家使用改裝的既有軌道不同的是，中國高鐵的軌道是一種地面設計，它可以在不需要減速的隋況下，以最高速度一直保持高速運行，而無需減速。中國高鐵使用無砟軌道，即不使用碎石道碴穩定鋼軌，無砟軌道線路也有軌道網；同時軌道采用無縫線路，這一壯舉需要在根據全國各地的溫度變化情況進行探索研究。中國的軌道幾乎都是在德國設計的混凝土板上設置的，這樣可以減少高鐵車輪和軌道的磨損。中國制造的列車在世界范圍內運行，并且仍然是最快的。

歐洲

圖2顯示了整個歐洲的高鐵網絡。在歐洲，各國高速鐵路系統從大系統的各個組織環節及電力供應的方式之間都存在著差異。英格蘭傾向于使用比歐洲其他國家更小的電壓（例如歐洲的其他國家采用1.5千伏，英國的典型的標準是750伏）。同樣的，英國的高鐵通過另一條線路提供電力，而其他歐洲國家高鐵則直接使用電力。歐洲一些老舊的內燃機車仍在運行，這也是運行中速度最快的內燃機車。在歐洲，各國高速鐵路是互聯互通的，而歐盟則是沿著鐵路線建設軌道，這對各國政府都是有益的。這提高了不同國家的高鐵運行標準并使行車安全得到了保障。歐洲的高鐵幾乎完全是在以營利為目的的基礎上運作的，因此，其高鐵并不會利用政府的補貼。英國的鐵路系統原來是由一家政府所有的公司組建，但后來被租給私人財團進行運營。

法國在20世紀60年代以125英里/小時的速度開始使用內燃機車。隨著20世紀70年代石油價格的不斷上漲，法國轉而使用阿爾斯通建造的電力機車，并使用在新建的巴黎和里昂間的鐵路上。電力機車將近270英里距離的出行時間縮短為兩個小時，這鞏固了乘客的“轉乘”方法的可行性。1981年，TGV首次亮相，并成為了首個高鐵，其機車不僅能在其專用的高鐵線路上運行，而且可以在普通的鐵路線路網絡上運行。在TGV上的列車編組采用每輛機車在兩端編掛一輛車的方式，其中的一些線路可以承載容納量超過1000名乘客的雙層列車。今天，法國的高鐵網絡已經超過1185英里，以每小時186英里的速度進行計算。與德國和日本不同的是，法國的高鐵軌道是用碎石道碴來穩定的，用于穩定軌道系統。西班牙和韓國也有高速鐵路，主要使用法國的TGV技術。在法國，超過50%的國內出行是由TGV完成的。endprint

德國開始在火車上開發磁懸?。╩aglev）技術，同時也在研究傳統的高速鐵路。高昂的成本阻止了磁懸浮成為德國現階段的一個可行選擇，但該技術已經在中國的上海成功地使用，并且計劃在日本進行使用。德國的高速鐵路（被稱為“冰列車”）的運行速度有所放緩，但時速仍接近700英里。德國的ICE3系統實現了與新干線相似的能量再生系統。

美國

圖3顯示了美國的高鐵系統的路網規劃。美國還沒有看到其他國家在高鐵建設和使用方面的繁榮。美國在高速鐵路方面同樣投入了大量的資金進行路網開發，而美國的高鐵系統主要局限于其東部沿海地區。一些項目，例如加州的一個項目，從項目提出開始已經花費了10年的時間來論證確保投入資金的安全，并且這一論證過程持續到這個項目本身實際上已經開始動工建設。加利福尼亞項目設計出了新的高鐵軌道，時速可達150英里/小時，這在美國的高鐵路網中是獨一無二的。在美國，從波士頓到華盛頓的高鐵線路運行在既有的鐵路路網上，是美國唯一運行的高鐵系統。美國鐵路公司的“鐵路干線”（波士頓至華盛頓特區）吸引了往返于紐約和華盛頓特區之間62%的旅客，并與11號區域的主要機場提供了聯系。令人驚訝的是東北走廊（NEC）系統仍然是世界上最繁忙的走廊之一，為數百萬的通勤者和城際旅行者服務。然而，投資及輸送能力不足和高客流需求之間的矛盾很難恰當處理。

區域優勢劣勢經濟影響

美國的其他普速鐵路系統也存在，比如美國中西部路網和太平洋西北路網，但它們目前的速度不超過每小時100英里。美國的火車比世界上其他國家的車輛更重，主要是由于人們對發生事故后的減少傷亡能力感到擔憂。然而，世界上各種輕型、高速的系統在事故中幾乎沒有人員傷亡，這說明在高鐵系統中，良好的信號系統和安全運輸技術是達到整體安全性的關鍵。

高鐵在美國發展的主要障礙是資金來源。開發一個高速、高效、有吸引力的路網需要大量的財力資源。但如果一個鐵路路網不能充分地縮短城市之間的旅行時間，它就無法吸引它所需要的客流。另外，還存在鐵路的各種功能使用與速度提升之間的矛盾等問題，美國的鐵路也被貨運系統所使用，這在其他國家也已經成功，但是如果不使用適當的技術，貨運作業也會大大限制鐵路的速度和影響安全運輸，這也會導致國家經濟上的阻礙。在美國，一個發達的高鐵網絡需要建造更多的基礎設施來滿足運營的需要。

比較

雖然其他國家已經投資了幾百億美元來發展高鐵路網，但美國在他們的高鐵路網上投入的資金相對較少。但這可能仍然會給美國帶來好處，因為美國未來的項目將會利用到先進的技術和更為廣泛的前期研究思路，而其他的衍生項目也會投入到美國自己的高鐵系統中。目前，許多國家在他們的中心城市周圍地區看到了驚人的帶動效應。但在其他原規模較小的城市周圍，卻沒有像原先希望的那樣大的效應。表1顯示了在不同國家的高鐵發展的優缺點。

建設一個先進發達的高速鐵路網絡，對國家和出行者都是一筆巨大的財富。高鐵繼續以節省出行時間，減少排放以增大吸引乘客的可能性與各國城市間的航空系統競爭。不過，在今天這個燃油成本不斷上漲的時代，高速鐵路為許多人提供了一種航空出行的替代方式。隨著歐洲和亞洲的鐵路系統變得更加復雜，并繼續擴大規模，其他國家也將受益于技術上的改進和研究投資，這些國家正在向這項技術投入大量資金。雖然美國沒有投入大量資金來建立一個高鐵系統，但它卻可以從其他國家的技術和成功中獲益。由于高鐵帶來的交通便利、城市道路擁擠、以及高鐵站周圍均存在宜居社區，因此，未來出行者和通勤者將是高鐵帶來的交通運輸技術改善的時代中最大的獲益群體。endprint