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高速铁路技术发展纵横:意大利、西班牙、瑞典三剑客

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:欧洲的高铁技术,以法国和德国执牛耳,但意大利、西班牙、瑞典三个国家,高铁发展的劲头很猛。意大利、西班牙、瑞典三国大力推行修建客运专线,将高铁技术为己所用,以改善本国交通、提高客运服务质量,形成了风格独特的发展模式。目前,意大利运营中的高速铁路就此一条。为了规划的实施,意大利铁路专门成立了高速铁路公司。2)意大利的高铁技术标准意大利制定了全国高速铁路网技术标准。

高速铁路技术发展纵横:意大利、西班牙、瑞典三剑客

欧洲的高铁技术,以法国和德国执牛耳,但意大利、西班牙、瑞典三个国家,高铁发展的劲头很猛。意大利、西班牙、瑞典三国大力推行修建客运专线,将高铁技术为己所用,以改善本国交通、提高客运服务质量,形成了风格独特的发展模式。

1.意大利高速铁路

1)意大利高铁建设

意大利早在20世纪 60 年代就开始研究修建高速铁路。1966 年,意大利国铁宣布修建罗马佛罗伦萨的高速铁路(Direttissima计划),全长 264 km,设计时速 250 km,采用ETR摆式列车,3 kV 直流供电。1937 年,意大利投入博洛尼亚—罗马—那不勒斯线的ETR200电力机车,该型电力机车是当时欧洲最快的商业机车。第二次世界大战后,米兰—那不勒斯线成为最重要的交通大动脉,罗马—佛罗伦萨是其中最繁忙的一段。1970年,意大利在罗马—佛罗伦萨间修建了第一条高速铁路,该线路走向大体与既有线平行,并合理利用了部分原有车站和其他技术设施,全长 238 km,设计时速 250 km,桥隧总长约 105 km,占线路全长的 44.5%。按客、货混运组织运营,这条高速铁路在多处与既有站接轨,修建与既有线相连接的联络线,将高速线与既有线连接为一个整体,提高了既有线的运输能力。然而让人大跌眼镜的是,在意大利政治、经费、沿线居民的阻碍下,建设时间足足用了 22 年,直至1992年才完工,平均每年修建不到 12 km。本来这是欧洲最早开工修建的高速铁路,开工比法国TGV早6年,但全线通车居然比TGV晚了 11 年。目前,意大利运营中的高速铁路就此一条。线路设计速度只有 250 km/h(列车实际运营速度只有 210 km/h)。

1986 年,意大利铁路制定高速铁路发展规划,要把从米兰到那不勒斯的南北大干线和从都灵威尼斯的东西大干线建设成高速铁路,再加上米兰到热那亚的高速铁路,共建成总长超过1 200 km 的高速铁路网。意大利政府于20世纪90年代初批准了这个规划。为了规划的实施,意大利铁路专门成立了高速铁路公司(TAV)。政府同意提供高速铁路建设资金的 40%(其余由TAV公司自行设法筹集),批准建设第二代高速铁路。

意大利经过多年的辛苦经营,克服了经济波动、地形恶劣、资金短缺等一系列困难,构建了全国高铁交通网络。其中已经运营的高铁客专线路包括:佛罗伦萨—罗马高铁客运专线,长254 km,时速 250 km,1992 年开通运营;罗马—那不勒斯高铁客运专线,长 205 km,时速 300 km,2005 年开通运营;都灵—米兰高铁客运专线,长 125 km,时速 300 km,2009 年开通运营;米兰—博格尼亚高铁客运专线,长 25 km,时速 300 km,2009 年开通运营;博格尼亚—佛罗伦萨高铁客运专线,长 78 km,时速 300 km,2009 年开通运营。

里昂—都灵高速铁路,是一条建设中的欧洲高速铁路,其连接了法国南部城市里昂与意大利北部城市都灵,是巴黎至罗马高速铁路的其中一段,预计2028年投入使用。里昂—都灵高速铁路通车后将大大提升法、意两国之间的货运速度,从意大利米兰到法国巴黎的时间将从现在的7 h 减至 4.5 h。

2)意大利的高铁技术标准

意大利制定了全国高速铁路网技术标准。意大利在修建新线的同时,对罗马—佛罗伦萨的既有路段进行了适应高速标准的技术改造:加大曲线半径,最小曲线半径由 300 m 调整为 5 450 m;加大线间距,由 4 m 调整为 5 m;隧道净空由 54 m 增至 82 m;信号设备采用 ERTMS二级系统;无线通信采用GSM-R 系统等。

按照先进的技术标准,在保证安全性、高速度的前提下,高速铁路在几何参数、轴重、限界等方面与既有线的客货列车及欧洲高速铁路网的列车兼容。罗马—那不勒斯高速铁路轨道采用有砟轨道、混凝土轨枕,并采用有砟轨道,主要基于经济上合理、技术上可行、维修上方便的原则。由于机车车辆车底的有关设备在安装时进行封闭,保证车底面比较平顺,运行时不会造成道砟飞溅而破坏车底设备和道旁设施。路基表面平坦、密实,电缆槽一般与路基面持平,也有直接放在路基上的。路基边坡防护多采用钢丝网碎石防护、植被防护等方式。

高速铁路线路隧道一般采用双线隧道,轨面以上净空不小于 82 m2。意大利高速铁路建设公司计划对较长的隧道采用双单线断面,以降低发生事故的可能性和便于采取紧急救援措施;同时在整个道内铺设 1.5 m 宽的人行道,两隧道每隔 250 m 修建连接通道,并安装双门和超压系统,防止火灾扩散到另一隧道内,保证旅客能在紧急情况下撤离隧道。明洞内每隔 250 m 修建侧面步行通道,并采取了洞内消防用水系统、烟雾控制通风系统、横通道空气交换系统等应急系统。

意大利是欧洲第一个在新建高速线路上采用 ERTMS 系统的国家。ERTMS是新的欧洲铁路网控制和列车间隔系统,用于保证欧洲各国的国家铁路系统相容性,实现统制式、统一标准和欧洲铁路网的互通。

所建高速铁路装备ERTMS二级系统。该系统利用GSM-R系统把信号从地面的车站传输到列车上,车载设备接收到信号并转换成操纵的指令。ERTMS二级系统通过无线闭塞中心向线路上的所有列车连续发送有关速度控制的信息,每列列车也利用同样的系统把位置信息发送给无线闭塞中心。实现动态的列车间隔距离,这是世界高速铁路的发展趋势。意大利高速铁路列车运营中,一等座赠送甜品小食或冷热饮,直接由列车员送到座位上,早晨出发的列车还为旅客提供报纸,车厢内设有残障旅客座席和卫生间。博洛尼亚、佛罗伦萨、米兰、那不勒斯、帕多瓦、雷焦卡拉布利亚、罗马、都灵和威尼斯设有“欧洲之星”俱乐部小型休息室。

第二代高速铁路为客货混运型,高速旅客列车的最高速度可以达到300 km/h,货物列车速度可以达到 160 km/h,线路允许轴重为 18 t。在意大利的干线铁路,包括罗马—佛罗伦萨高速铁路线上开行,摆式列车行车速度可以达到 250 km/h。意大利摆式列车在速度 200 km/h 以上的国际摆式列车市场上,占据了 70% 的份额,德国、芬兰、瑞士、法国、西班牙、美国、英国都引进了这种列车。此外,意大利还生产了用于国际运输的ETR470和ETR480摆式列车。

高速铁路在某些路线上还提供全套餐饮到座服务。菜单根据季节时常变化,在送餐之前,列车员会到车厢咨询。意大利境内铁路列车可提前 60 天预订车票,乘坐意大利境内列车无须办理登车手续,车票和护照在车上检查。

3)意大利的高铁动车组

意大利高铁动车组种类型号很多,但实际上只分成两大类:一类是展现意大利高铁技术看家本领的摆式列车系列,另一类是非摆式列车系列。摆式列车系列种类繁多,先后研发了多款不同的动车组,其中 ETR460动车组1994年投入运营,时速 250 km;ETR470和ETR480在1997年投入运营,时速分别是 200 km 和 250 km。上述动车组均为意大利亚特铁路公司研制。ETR600和ETR610两款动车组均为2008年投入使用,时速均为 250 km,由法国阿尔斯通公司研制。

上述动车组是意大利“Pendolino”摆式列车家族的代表性产品,是专门为在既有铁路上开行高速动车组而研发的。既有铁路线路条件一般,如果不采用摆式列车,大都限速在 160 km/h左右,而摆式列车让速度提高了一个等级,但是还远不算真正意义上的高铁列车。除这几款速度不同的动车组之外,意大利还运营了三款时速 300 km 的动车组,分别是ERT500、ERT575(AVG)和Frecciarossa1000(ETR1000)。

2.西班牙的AVE

1)西班牙铁路发展历史

西班牙位于欧洲的伊比利亚半岛,属于多山国家,地势起伏很大,对于修建铁路非常不利。早在1848年,西班牙修建了第一条铁路,从巴塞罗那至马塔罗。此后百余年间,西班牙铁路作为国家交通动脉不断延伸发展。但是,该国的铁路与其邻国有很大不同,最大的区别就是西班牙铁路采用的轨距不一,有的是国家标准轨距(1 435 mm),有的是采用宽轨距(1 668 mm),还有大量的窄轨距(1 000 m)这种混乱的轨距系统,这为以后西班牙高铁发展带来了很大困扰,甚至可以说在一定程度上阻碍了高铁线路的延伸和扩展,甚至影响到了国际贸易和经济往来。

西班牙铁路多轨距的原因,坊间相传有两种说法:一种就是采用宽轨距完全是为了防御周边国家入侵的军事需要,在百余年前欧洲战火纷飞的年代,西班牙铁路采取这种措施也是无奈的选择;另一种说法是,西班牙铁路采用宽轨距是为了增加运量,增大列车的牵引力,以便能够爬上更加陡的坡度,这也是为了适应多山地势而采取的措施。实际上,宽轨铁路确实能提高国内铁路的运输能力,但是却极大限制了国际客货交流,长期来看,这对一个国家而言并非有利之举。西班牙铁路在历史上留下了后遗症,这需要采取技术措施加以解决。对于发展高速铁路而言,宽轨距更是一个必须面对的问题。大规模改造铁路投资太大,修建客运专线并不能解决高铁列车在既有铁路上跨线运行的问题。既然无法从铁路轨道本身想出解决办法,只好在车辆上面寻找突破口。经过努力,西班牙终于找到了在宽轨铁路上运行标准轨距高铁列车的办法,那就是采用可以自动变换车轮轮距的 Talgo摆式列车。

2)西班牙 Talgo 摆式列车

说起 Talgo 摆式列车,需要提及一位对研发该列车做出重要贡献的人物,他就是西班牙工程师亚历杭德罗·戈尔科切亚·奥马尔,可以称之为Talgo之父。早期的Talgo列车并没有安装摆式系统,只是普通的列车,奥马尔在1945年研发成功的Talgo列车是非摆式,其比同时代的其他列车速度更高,安装了一种独特的三角形转向架,这种技术为西班牙独有。从那以后数十年间,Talgo列车与时俱进,技术不断升级换代。1955年,西班牙首先研发成功车辆轮对内侧距可调的Talgo转向架,由此诞生了可以变换轮距的列车,使之可以在不大于 15 km/h 的匀速运行中,在宽轨距与标准轨距之间互相转换车轮的轮距,解决了不同轨距的铁路之间列车互通的难题。这样一来,西班牙政府就不用投入巨额资金将宽轨改成标准轨距,节省了大量工程投资。

1973 年,西班牙正式研究 Talgo 摆式列车,是在普通的Talgo列车基础上进行研发,经过三年多的努力,1976年12月,Talgo摆式试验列车问世,并进行了48次试车试验,速度达到了 200 km/h。这台试验车可以高速通过半径为 450~500 m 的弯道,舒适度一点也不比低速运行的普通列车差。

1980 年 7 月,性能良好的 Talgo 摆式列车在马德里至萨拉戈萨铁路上投入商业运营,1981年用于马德里至巴黎的国际长途运输。此后数年间,Talgo摆式列车不断超越自己,连续创造速度纪录:1988年,Talgo摆式列车在德国高速铁路的试验速度为 291 km/h;1994年11月依旧在德国高速铁路上试车,创造了 360 km/h 的高速度;1997年,该列车在西班牙高速铁路上创下了333 km/h 的速度纪录。Talgo 摆式列车是西班牙铁路技术的骄傲,自从问世以来,长期担任西班牙的主打列车,得到了广泛应用。

3)Talgo350高速列车

西班牙自主研发的 Talgo摆式列车,适用于既有铁路提速运营,虽然试验速度创造了360 km/h 的高速度,但是实际载客运营速度也不过 200 km/h,距离真的高铁列车还有差距。随着高速铁路在交通运输以及国民经济中的重要性越来越凸显,西班牙政府不再满足仅仅在既有铁路上开行高速列车,而将修建新的客运专线纳入了计划。1987 年,西班牙首条真正意义上的高速铁路破土动工,1992年4月开通运营,连接马德里和一线城市塞维利亚,线路全长 471 km,让两个城市之间的运行时间从 6 h 锐减到 2 h 20 min。

然而奇怪的是,可以让火车跑出 300 km/h 的高速铁路,竟然是一条客货混跑线路,上面同时运行着三种不同的列车,分别是引进法国 TGV 技术研制的 AVE-S100 高速列车、引进德国技术研制的 S250 电力机车牵引的Talgo200型摆式列车,还有大量的货运列车。虽然该线路是西班牙第一条高速铁路,但这条线路上并没有出现西班牙自主研发的速度 300 km/h 及以上的高铁列车的身影。这种不利局面不能长期持续下去,必须要做出改变,西班牙政府为此开始了行动计划

由于高速铁路给西班牙政府带来了可观的回报,为了逐渐摆脱高铁技术受制于人的局面,西班牙政府下定决心培育自己的高铁列车生产企业。经过苦心经营,有两家企业逐渐崛起,研发的高铁技术不但满足了国内需要,还能出口他国。这两家企业分别是成立于1942 年 Talgo 公司和成立于1917年的 CAF 公司,这两家公司都是老牌企业,有很深的技术积淀,能够变换轮距的列车和摆式列车就是这两家公司的拳头产品。

1995 年,西班牙开始建设第二条高铁线路,衔接马德里至巴塞罗那,全长 650 km,并且将来还要延伸至法国边境,为国际运输做准备。为了实现“这条高铁必须是让西班牙自己研发的高铁列车在上面跑起来”这个目标,Talgo 公司联合庞巴迪运输公司研发了新一代高铁列车Talgo350,设计速度达到 350 km/h,这款列车编号为“AVE Class 102”,“AVE”是西班牙语“高速铁路”的简称。1997年,研发计划开始启动,到2002年,第一台试验车下线,开始了行车试验,一举创下了 365 km/h 的速度记录。此后该车的系列试验非常成功,并在2005年开始为马德里至巴塞罗那高铁提供客运服务。

4)西班牙铁路基础设施运营商(www.xing528.com)

ADIF 是西班牙铁路基础设施运营商,设有四个交通控制和调节中心(CRC)。CRC 中巨大的壁挂式LED屏幕实时提供铁路路线的完整视频图形表示,操作者坐在屏幕前的工作位置上,负责管理铁路交通、电力供应和通信系统。CRC采用欧洲轨道交通管理系统(ERTMS),通过应答器或者GSMR波实现列车与基础设施之间的数据交换,采用欧洲列车控制系统(ETCS)不断计算列车的最高安全速度,并据此对列车的速度进行控制。过程中还采用DaVinci系统收集信息使控制器在发生事故时能迅速做出反应,包括探测天气、沿轨道下落的物体、侧风等因素。当风速超过一定水平时,系统会控制列车自动减速。此外,CRC的实时监控和数据采集功能也十分强大,并通过一系列最先进的系统保证列车平稳运行。

另外,值得一提的是西班牙的员工培训——虚拟现实技术。ADIF在员工培训方面带来了多项创新。ADIF的技术培训中心位于巴伦西亚,其培训项目包括工程建设、维修管理以及通信系统等内容。培训中心的教室中包含AVE网络上使用的变电站交换机和保护系统的复制品,户外练习区则允许学员在人工轨道和架空接触网系统上练习维护技能。此外,为节约空间和成本,该中心还采用模拟软件、视频教程和虚拟现实等数字工具进行教学和训练。模拟培训需要在一个特殊的房间中进行,学员佩戴上相应的耳机和眼镜,完全沉浸在3D培训环境中,完成一系列预防性维护任务、接触网安装练习和电源切换程序。通过这些虚拟练习,学员可以快速熟悉用于高铁供电的电气系统,比传统的练习方法更加有效,可以用更短的时间培养出更多的员工。

向全球出口专业知识也是ADIF运营的关键部分之一。该公司的虚拟培训中心拥有约300个课程可供全球承包商使用。ADIF的目标不仅是提供高铁维护培训,还要为全球培训创建新标准。ADIF已与来自不同国家的铁路基础设施所有者签署了合作协议,包括美国、土耳其、波兰、俄罗斯和摩洛哥。专家们在高速轨道的维修、管理、施工和控制等领域分享知识和交流经验。ADIF培训和控制中心所展示的技术值得其他国家学习和借鉴。

3.瑞典的摆式列车

1)瑞典国家概况与摆式列车适应性

瑞典位于斯堪的纳维亚半岛,国土面积大约 45 万平方千米,1990 年的人口总数为 860 万左右,平均每平方千米 19 人,到了 2015 年年底,瑞典总人口也不过 985 万人,每平方千米也不过 22 人左右,属于典型的地广人稀国度。从自然地理环境看,瑞典的国土成狭长形,西北高,东南低,2/3 的国土位于诺尔兰高原上面。瑞典早期修建的铁路和英国差不多,标准都不高,为了适应高低起伏的地形,采用了很多小半径曲线,在这种条件下,火车速度的提高受到限制。

随着国民经济的发展,出于民众出行和商业的需要,提高列车速度众望所归。而在20世纪90年代之前,地广人稀的瑞典根本没有充足的客源来支撑高速铁路的修建,而大规模地改造既有线,工程量也很巨大,得不偿失。为了少花钱也能满足民众对提高列车速度的期望,最终瑞典国家铁路局采取了开行摆式列车的方案,X2000型摆式列车由此诞生。

X2000 型摆式列车的运行速度为 200 km/h,最高试验速度为 276 km/h,适合开行在既有铁路之上,这也是瑞典铁路公司专门为本国铁路量身制造的一款动车组。X2000型摆式列车由瑞典卡尔马公司研制(Kalmar Verkstad),该公司成立于1905年,是瑞典专门制造火车和汽车的企业,该公司在 2005年被加拿大庞巴迪公司收购。X2000型摆式列车最早亮相是在1990年,当时是作为一等车为高端乘客提供服务,列车上面为乘客提供免费餐饮和免费的文件复印,甚至在列车上还开设一个小酒吧,为乘客们提供风味小吃。这种豪华的乘车条件,即使作为当时高收入的发达国家瑞典,也属于比较奢华的服务。

X2000型摆式列车采用异步牵引电机,由一台动车和一定数量的拖车组成,一般有 6 辆编组(含动车1台)和17辆编组(含动车1台)两种方式,最大载客量 1 600 人。每台 X2000 摆式列车都安装柔性转向架,可以在不对铁路轨道施加额外压力的情况下,自动调整车身,通过小半径曲线,能比普通列车提高速度 40% 以上。

X2000 型摆式列车为何能高速通过小半径曲线呢?这是因为摆式列车都安装了一台功能独特的倾摆系统,系统里面安设加速计,随时计算列车在通过曲线时候的横向加速度,再通过系统的主计算机系统计算倾摆数据,并向各台拖车的控制电器传送指令,让整台列车按照计算的角度进行倾摆,用以平衡列车通过曲线时候产生的离心力。

X2000 型摆式列车安装功能强大的列车自动控制系统(ATC),这套系统可以在机前 4 km 给司机发送前面的行车状况等数据,如果司机没有反应,那么列车就会自动减速甚至停车,以保证乘客安全。

X2000 型摆式列车采用复合制动系统,包含再生制动、空气制动、电磁制动、紧急制动、手动制动和电子防滑装置。当列车速度为 200 km/h 时,制动安全停车距离是 1 750 m,当列车速度为150 km/h 时,制动安全停止距离为 1 100 m,当列车速度为 130 km/h 时,制动安全停车距离为700 m。

1986 年,瑞典国家铁路公司开始对斯德哥尔摩到哥德堡的西部干线实行改造,开始了瑞典铁路在既有干线上通过适量改造,采用摆式列车新技术来实现 200 km/h 以上高速运行的序幕。瑞典国营铁路划分为干线网及地方铁路2 种。地方铁路通常承担地区性运输,公共运输管理部门有权经营地方铁路的客运服务,并得到该地方政府的财政补贴。瑞典高速铁路是利用既有线加以适当的改造(包括信号系统、平交道口及站场),并采用 X2000 型高速摆式列车在曲线区段将列车通过速度提高 30%~40%,最高速度达到 200 km/h,而又不超过最大的允许轨道作用力;同时由于车体倾摆了旅客所感受到的全部离心力的70%,使旅客感到较舒适,而整个旅行时间可以缩短。这是用机车车辆的高性能来适应线路的要求,从而达到高速运行的一种模式。在既有线上运营X2000型高速摆式列车,必然与普通客车及货物列车共线运行,实现这种模式的首要条件是线路上运量不大,运输能力比较充裕,不至于因为高速列车而增加了扣除系数,影响其他旅客列车及货物列车的开行。瑞典发展高速铁路主要是改造既有线,开行自主开发的X2000型摆式列车。这种摆式列车的最高速度可以达到 210 km/h。开行 X2000 型摆式列车的既有线线路总长达到 2 700 多千米。

2)X2000型摆式列车走出国门

由于 X2000 型摆式列车受到世界上很多国家欢迎,出口量长时间居高不下,为瑞典政府取了巨额外汇,这些钱刚好满足了瑞典国家铁路局在1980年代初就开始的构建全国高速铁路网的宏伟计划的要求。

X2000动车组走出瑞典国门之后的第一站就是美国,时间是在 1992 年,这也是该款动车组为了参与美国高铁投标的一次巡回展览,主办方是美国铁路客运公司,展览期限从 1992 年的 10月份至 1993 年的7月份。等巡回展览完毕之后,X2000动车组就在美国东北铁路大通道的两大城市华盛顿和纽约之间试运行,时间持续了5个月。试运行结束之后,这款动车组又开始了在全国48个州的巡回演出,并在美国多个大型车站登台亮相,赚足了人气。与此同时,X2000动车组也在加拿大进行了巡回展览。

1995 年,X2000动车组被澳大利亚 Countrylink公司租用,开始了运行评估测试,这辆动车组包括3台X2000型车,其中包括1辆拖车、1 辆酒吧车和 1 辆一等座车,这 3 辆车由澳大利亚生产的XP2000和XP2009型动车牵引。1995 年 3 月,这台 3 辆编组的动车组在南威尔士州进行了巡回展览,一个月之后,这台动车便投入使用,为澳大利亚首都堪培拉提供旅客服务。

X2000 动车组与中国也颇有渊源,在 1998 年广深准高速铁路提速改造中,广深公司就从瑞典租用了一列该型号动车组提供时速 200 km 的客运服务,这也是我国最早开行的高速动车组,一直服役到2007年。在这一年,是持续十年的铁路大提速的关键一年,中国从日本、法国和德国引进的第一代动车组开始投入运营,X2000 动车组被强制退役,交由成都铁路局运营管理。2008年汶川大地震之后,成都铁路局需要大面积修复被破坏的铁路干线,建设资金非常紧张,无法给X2000动车组提供更多的维修保障。在这种情况下,X2000动车组的老东家广深铁路公司在2008年12月份重新接纳了它,一直保留到 2012 年,最终该动车组又被瑞典国家铁路公司购回,用轮船运回了故土。

3)瑞典的高速铁路计划

瑞典的高速客运服务都是通过在既有线上开行摆式列车实现的,速度维持在 200 km/h 左右。为瑞典提供客运服务的动车除了 X2000 型摆式列车(X2)之外,还有车体加宽的“女王号”、双层的X40动车组、斯德哥尔摩阿兰达机场快速列车 X3。其中X2和X3的速度均为 200 km/h,是瑞典不折不扣的高速列车。X2 开行于瑞典多个大城市之间,包括斯德哥尔摩、哥德堡和马尔默,而X3机场快速列车为斯德哥尔摩和阿兰达机场提供客运服务。双层的X40动车组提供区域性的旅客运输。

X40 动车组要想突破 200 km/h 的速度限制,有两种途径可供选择:一是彻底更新改造既有线路,让线路的技术条件满足开行高速列车的要求,同时将陈旧的信号、列车控制系统和牵引供电系统全部更新换代;二是修建一条全新的客运专线,按照高速铁路要求修建基础土建工程,配备满足高速要求的铁路运输设备。瑞典国家铁路局采取了分阶段实现目标的办法,首先将200 km/h 的动车速度提高到 250 km/h,再提高到 300 km/h 及以上。为此瑞典国家铁路局还研制了满足 250 km/h 的高速动车组,在 2010 年交付使用,但是限于线路条件,无法跑到预想的设计速度。

对高铁速度的要求,让瑞典政府制订了中长期的高铁修建计划,时间一直到了2030年。目前有5条新建高铁线路计划已经提上建设日程。这 5条高铁线路分别是:

伯斯尼亚高速铁路(Bothnia Line),单线铁路,线路全长 190 km,设计速度 250 km/h,这也是世界上第一条单线高速铁路,连接瑞典伯斯尼亚湾周边的各城市工业区,包括 140 座桥梁和总长达 25 km 的隧道,总投资150 亿瑞典克朗,该线路 2010 年开通运营。伯斯尼亚高速铁路也是瑞典第一条安装欧洲铁路运输系统的线路,为将来实现瑞典与其他欧洲国家铁路的互联互通奠定了基础。

Norrbotniabanan高速铁路也叫北伯斯尼亚高速铁路,于2010年开通运营,线路全长 270 km,设计速度 250 km/h,衔接于默奥中央火车站和昌勒奥中央车站,属于伯斯尼亚高速铁路的北部延伸线,这条高铁沟通瑞典沿海各大城市,年输送旅客 160 万人。

伯斯尼亚 shanken高速铁路,也叫瑞典东链高速铁路,这条高速铁路尚在规划之中,还未修建,高铁衔接斯德哥尔摩南部城市南泰利耶市和林雪平市,设计速度 320 km/h,总投资300亿瑞典克朗。这条新建高铁线路才是真正意义上的高速铁路,瑞典政府对此非常重视,在2012年便启动了该项目,工程建设在 2017 年全面展开,总工期约7年时间。

Gotalandsbanan高速铁路,也叫哥提亚高速铁路,属于规划铁路,尚未开工。线路全长440 km,设计速度 320 km/h,衔接南泰利耶市和哥德堡,经过瑞典重要城市林雪平市和延雪平市。这条高速铁路一旦开通,就能显著降低斯德哥尔摩到哥德堡的旅行时间,可从目前的 3.05 h 缩短到 2 h。

Europabanan高速铁路,也叫欧洲高速铁路,属于规划铁路,尚未开工,设计速度 320 km/h,投资 400 亿瑞士克朗,线路衔接林雪平市和斯堪尼亚市。在将来,该线路还有修建成跨国高速铁路的打算,开通之后,乘客们就可以从斯德哥尔摩过境到达丹麦的哥本哈根,实现高铁跨境运输,对于瑞典本国而言,该铁路可以将斯德哥尔摩至马尔默的旅行时间 5 h 缩减至 3 h,将从赫尔辛堡至林雪平市的乘车时间缩减 2 h。

【小知识】 摆式列车。所谓摆式列车,是指列车行经弯道时,利用车身向内侧的倾斜来提高列车的速度,以求得整体运营速度的提升。这种列车最大的好处,在于不需要立即兴建高速新线,可以就现有路线提高运营速度,等时机成熟经费足够,再逐步改善旧线或兴建高速新线,以达到渐进完成传统铁路高速化的目的。

摆式列车可分成被动式与主动式两大类。被动式是指利用离心力使列车过弯时自然倾斜,倾斜角在 3.5°~5°,可提高行车速度 15%~20%。例如日本的 381 系电车,利用车体下方的滚轮等滑动结构,以及西班牙的Talgo Pendular利用车体间框架上的两个空气弹簧,将车体往外甩,都是著名实例。

针对被动式摆式列车的效果有限,而且有过弯之后的反应延迟、S 形连续弯道产生误动作等问题,便发展出主动式倾斜列车。主动式倾斜列车利用飞机陀螺仪的原理,行经弯道时侦测出列车弯道超高倾斜的矢量,连同行车速度一并经由微处理机运算,计算出最佳的增加倾斜角度、角速度与行车速度。以高速通过弯道,倾斜角在 8°~10°,约可提高行车速度35%。除了日本的窄轨系统之外,德国的 ICE-T、意大利的 ETR 与瑞典的 X2000,可说是全球标准轨主动式倾斜列车的佼佼者。

摆式列车也有一些缺点,就是在高速过弯时,会使车上旅客产生晕眩等不适感。虽然摆式列车是现在许多欧洲国家发展高铁时的一种技术选择,但也可能出现在现有的高铁线路上。例如,日本东海道新干线,由于年代久远,许多弯道限制了车辆的性能,不能以全速行驶。因此下一代的日本N700新干线,会加入倾斜装置,使最高时速的行驶区间,从现有的1/3 增加至 2/3,缩短旅行时间 15% 以上,使东海道新干线的运营效率进一步提升。

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