鐵膽火車俠

地球上第一條高速鐵路是什么時候出現(xiàn)的，由于許多國家在上世紀初到二戰(zhàn)前都建立了試驗性的高速鐵路，現(xiàn)在我們已經(jīng)無從考證了。不過，如果要問第一條投入商業(yè)運營的高速鐵路在什么地方，那么《Geek》可以肯定地告訴你答案：日本。

在日本高速鐵路被稱為新干線，究其歷史那還得從上世紀30年代說起。當(dāng)時，日本制定了最高速度可達每小時200公里的子彈列車計劃，準(zhǔn)備修建一條專用鐵路。1940年，子彈列車計劃中的東京至下關(guān)段動工，可是隨后因戰(zhàn)爭而停工。一直到50年代日本成功申辦了1964年東京奧運會，于是他們決定利用子彈列車計劃留下的底子——在原來停建的鐵路上修建用于高速客運的專用鐵路，而這項在1959年動工的“面子工程”就是現(xiàn)在的東海道新干線。

1964年10月1日東海道新干線正式通車，作為第一條投入商業(yè)運營的高速鐵路，它連接了日本的東京與大阪這兩大城市。與當(dāng)時日本鐵路大多采用窄軌(軌距1067mm)不同，東海道采用的是列車運行穩(wěn)定性更高的標(biāo)準(zhǔn)軌(軌距1435mm)。除了軌距上的不同之外，為了保證列車的高速運行，東海道新干線還改鐵路單線往返的設(shè)計，將東海道新干線設(shè)計為復(fù)線往返。也就是說，往不同方向的列車相互不會使用同一條鐵路。這就好比高速公路一樣，列車各行其道，相互并不會干擾。另外，由于列車高速運行時，即便是撞上重量很輕的物體，對其都會產(chǎn)生巨大的破壞。為了保證了列車高速運行時的安全，東海道新干線還進行了全線封閉。當(dāng)然，東海道新干線要達到每小時200公里的運營速度，沒有專門的列車是不行的。為此，日本國鐵(現(xiàn)在已經(jīng)私營化，拆分為JR東日本、JR東海、JR西日本等公司)在東海道新干線動工的同時，于1962年專為東海道新干線設(shè)計了一種列車。這種每輛車長25米、寬3.4米，12輛為一個編組(后增加為16輛為一個編組)，最多可搭載旅客1401人的列車就是后來成為日本工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)志性象征的O系列車。

P.S.

什么樣的鐵路才算高速鐵路?

國際上將鐵路以速度等級劃分為常速鐵路、中速鐵路、準(zhǔn)高速鐵路、高速鐵路與超高速鐵路這5類。其中常速鐵路的運營速度為每小時100公里～120公里；中速鐵路的運營速度為每小時120公里～160公里；準(zhǔn)高速鐵路的運營速度為每小時160公里～200公里：高速鐵路的運營速度為每小時200公里～400公里：超高速鐵路的運營速度為每小時400公里以上。隨著東海道新干線的成功，日本國鐵開始了新干線的推廣工作。目前，除了最初的東海道新干線之外，日本已經(jīng)建成了山陽、北陸、東北、上越、山形與秋田這6條新干線。在這些新干線上跑的高速列車除了前面提到的0系列車之外，日本國鐵在它的基礎(chǔ)上，通過采用功率更大的牽引電機，強度更高、重量更輕的新型材料以及更符合空氣動力學(xué)原理的設(shè)計先后設(shè)計了100系、300系、500系、700系、N700系、E2系、E3系以及E4系等多種列車。在這些列車中，N700系列車的運營速度已經(jīng)達到了每小時300公里，而運營速度高達每小時320公里的E5系列車正在研發(fā)中，預(yù)計將在2014年投入運行。當(dāng)然，對于日本的新干線，最厲害的地方并不僅僅體現(xiàn)上列車的運營速度上，它還包括了獨特的鐵路控制技術(shù)。對于新干線，由于日本的國土狹小，列車在新干線上總體看來都是停停走走，不能長時間保持高速運行，因此只能將它們像公交車一樣控制。要實現(xiàn)這樣的控制技術(shù)毫無疑問是非常困難的，可是日本人竟然變態(tài)地達了驚人的5分鐘一班的發(fā)車間距。而且更讓人覺得不可意思的是，即便是在這樣的條件下，它們還保持了45年沒有出現(xiàn)重大事故——在新干線上跑的列車連只雞都沒撞到過。

在日本發(fā)展新干線的同時，遠在歐洲的法國一刻也沒閑著。上世紀60年代的時候，法國就開始了高速鐵路方面的研究。不過，當(dāng)時法國政府熱衷于采用氣墊或磁懸浮技術(shù)，而法國國鐵則傾向于采用傳統(tǒng)輪軌技術(shù)。在法國政府不愿意投資的情況下，法國國鐵決定聯(lián)合阿爾斯通開始單干，并對他們的高速鐵路——TGV(Traina Grande Vitesse)進行了試驗性研究。

1972年3月24日，阿爾斯通造出了TGV列車的原型——TGV 001列車。與現(xiàn)在我們看到的TGV列車不同，TGV 001列車并沒有采用電機來牽引，而是采用了燃氣輪機。各位Geek看到這里可不要覺得那些法國人浪漫得有些可愛，在自己的高速列車上采用了并不常見的技術(shù)。其實當(dāng)時法國國鐵作出這樣的選擇是完全正確的，因為燃氣輪機不僅是設(shè)計TGV的阿爾斯通的強項，而且它還擁有體積小、功率高與加速好的優(yōu)點。在1972年12月8日，TGV 001的最高速度輕松超過了每小時300公里。最高達到了每小時318公里。一直到今天，這記錄仍然是采用燃氣鴕機牽引的列車最高速度。不過，法國人的運氣不好——在1973年爆發(fā)的石油危機讓他們徹底明白了，TGV 001的燃氣輪機太費油了。費油，運營成本自然就很高，想要在TGv上賺錢的法國國鐵可不答應(yīng)，于是TGv列車最后還是乖乖回到了以電機輸出動力的老路上來，而作為TGV列車原型的TGV001列車也就只制造了一個編組。對于TGV列車，它與新干線的0系列車最大的不同之處就是其牽引方式采用的是動力集中式。相對于動力分布式，動力集中式其實就是將列車的動力集中在首尾的機車上。也就是說TGV除了首尾的機車是動車之外，其他的都是拖車。采用這種方式，雖然在加速性能上不如動力分布式，但是卻可以方便地進行編組與維修。既然動力集中式在加速性能上不如動力分布式，那么TGV列車是如何實現(xiàn)高速運行的呢?其實，TGv列車能夠高速運行的秘密就在它的轉(zhuǎn)向架上——通常情況下，TGV列車的編組為2動8拖，除了首尾兩輛機車與拖車各有2個轉(zhuǎn)向架之外，其他的拖車相互之間都是通過鏈接式轉(zhuǎn)向架連接的。采用這樣的設(shè)計，其目的就是為了讓TGv列車能以高速通過彎道。當(dāng)普通列車通過彎道時，為了保證它的穩(wěn)定性，通常都會進行減速處理。鐵路上彎道一多，列車的運營速度自然就快不了。而采用鏈接式轉(zhuǎn)向架，由于每輛拖車少了一個轉(zhuǎn)向架的約束，實際上是增加了TGV列車的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了TGV列車通過彎道時的穩(wěn)定性。因此，TGV列車可以在不減速的情況下高速過彎。于是，TGV列車在加速性能上的不足，以高速通過彎道的方式彌補回來，讓這玩意兒實現(xiàn)了不遜于動力分布式牽引的運營速度。除此之外，采用鏈接式轉(zhuǎn)向架還可以有效減輕列車的重量。我們還是以2動8拖為個編組來計算，TGV列車共有13個轉(zhuǎn)向架，而普通列車則需要20^轉(zhuǎn)向架。這樣一比，兩者在轉(zhuǎn)向契的數(shù)量上就有了明顯的差距——TGV列車比普通列車少7個轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架少了7個，

TGV列車那得減輕多少重量啊?于是，輕裝上陣的TGV列車就是想在高速鐵路上慢點跑，都是件很困難的事情。

在1974年之后，TGV列車進行了100萬公里的運行測試，各項參數(shù)均顯示它符合設(shè)計要求。兩年之后，法國政府終于放棄了以前發(fā)展氣墊或磁懸浮技術(shù)這樣不切實際的想法，答應(yīng)資助TGV。于是，法國的第一條高速鐵路——連接巴黎與里昂的東南線隨之開工。1981年9月27日，東南線正式通車，成為了繼東海道新干線之后，地球上第二條投入商業(yè)運行的高速鐵路。從那以后，無論是法國政府還是法國國鐵或是法國旅客，他們都因TGV帶來的便捷而嘗到了甜頭。于是高速鐵路逐漸覆蓋了整個法國。此外，法國國鐵還將TGV進行技術(shù)輸出，在歐洲大陸上建立了一個跨越多個國家的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)。我們熟悉的歐洲之星列車，其實就是TGV專為連接歐洲大陸與英倫三島的英法海底隧道設(shè)計的。目前運行的歐洲之星列車，倫敦至布魯塞爾僅需2小時，而倫敦至巴黎也僅需2小時15分鐘。進入新世紀之后，TGV則向著更高的速度進軍。2007年4月3日，在法國一段經(jīng)過特殊加固的高速鐵路上，一列采用2動3拖編組，名為V150的TGV列車經(jīng)過14分鐘的連續(xù)加速后，最高速度達到了每小時574.8公里，成為了傳統(tǒng)輪軌技術(shù)的第一速。這一速度已經(jīng)非常接近另外一種新興的軌道交通技術(shù)——磁懸浮技術(shù)的極限速度了。

P.S.

美國人有沒有高速鐵路?

對于這個問題，《Geek》可以負責(zé)任地講：沒有。雖然有些喜歡考據(jù)的Geek會指出TGV除了在歐洲大陸上生根開花之外，它的表兄Acelo(由阿爾斯通授權(quán)龐巴迪制造的TGV，帶有擺式列車技術(shù))還遠涉重洋來到了美洲大陸開創(chuàng)新天地。不過非常不幸的是，由于美國的人口密集區(qū)大多集中在大西洋與太平洋相鄰的東、西海岸，而供Acela撒歡的華盛頓至波士頓的鐵路并不是專為高速列車而設(shè)計，加上美國人骨子里認為：你TGV再快，能快得過飛機?所以TGV的表兄Acela在那邊的日子過得并不好，其運營速度不過每小時138公里，這樣慢的速度與TGV列車最高速度每小時574.8公里比起來只能算是龜爬。也許，我們將Acela看作是美國的“迷你TGV”更合適一些。法國人在TGV上毫無疑問是非常成功的，不僅在自己國家進行了廣泛應(yīng)用，而且還技術(shù)輸出到了其他國家。可是，這樣的成功卻深深傷害了法國的老鄰居也是老對手德國的自尊心。于是，嚴謹?shù)牡聡藳Q定奮起直追，在1986年開始了他們的高速鐵路計劃——ICE(Inter City Express)。

由于德國各個城市的人口分布比較平均，所以JEC與日本的新干線、法國的TGV有很大的不同——它不是以首都為中心，通過修建首都與其他城市連接的高速鐵路來實現(xiàn)較高的運營速度。所以德國的ICE更像是我們熟悉的城際列車。也正因為如此，所有的ICE都是在德國國鐵現(xiàn)有的鐵路基礎(chǔ)上進行改造的。只有兩段鐵路才能讓高速列車實現(xiàn)每小時300公里的運營速度。雖然ICE沒有對修建專門的高速鐵路，但是在改造后的鐵路上運行的ICE列車卻是專門設(shè)計的。

在德國，與電氣有關(guān)的東西很少有不涉及西門子的——德國高速鐵路的主力ICE列車就是西門子造的。在德國提出ICE計劃之后的第5年，也就是1991年6月2日，第一批ICE－1列車正式投入使用。該列車采用2動12拖為一個編組，全長411米，最大可載800名旅客，是所有的ICE列車中最長的。在漢堡至慕尼黑的鐵路上運行時，這家伙的最高速度可達每小時280公里。不過，ICE－1列車的缺點也非常明顯，由于它不能與其他列車混編或重聯(lián)，加上當(dāng)時的ICE列車的上座率不高，所以一直存在運營成本過高的問題。除此之外，由于ICE－1列車與TGV列車一樣，牽引方式采用的是動力分散式，所以它的加速性能并不怎么樣。為了解決ICE－1列車的這些問題，在1997年的時候，ICE－1列車的后續(xù)者ICE－2列車正式登場了。與ICE－1列車相比，ICE－2列車更像前者的縮小版——它在ICE－1列車的基礎(chǔ)上，其主要結(jié)構(gòu)幾乎沒有做任何變化，只是將每輛拖車的長度縮減到ICE－1列車的一半。因此，ICE－2列車的運營成本要比ICE－1列車低上不少，即使是要達到ICE－1列車的運量，它也可以通過兩個編組重聯(lián)的方式實現(xiàn)。而對于ICE－1列車在加速性能上的不足，ICE－2雖然德國人沒有走法國人的采用鉸接式轉(zhuǎn)向架的道路，但是他們都是通過減輕重量來實現(xiàn)的。由于ICE－2列車的長度只有ICE－1列車的一半，那么它在重量上自然要比后者輕上不少。在相同的機車牽引下，重量越輕的列車，加速性能自然就越好。因此，ICE－2列車就會跑得更快。雖然德國人通過縮短長度來減輕重量的辦法讓ICE－2列車跑得更快，但是ICE列車再短，在運營速度上的提高也是有個極限的。于是。為了追求更高的運營速度，德國人終于在最新的ICE－2列車的后繼者ICE－3列車上放棄了動力集中式的牽引方式——ICE－3列車與它的兩位前輩不同，不僅在外形上設(shè)計的更加符合空氣動力學(xué)原理，而且轉(zhuǎn)而投靠了動力分布式。除此之外，與ICE－2列車相比，ICE－3列車的長度就更短了——它由8輛動車為一個編組，可載428名旅客。目前，ICE－3列車是德國國鐵速度最快的列車，在科隆至法蘭克福、因戈爾施塔特至紐倫堡的鐵路上它可以達到每小時300公里的運營速度。

日本的新干線在加速性能與載客量上有著明顯的優(yōu)勢，但是由于列車的牽引方式采用的均是動力分布式，這種方式除了在國土面積狹小的地方才有所作為之外，在長時間的高速行駛的時候，加速性能的優(yōu)勢并不明顯。而且由于列車必須采用多個牽引電機，其成本自然也不會便宜，加上修建一條復(fù)線往復(fù)、全線封閉的新干線的費用，總體成本就更高了。而法國的TGV雖然也必須修建復(fù)線往復(fù)、全線封閉的鐵路。但是列車的牽引方式卻采用了動力集中式，因此TGV的總體成本還是要比新干線低上不少的。也正是這個原因，TGV才技術(shù)輸出到多個國家，成為了目前應(yīng)用得最廣泛的高速鐵路。德國的ICE雖然是三大高速鐵路中起步最晚的，但是它卻可以建立在原有的鐵路上。雖然存在載客量較小的問缺點，但是由于其主要成本只是在高速列車與鐵路改造上，所以總體成本比新干線與TGV低上不少，是高速鐵路中價格實惠量又足的典型。

說完了日本的新干線、法國的TGV與德國的ICE之后，我們在來看看我國的高速鐵路計劃。CRH(China Railway High-speed)。進入90年代之后，廣州、深圳的發(fā)展速度那可是一日千里，特別是深圳，甚至還出現(xiàn)了三天一層樓的“深圳速度”?？稍谘杆侔l(fā)展的