法国高速铁路技术发展骄人成就

1．法国高速铁路发展

法国是世界上从事提高列车速度研究较早的国家，1955年即利用电力机车牵引创造了331 km/h 的世界纪录。1967 年 5 月，法国国铁的CC-6500型电力机车，在一段长约 80 km 的铁路线上，实现了最高时速 200 km 的载客运输。20 世纪 70 年代，TGV-01试验型电动车组达到了380 km/h 的速度。

德、法两国虽然先行开通了时速 200 km 的列车，但毕竟只是既有线提速。为了挽救日益没落的铁路运输业，1965 年年底，也就是日本新干线开通的第二年，法国国营铁路公司（SNCF，简称法铁）开始拟定法国高速铁路计划，并定名为“TGV”（高速铁路的法文缩写）。TGV 是由阿尔斯通公司和法国国家铁路公司设计建造并由后者负责运营的高速铁路系统。建造TGV的设想始于20世纪60年代，之前日本新干线已于1959年动工。当时法国政府热衷于采用气垫列车或磁悬浮列车，而法铁则开始研究基于传统轨道的高速列车。在最初的计划中，TGV将由燃气涡轮发动机或电力机车牵引，但最终燃气涡轮发动机因体积小、单位功率高且能长时间提供高功率牵引力而被采用。1966 年，法铁设立了主要研究高速铁路技术的研究局。1967年7月10日，TGV计划正式启动。1968年6月，法铁在维也纳召开的铁路高速化国际会议上，宣布要建设巴黎—里昂间的TGV高速铁路。巴黎和里昂是法国最重要的两大城市，铁路运量早已饱和。1971年，法国政府批准了修建TGV东南线的计划（巴黎—里昂，417 km，其中 389 km 为新建高速铁路）。

法国人在技术上非常慎重，他们对日本新干线进行了彻底研究，并针对其造价高、动力分散式列车维护复杂、编组缺乏灵活性、换乘麻烦、列车受电弓接触不良、列车舒适度（振动噪声）欠佳等弱点，提出对应策略。针对日本新干线的弱点，TGV 采用与其迥然不同的动力集中式列车。1969年7月，阿尔斯通制造出第一款试验车 TGS001 和 TGS002，由雅克·库珀设计，采用燃气轮机、铰接式转向架，最高测试时速达到 318 km，是非电力牵引列车中的最高时速保持者。1973 年，法铁研制的 TGV-001 试验列车，停在巴黎德奥斯特里茨火车站。TGV是世界第一种平均时速超过 200 km 的高速列车。

随着1973年能源危机爆发，石油价格高涨，燃气涡轮发动机因此被弃用。TGV转而使用电力机车，电能通过架空线从法国新建的核电站输送而来。TGV列车改用电力牵引后，原先的设计也随之进行了巨大的调整。法国开始从更高起点研究开发高速铁路并确定了适合本国国情的速度目标值，就是要研制一种高性能、高速度并面向大众的新型列车，建造一条高质量的铁路新线，向旅客提供一种安全、舒适、快速的出行方式，解决铁路干线运输能力饱和并要获得显著的经济效益。基于上述考虑，1974年，第一款采用电力牵引的TGV原型车下线，被命名为“泽比灵斯（Zébulon）”。泽比灵斯共运行了约100万千米，进行了受电弓、悬挂和制动等系统测试。1976年10月，法国第一条高速铁路——TGV东南线正式开工。法铁向阿尔斯通公司订购了87辆TGV列车，从此 TGV高速铁路系统走上了迅速发展的道路，在技术、经济、商业等方面都取得了巨大的成功，40 多年来，一直居于世界铁路运输的前沿。1980年4月25日，第一列TGV量产车型正式交货。1981年2月26日，TGV列车在试验中达到时速 380 km，创下世界纪录。1981年9月27日，欧洲第一条高速铁路由巴黎至里昂的东南线投入运营，全程 417 km，直达旅行时间 2 h，当时列车最高速度为 260 km/h，超过了日本新干线，经过技术改造，目前速度已达300 km/h。

TGV 东南线通车后，客运量迅速增长，取得了良好的经济效益。法国政府随即又在1985年开工建设TGV大西洋线（282 km，西线巴黎—勒芒，西南线巴黎—图尔），最高时速 300 km，采用第二代TGV列车。1989年9月24日巴黎—勒芒段通车，1990年5月18日，TGV大西洋线325号列车创造了时速 515.3 km 的世界纪录。5 个月后，大西洋线的巴黎—图尔段也建成通车。到 1991 年，大西洋线客运量已经达到 1 600 万人次，盈余 7.94 亿法郎。此后，法国相继建设开通了 TGV 大西洋线、北方线、地中海线、巴黎东部联络线、东欧线等高速铁路，形成以巴黎为中心、辐射全国的高速铁路干线并能与周边国家连接。

1993 年 12 月 26 日，法国第三条高铁——TGV 北方线贯通。这是欧洲最重要的国际性高速铁路，连接法国巴黎—英国伦敦—比利时布鲁塞尔—荷兰阿姆斯特丹—德国科隆—德国法兰克福，全长 333 km。1994年11月，“欧洲之星”高速铁路，由巴黎经海底隧道抵达伦敦。

1994 年 9 月，环绕巴黎大区的TGV巴黎联络线（全长 128 km），连接起了东南线、北方线和大西洋线，同时穿过了迪斯尼乐园和戴高乐机场。1996年10月，Duplex双层TGV列车上线运行。2001年6月10日，连接法国中部工业城市里昂和南部港口马赛、总长 295 km 的“地中海线”正式通车，采用TGV-2N型第三代双层列车，最高时速 350 km。

2007 年 4 月 3 日，法国又创造了时速 574.8 km 的高速铁路试验列车的最高试验速度。

截至 2018 年，法国已投入运营的TGV高速铁路里程为 2 814 km，除属于法国国家邮政局的4组货运 TGV La Poste动车组外，其余所有TGV动车组全部归属法国国家铁路公司（SNCF）所有。截至 2018 年 6 月，法国共拥有高速动车组车辆 4 700 辆。

法国一直将发展高速铁路作为一项基本国策，因此高速铁路运营里程持续增加，高速列车开行频次不断增加。在新线建设中，由于统筹规划合理，高速铁路带动了区域经济发展。1997 年，法铁引入了中央客票预订发售系统（PDSD），服务于铁路干线和区域客运；法国的 Socrate、REPIPAC 等系统中所有信息只需采集一次，全系统共享，为集运营管理、咨询服务子系统于一体的综合信息系统。

高铁对法国人的居住和出行习惯产生的影响已不言而喻。同自己驾车相比，乘坐法国高速列车不仅不会堵车，还避免了开车的疲劳。同普通列车相比，省时、舒适是法国高速列车最大的优势。巴黎—里尔线（200 多千米，1 h 车程）的开通，使不少里尔人到巴黎就职成为可能。甚至，你可以早上在布鲁塞尔喝早茶，1 个多小时后到巴黎上班，下午再坐两个小时的“欧洲之星”到伦敦看音乐剧。同乘坐飞机相比，法国高速列车的乘客在市区就可上车，省去了从市区到机场的麻烦。

法国国营铁路公司的材料显示，每天往返于巴黎和里昂之间的旅客 10年来增加了 54%，巴黎到里昂的交通几乎被法国高速列车包揽。从巴黎到外地，需 2 h 车程的交通有 90% 被法国高速列车占领，到马赛、波尔多等需 3 h左右车程的交通则有 50%～60% 被法国高速列车占领。

值得一提的是，法国高速列车的订票非常方便。旅客可以通过因特网、电话、信函和法国“米尼泰尔”信息网办理预订，车站的自动售票机和窗口也可售票。票价还有一系列的优惠政策。对于旅客购买的全价票，如果出票后由于种种原因没有使用，旅客可在乘车日期后的两个月内全额退换。

高铁系统有力促进了法国地方经济的发展。据法国统计部门的数据显示，凡是高铁线路通达的地方，商业中心和居住中心都得到显著发展，房地产价格也迅速上涨。两个城市或地区间高速列车旅客人数增加 7%，其经济和社会交往就会增加14%。

2．法国高铁TGV的特点

法国高铁的特点主要是：高速铁路与既有线连接，高速列车下到既有线运营，而且在既有线上的运营里程大于在高速线上的运营里程；法国人口分布较广，人口集聚地距离较远，因此需要更高速的列车，根据其客流特点，采取小编组、高密度的运输策略。

法国高铁前期采用了动力集中方式，列车的10节编组形式为2节动车和8 节拖车（2L8T），即在列车的前后各配置 1 台直流电机驱动的电力机车，牵引电机的功率为 625 kW，额定总牵引功率为 6 420 kW。由于采用了动力集中方式，列车最大轴重达 17 t。法国高铁为了扩大高铁的辐射范围，方便更多旅客出行，TGV-PSE既可以与既有线直通运行，还可以作为国际高速列车开行。因此，TGV-PSE的牵引动力装置可对应 3 种供电制式：交流25 kW/50 Hz、交流 15 kW/16.7 Hz、直流 1.5 kW。法国第一代高速列车TGV-PSE的问世，打破了世界高速铁路日本独领风骚的格局，使法国成为继日本之后又一个高铁技术强国。

法国TGV列车与其他国家的高速列车在结构上有显著的区别，列车转向架采用铰接式动力集中配置方式，列车编组始终保持两端为动力车，拖车之间铰接式连接，整个动车组不可分解独立运行。法国铁路认为这种结构方式具有一系列优点。

（1）动力集中方式。法国铁路运营中的高速列车都是采用动力集中方式，与动力分散形式相比，这种方式的列车的轴重较大，客车的结构相对比较简单，技术上也相对比较容易制造。

（2）铰接式转向架。法国高速列车的特点是全部采用铰接式转向架，即相邻的两节车辆共用一个转向架，两节车厢在转向架上连接。这种连接方式的优点是列车的整体性较好，对列车蛇形运动加强了约束，有利于列车安全运行。最明显的一个例子是：1993年12月21日，一列TGV-R 动车组以300 km/h 的速度高速运行时，由于暴雨造成 7 km 的路基塌陷引起尾部车辆脱轨，列车向前冲了 2 km 才停下来，令人惊奇的是，列车竟没有一辆倾覆，仅有3名旅客轻伤，这与铰接式车体连接方式有很大关系。另外，铰接连接方式的列车转向架数量较少，因而列车总重较轻。但是因为轴数也少，所以平均轴重较重。另外，采取铰接方式时列车解编比较麻烦。

（3）交流无换向器同步电动机。法国高速列车的另一个特点是，采用交流无换向器同步电动机作为牵引电动机。与直流电动机相比，这种电动机功率大，质量轻。与交流异步电动机相比，它的控制电路相对比较简单。(www.xing528.com)

另外，TGV 列车内部设有宽敞的座席，座椅靠垫更加宽敞舒适，并设有头枕和足枕，个人阅读灯的灯光柔和自然，宽敞的行李架也在乘客的视线之内。TGV列车一等座豪华舒适，在设置单独座位的同时，还设有相邻座位或俱乐部空间，可允许两位或4位旅客集体工作。一等座设有手提式计算机或手机电源插座，座席更加宽敞，且为可电控斜倚，另外旅客可预订轮椅旅客的专用座位。TGV列车二等座舒适便利，可提供酒吧服务，方形区可供4名旅客一起工作，小型会议区（16个座位）可供小型团体旅客一起工作。在 1号车厢，设有可接待6人的面对面空间，与车厢其他空间完全隔离开来。车上配备婴儿护理设施：婴儿尿布换用桌和奶瓶加热器（一等车厢和二等车厢均有）。车上设置了酒吧和食物售卖柜台，提供各种食品与饮料。TGV 列车一等车厢和二等车厢均设有残障旅客轮椅电梯和轮椅专区，高速铁路车站内也设有相关便利设施。

20 世纪 90 年代，阿尔斯通公司为西班牙设计制造了AVE型高速列车，为比利时设计了THALYS型高速列车。最引人注目的是穿越英吉利海峡海底隧道的“欧洲之星”高速列车。法国的高铁技术不仅在欧洲占据了主动地位，也受到世界其他地区和国家的认可。法国运营中的高速列车主要有5种，其中TGV-P为第1代高速列车，TGV-A、TGV-R、EuroStar 等是第2代列车，TGV-D双层列车是第3代列车。

3．技术大转向AGV的转变

引起铁路专家普遍关注的是法国第4代高速列车 AGV（法文“高速动车组”Automotrice a Grande Vitesse的缩写）的研发。这是一次技术大转向，放弃了 TGV 第 1 代至第3代的动力集中方式，改用动力分散方式。这一方面是因为，日本和德国在动力分散技术上的突出成就越来越引起其他国家的关注；另一方面，在提高运能上，法国独创的高速列车TGV-D，国外多数用户表示冷淡。因此，法国决心投资 1 亿欧元研发基于铰接式转向架的动力分散技术。新一代列车AGV在技术上的最大突破是采用了永磁牵引电机驱动，并采用动力分散方式。

AGV 由阿尔斯通独立研发，是法国新一代的高速铁路车辆。AGV原计划代替TGV作为法国高速铁路的下一代车型。采动力分散驱动是AGV与动力集中式的TGV最大的不同之处，此设计上的优势让AGV得以在相同的路线上达到较TGV更高的运营车速，其目标运营车速为 360 km/h。AGV是阿尔斯通针对单层高速铁路最新推出的车辆，采用动力分布式列车设计，设备分散于列车底部且每节车厢自带动力，与日本的新干线及德国的ICE-3（Velaro）类似，以期获得更多的室内空间，但仍采用铰接式转向架。

相比较动力集中式的TGV，AGV的优势更加明显：在环保和能源利用方面，其 98% 的机体使用了可回收材料，其功率质量比达到了 22.6 kW/t，温室气体排放量也较其他交通工具大大降低；在安全性和技术方面，AGV主要应用了三项技术，铰链结构、发动机分置技术和能量反馈，尤其是铰链结构能够防止列车倾覆时发生解体，发动机则安放于车厢地台之下，避免了空间的占用，使AGV的空间利用提高了 20%，车厢内也更加安静。对运营商而言，AGV最大的优势是配置灵活，运营商可按需配置7、8、11或14节车厢来搭载250～650 名乘客。AGV 列车的另一鲜明特点是采用了永磁同步电机牵引。

为了增强海外市场的竞争力，从1998年起，法国阿尔斯通公司决定着手第 4 代高速列车——AGV 高速列车的开发。2001 年完成 Elisa试验列车中的头车和中间车各1辆的研制，对动力分散方式列车的噪声、主电路、车辆动力学性能进行了测试。2003年阿尔斯通内部成立AGV开发团队，通过广泛的市场和技术调研，制定了AGV列车的性能要求和总体技术参数。2004年命名为“Pegase”的AGV7（数字“7”表示7辆编组）的样车试制开始。2005年选定车体和头型设计方案。2006年完成样车主变流器等主要装置的研制。2007年2月完成车体研制。2007年12月编组完成研制，并在全长 1.5 km的 Belluvue 试验基地上进行 40～60 km/h 的试验运行。2008年2月Pegase样车向世界公开展示。从着手新一代高速列车研究开始到样车公开亮相，法国差不多花了十余年时间。其间，2001年7月，德国西门子公司与西班牙铁路局集团公司签订了16列基于ICE3平台研制的最高速度350 km/h 的动力分散方式高速列车 VELARO-E 的商业合同。这件事或许对法国开发AGV起到了相当大的推动作用。法国认为新一代高速列车要在今后的国际市场中拥有强的竞争力，AGV至少需要满足如下条件：确保列车最高运营速度在300 km/h以上；确保乘客拥有最大的乘坐空间；应能在不同信号方式的高速线、既有线上运行。2008 年1月17日，意大利的NTV公司与阿尔斯通公司签署了采购 25 列（最大 14 辆）编组、最高运营速度 360 km/h、定员 460人的 AGV 合同的采购。2012 年 4 月 18 日，“Talgo”正式投入运营，目前的最高运营速度为 300 km/h。那么，法国历时 10 年左右倾力推出的 AGV 有哪些不同呢？

（1）编组的多样性。不同的国家、不同的线路，其客流需求的差异是很大的，为了满足各种客流需求，在市场需求调研的基础之上，法国准备了 5种不同形式编组的 AGV 列车。这几种编组的速度等级不完全相同，定员也不一样，使铁路运营公司可按照运营需求选取希望的编组。根据用户需求，AGV 甚至可以做到 26 辆编组或者 50 辆，是目前世界上单列最长的高速列车。

（2）动力分散。尽管日本和德国早就拥有了动力分散方式高速列车，但法国似乎对动力集中方式情有独钟，长期不为所动，直到2008年AGV样车的亮相，法国才结束了没有动力分散高速列车的历史。由于动力集中方式的TGV两端车头不能载客，在同样编组长度的前提下，AGV的定员比TGV要多。

（3）永磁同步电机的采用。在AGV问世之前，采用同步电机牵引一直是法国TGV区别于日、德高速列车的一个鲜明的技术特点。AGV则更进一步，改用永磁同步电机牵引。以1辆编组的AGV为例，它有6台动力转向架，列车单位质量的牵引功率达到 22.6 kW/t。永磁同步电机的优点在于：单位质量的输出功率高，超过 1 kW/kg，而异步电机约为 0.8 kW/kg，也就是说，在同样输出功率的情况下，永磁同步电机比异步电机要轻得多；它的效率比异步电机高，运行能耗更低；永磁同步电机采用全封闭、外冷却风扇的简易通风方式，电机内部与外界隔绝，能避免灰尘的污染，维护容易，可靠性高。

（4）铰接式转向架。AGV 依然坚持了 TGV 采用铰接式转向架的传统，即在车辆之间配置转向架。与各车辆下配置两台独立式转向架相比，铰接式转向架可以减少编组的转向架总数量。

4．Ouigo高铁

法国高速铁路运营品牌由定位于高端市场的传统高铁“inOui”（之前品牌名为TGV）和定位于低端市场的“Ouigo”构成。为提高铁路在法国长途出行市场中的份额，近年来法国国营铁路集团（SNCF）一直大力发展Ouigo高铁业务，如图 4.3 所示。

图4.3　Ouigo高铁

（1）扩展开行线路。2013 年，SNCF 开始推出Ouigo高铁业务，当时只限于提供戴高乐机场站、马恩拉瓦莱—谢西站等巴黎郊区站至各地的客运服务。2017年12月起，SNCF将Ouigo列车服务拓展至巴黎中心车站，每日开行两对巴黎蒙帕纳斯—勒芒—南特以及蒙帕纳斯—波尔多的Ouigo列车，每日开行一对蒙帕纳斯—雷恩的列车；2018年12月起，蒙帕纳斯—雷恩的Ouigo列车对数增至每日2对；2018年7月巴黎东站开通 Ouigo 高铁业务；12 月又将巴黎里昂站纳入Ouigo网络。

（2）增加列车数量。最初Ouigo只是对传统高铁TGV的模仿和补充，目前已取代部分重要通道上的TGV服务，其中两条线路受到较大影响：里尔—马赛原本每日开行5对TGV，其中3对车已改为Ouigo，早班和末班车保留为TGV高铁；巴黎—里昂—尼斯每日的早班和末班车由 Ouigo担当，其余 4对车为TGV。2018 年，SNCF每日开行48列Ouigo，覆盖法国32个目的地，2019年12月每日开行的Ouigo列车数量将增至65列。2018 年，Ouigo客运量达到 1 270 万，比2017年的750万和2016年的620万分别增长69.3% 和105%，到2021年Ouigo客运量将增至 2 600万。

（3）开通订票网站。2017 年，SNCF 官网及手机 App 同时出售Ouigo以及传统高铁TGV车票，而 ouigo.com网站仅出售廉价高铁车票。根据线路的冷热程度，票价从10欧元到115欧元不等，儿童票价为5～8欧元，低廉的价格吸引了更多家庭选择Ouigo出行。除基本票价外，额外的服务需另行支付费用：如额外行李（5欧元）、车载电源插座（2欧元）、安静专区座位（5欧元）、出行信息短信提醒服务（2欧元）、购票前72 h 冻结车票价格（每次2欧元）。

（4）降低运营成本。自引入Ouigo以来，SNCF一直努力降低运营成本：将Ouigo列车每日运行时间从传统TGV的 7 h 延长至 12 h，并通过取消酒吧和头等座来增加定员，使Ouigo座位数量增加了 25%。

（5）外界对Ouigo的看法。SNCF推出Ouigo列车服务是为了应对越来越激烈的市场竞争，铁路在长途出行市场的份额仅为10%，推出廉价高铁服务就是为了吸引更多的乘客，提高铁路的市场份额。目前，Ouigo列车客座率高达80%～90%，其中80%～90%的乘客对出行服务表示满意，60% 的乘客属于铁路的新增客流。尽管Ouigo吸引了众多的乘客选择铁路出行，但部分媒体认为法铁用Ouigo来替代TGV，破坏了原本安排合理的时间和线路，削弱了高铁业务的吸引力。Ouigo的缺点是继承了廉价航空的所有劣势：严格的行李限制、不设餐饮服务和头等座、需提前 30 min检票、中转时间过长。这些限制使乘客很难改变出行计划，也无法在TGV和Ouigo之间切换；若由于晚点错过接续列车，必须重新购买车票。