韩国高铁：解决黄金运输大通道的运能障碍

1．韩国修建高速铁路的原因

世界各国修建首条高速铁路的初衷都是如出一辙，日本是因为东海道交通大通道拥挤严重，既有线运能饱和；法国是因为巴黎到里昂之间交通运输遭遇了瓶颈；德国是为了改善交通拥挤促进经济发展而启动高铁研发修建计划；中国修建高铁完全是为了提升整个国家的铁路运输能力。韩国将高铁提到日程主要是因为首尔至釜山这条黄金运输大通道遭遇了巨大的运能障碍。韩国高铁发展是从模仿走向自力更生的过程。韩国在技术研发领域的拼劲和技术创新等方面都值得称赞。

高速铁路是一项系统工程，汇集了各种高新技术。世界上除了日、法、德、意等少数国家是自主研制开发自己的高速列车外，多数国家是通过引进技术、联合设计、合作生产、消化吸收所引进的技术，达到国产化的目标，从而能在较短的时间内迅速掌握高速列车领域的世界先进技术。韩国的技术引进工作是比较成功的，在短短几年间已从一个铁路工业及技术平平的国家，演变成掌握世界最先进高速列车技术的国家。

韩国的经济发展是在 1960—1990 年，经济的高速增长带来了商业的繁荣和人口的大规模流动，同时私家车保有量也迅猛增长，年增长率达 17%，给交通带来巨大压力。根据 1995 的统计资料，在首尔至釜山的条形地带，分布着韩国 73% 的人口，这个通道承担着韩国 70% 的货物运输和 66% 的旅客运输，既有的京釜高速公路和韩国铁道公社下辖的既有京釜铁路已经遭遇了运输瓶颈，勉强支持到1990年，逼着韩国政府寻求更好的交通运输方式来解决这个难题。其实，首尔至釜山大通道的交通拥挤在1970年就开始显露苗头，修建第二条京釜铁路以缓解交通压力成了政府必须考虑的问题。1972—1974年，韩国政府委托法国铁路局和日本铁路技术服务中心的专家对新建京釜铁路做了可行性研究。1978—1981年，韩国科学技术研究院经过深入研究之后认为，将京釜运输通道的客货运分开，单独修建一条高速铁路更合适。

2．韩国建设高铁的过程

京釜高速铁路当时预计全长 408.5 km 左右，按照1988年的市场价格进行测算，这条高铁线路投资为5.8462万亿韩元，其中4.8万亿韩元用于高速铁路土建工程本身的建设，其余款项用来购买动车组。

1989年，为开始实施高速铁路修建计划，韩国政府成立了“京釜高速电气化铁路与新国际机场委员会”和“高速电气化铁路计划部”，后来后者改名为“高速铁路项目计划董事会”。1990年，经过研究，首尔至釜山的预计高铁旅行时间从 1.5 h 调整为 1 h 51 min，比第一次测算趋于保守。

1991年8月26日，韩国政府就京釜高铁引进哪个国家的核心技术进行了国际公开招标，这些技术包括动车组、接触网和通信信号技术等。参加投标的有国外三家企业，分别是法国阿尔斯通公司（Alsthom）、德国西门子公司（Siemens）、日本三菱公司（Mitsubishi），这三家公司都是当时世界高铁领域的巨头。经过五轮评审之后，法国和德国两家企业最后提交了标书。

1992年3月，高铁计划取得下一步进展，韩国成立了“高铁建设管理局”（KHSRCA），作为一个独立的法人单位负责项目的实施。

1992 年 6 月 30 日，韩国高铁建设管理局首先在天安市和大田市之间修建了 57 km 的试验线，标志着京釜高速铁路正式进入了施工建设阶段。

1993年8月20日，韩国高铁建设管理局宣布法国阿尔斯通牵头的联合体中标，并于1994年6月14日签订了合同。这个联合体除了法国阿尔斯通公司之外，还包括其在韩国的附属子公司 Eukorail。也是在1993年，京釜高速铁路项目重新得以评估，建成通车日期确定为2002年3月份，而投资预算也从1988年的5.85万亿韩元暴增到10.74万亿韩元，是最初投资预算的1.84倍。在这些资金中，政府直接拨款占35%，政府贷款占10%，外国货款占18%，国内债券销售占31%，私人资本占6%。那么为何投资增加了这么多呢？有两方面的原因：第一是人工成本和原材料成本比5年前增加显著；第二是线路走向方案发生变化，线路延长，车站增多，造成投资增加。实际上，10.74万亿韩元的投资还是过于乐观，当该项目到了建设后期，总投资已经飙升到18.425 8 万亿韩元。到了2010年10月份，经过测算之后，京釜高铁总投资又达到了惊人的 20.728 2 亿韩元，已经是最初投资的3.5倍。

作为一个投资巨大的公共交通项目，韩国政府对该铁路的建设模式和融资渠道的选择慎之又慎，首先明确杜绝采用私人企业承包的“BOT”模式，也就是国际上通用的“建设-运营-交付”模式（Build-Operate-Transfer），确定完全由政府主导，牢牢把控建设权和运营权。为了合理利用资金，将机车车辆、架空输电网、列车控制系统等核心工程交由海外承包商负责，而电力供应、轨道和信息系统等非核心工程由国内承包商负责。

京釜高速铁路最初的设计标准如下：时速 350 km，采用标准轨距，新建双线，有砟轨道，铺设无缝线路和混凝土宽枕，采用可动心道岔，提高动车组侧向通过速度，采用 25 kV/60 Hz 标准的牵引供电系统，采用法国标准的自动车载信号和列车集中控制系统。当然，随着1997年亚洲金融危机的爆发，建设资金紧张，上述铁路标准都打了折扣。

由于 1997 年亚洲金融危机的影响，京釜高铁的建设资金受到了冲击，韩国政府铁路分成两期建设，第一期工程从首尔至大邱，长281.6 km，新建客运专线双线，投资12.7377万亿韩元，其中国外贷款占比24%，国内发行债券占比 9%，私人资本占比 2%。本段线路在2004年4月1日开通运营，建设时间长达12年，一路坎坷，非常不容易。2004年，韩国首条高铁线路京釜高速线正式通车，使韩国成为继日本、法国、德国、瑞典和西班牙之后世界上第6个拥有高速铁路的国家。

而从大邱至釜山，高铁列车暂时利用既有线运行。京釜高铁第二期工程从大邱至釜山，线路长 130.4 km，新建客专双线，2002 年开工建设，投资5.698 1 万亿韩元，资金组成比例与第一期工程相同。到了2006年，由于本段线路方案有了很大调整，投资从 5.698 1 万亿韩元增加到 7.190 0 万亿韩元，经过一段颇不平静的建设过程，该段高铁在2010年11月1日开通运营。

京釜高铁是韩国最重要的一条铁路大干线，除此之外，韩国还在修建高铁湖南线（Honam HSR）和高铁水西线（Suseo HSR），这两条线路均为规格很高的时速 350 km 的高铁线路。

其中，高铁湖南线从京釜高铁的新建五松站接轨，引出一条支线，延伸到木浦。线路全长约 320 km，时速350 km，修成之后可将首尔至木浦的距离缩短 90 km，旅行时间从 2 h 58 min 缩短到1 h 46 min。这条高铁也是分成两段建设：第一段从五松至光州，全长182.3 km，在2009年12月开工，2015年的4月开通运营；第二段从光州至木浦，2017年开通使用。工程总造价约10.5万亿韩元。

高铁水西线号称是一条独立的高铁线路，从京釜高铁的平泽站接轨引出，延伸到水西站，线路全长 61.1 km，时速 350 km，在 2009 年 12 月 30 日开工建设，2016 年 8 月才交付使用。

除了上面两条时速 350 km 的高铁之外，韩国还有另外两条时速 250 km的高铁。一条是从原州至江陵的高铁，全长 122.2 km，2012 年开工建设，2018年投入使用；另一条是从多达姆至水川的高铁，全长 148.1 km，2013 年开工，2018 年投入运营。

3．韩国高铁动车组家族

韩国高速列车分为KTX-Ⅰ和KTX-Ⅱ两种类型。KTX-Ⅰ采用的是以TGV-A列车为原型的法国阿尔斯通公司 TGV 技术，最高设计速度和运营速度为 300 km/h。KTX-Ⅱ型是在 Hanvit 350 试验列车的基础上研制的，最高设计速度和商业运营速度分别为 330 km/h 和 300 km/h。随着自主创新技术能力的加强，韩国高铁动车组又发展到第三、四代阶段。

1）高铁动车组KTX-Ⅰ

韩国高铁动车组家族的首批产品是引进法国 TGV Reseau技术的KTX-Ⅰ，也称之为TGVK。KTX是 Korea Train Express的缩写，意思是“韩国高速铁路”。这款动车组的核心技术完全是舶来品，在此基础上，生产商根据韩方的要求对动车做了一些改动和优化，以适应本土运输需求。

KTX-Ⅰ动车组一共生产了46台，其中12台由阿尔斯通公司生产，其余34 台交由韩国当地的地铁企业罗特姆公司（Rotem）负责制造。1997年12月，阿尔斯通公司生产的第一台KTX-Ⅰ动车组下线；1998年3月通过海路运送到韩国；1999年12月，动车组开始进行试车试验；2000年6月创造了300 km/h 的新纪录。韩国企业负责生产的34台动车于1999年开始制造，在2003年12月全部按期交付使用。

2004年4月1日，KTX-Ⅰ动车组首先在京釜高速铁路上服役。KTX-Ⅰ动车组作为韩国高铁的元老，开启了一个新时代，也为韩国自主研发系列动车组提供了技术支持和有益经验。

2）韩国试验性动车组 Hanvit350(www.xing528.com)

在引进的首批动车组 KTX-Ⅰ投入使用8年前，韩国就已经开始了具有自主知识产权的高铁动车组的研发工作。1996年，韩国建设运输部（MOCT）投入 2 569 亿韩元研发时速 350 km 的试验性动车组 Hanvit350，意为“韩国强光350”，而高铁研发计划被称为“G7计划”。

参与研发动车的部门包括 10 家科研机构、16 所大学和35家私人企业，雇佣员工多达 1 000人。项目核心成员分别是韩国铁路研究所（KRD）、韩国工业技术研究所（KITECH）和韩国机车车辆生产企业罗特姆公司（Rotem）。韩国铁路研究所作为总体单位牵头组织项目研发，并负责动车的系统工程。

Hanvit350动车组研发了6年时间，在2002年下线，开始行车试验。从2002年6月到2008年11月，这款动车组进行了长达6年的行车试验，累计运行里程 20 700 km。这就意味着 Hanvit350动车组从项目开始启动到最终商业运营，花去了 12 年时间。而这台寄托韩国高铁希望的动车组也不负众望，在试车中不断刷新韩国高铁速度新纪录，从2004年5月6日的310 km/h，提高到2004年6月29日的 324 km/h，到了当年10月份，速度继续提高到333 km/h，1 个月后，又创造了 343.5 km/h 的速度纪录，2004年12月再创352.4 km/h 的速度新高。

Hanvit350动车组的样车由2辆动车和3辆拖车组成，优化了车头形状，与KTX-Ⅰ相比，空气阻力降低了15%。Hanvit350动车组采用三相异步电机驱动，比KTX-Ⅰ采用的同步电机功率更加强大。车体采用铝合金制造，整车重量比第一代动车组降低30%。车体宽度从 2 094 mm加宽到 2 970 mm，使得旅客乘坐环境更加舒适。

3）韩国第二代动车组KTX-Ⅱ

韩国自主研发的第二代动车组实际上是 Hanvit350动车组的简化版。这款动车组的研发，最初是为了满足运输并不繁忙的高铁湖南线的需要。2001年，Hanvit350动车组还未下线之前，韩国铁路部门便准备着手研究一款改良型动车组，采用标准化配置，与 Hanvit350 动车组相比，减少车内设备数量，最主要的是中间车厢的牵引电机全部取消，只保留动车组的一前一后两个车头内的牵引电机，设计速度也从 350 km/h 降低到 300 km/h。这款动车组采用动力集中牵引模式，根据编组数量的不同，采用1台或2台动力车头进行牵引。这款动车最终完成品的设计速度为 330 km/h，可以在 316 s 内将速度从零提升到 300 km/h，比KTX-Ⅰ动车组节省 49 s，当以 300 km/h 的速度运行时，制动安全停车距离为 3 300 m。2010 年 3 月，该动车组投入商业运营，分别服役于高铁湖南线和京釜高速铁路，同时改名为 KTX-sancheon。

4）韩国第三代动车组Hanvit400

Hanvit400动车组的最初名字叫HEMU-400X，后改为HEMU-430X，在确定统一命名规则之后，才改成 Hanvit400，意思是“韩国强光400”，研发日期可追至2007年。这是韩国自主研发的第三代动车组，也是目前该国唯一一款设计速度超过 400 km/h 的高铁列车。凭借着这款高速列车，韩国高铁的国际地位扶摇直上，成为继日本、法国和中国之后，世界上第四个能够在传统的轮轨高铁系统领域、自主研发制造速度超过 400 km/h 动车组的国家。

2007 年，韩国政府授意由韩国铁路技术研究所和韩国现代集团牵头，开始国家级研发项目Hanvit400 动车组的研制工作，该动车组的目标速度为430 km/h，在世界上仅次于法国（574.8 km/h）、中国（486.1 km/h）、日本（443 km/h），位列第四名。参加该项目的单位还有13 所高校、20 家企业和相关组织。

2012 年 5 月 16 日，Hanvit400 动车组在韩国庆南昌原中央火车站首次亮相惊艳世人。新一代高速列车采用动力分散式牵引方式，在 233 s 内可以提速至 300 km/h，列车头部采用特殊的流线型设计，大幅降低空气阻力。2012年12月27日，Hanvit400高铁列车首次突破 400 km/h，达到了 401.4 km/h。2013 年 3 月 31 日，该款试验列车在首尔至釜山高速铁路线上进行了一次试运行，创下 421.4 km/h 的国家纪录。

Hanvit400 动车组与韩国其他类型的动车组相比，有以下技术优势：其一，首次列车采用动力分散牵引模式，动力分散牵引技术不但能降低动车的轴重，还能使动车组编组更加灵活；其二，车身采用铝合金复合材料，降低了整车重量，电气部件进行了轻量化处理，显著降低轴重；其三，为降低动车组在高速运行时产生的噪声，在车体的侧面安装吸音板，并采用先进的车体与转向架之间的悬挂系统，提高了旅客舒适度；其四，动车组客车舱内安装监控系统和信息系统，若遇见紧急情况，旅客可通过视频与外界取得联系；其五，动车组上面安装综合故障监测及诊断系统，配备灵敏的传感器和高性能的测量设备，可检验列车的安全性和可靠性。另外，Hanvit400 动车组还有一款衍生产品KTX-Ⅲ动车组，8辆编组，运营速度350～370 km/h，在2010年开始研发，2015年在京釜高速铁路上投入运营，将首尔至釜山的运营时间减少到 1 h 50 min。

目前，韩国政府正在推进“第3个国家铁路建设规划”，计划到2025年投资70万亿韩元（约合人民币 4 164 亿元），除了基础设施建设外，还将促进未来铁路核心技术的发展。2017年6月，韩国相关学术机构与美国超级高铁技术公司HTT签署合作协议，拟开展联合研发，如图 4.6 所示。

图4.6　韩国新一代自主列车HEMU-430X

5）韩国高铁动车组Hanvit200

Hanvit200动车组属于摆式列车，设计速度 200 km/h，实际运营速度180 km/h，由韩国现代集团与韩国铁路技术研究所共同研制，专门用于既有铁路提速地段。韩国政府在致力于高速铁路的修建与高速列车研发的同时，并没有忘记将既有铁路运输网络与时俱进，通过提速改善运输条件，提高乘客旅行质量，缩短出行时间。

韩国国土面积的 70% 都是丘陵山区，造成该国既有普速铁路线路标准修得比较低，小半径弯道非常多，限制了列车速度的提高。在韩国的既有线路上，列车一般由“新村号”（saemaul）内燃机车牵引，速度不超过 140 km/h，并且运营了 40 年之久。

修建客运专线只能解决交通主干道的客运问题，在高速铁路还没有形成四通八达网络的前提下，既有铁路无疑是一个重要的补充，因此，对既有铁路进行提速改造，具有非常重要的意义。

既有线要提速，首选方案就是开行摆式列车，既能满足提升到 200 km/h的速度要求，也能避免大范围地对既有铁路进行大的改造，进而能够降低工程造价。于是韩国开始着手研发一款介于“新村号”内燃机车和KTX动车组之间的高速列车，这就是TTX摆式列车（Tilting Train Express），后来按照统一命名规则改为 Hanvit200，意为“韩国强光200”。

Hanvit200动车组的车体采用铝蜂窝材料，可以将整车重量降低40%。既然是摆式列车，那么动车组的车体由一个倾摆式摇枕支撑，摇枕通过中间连接装置与转向架衔接，而安装在转向架上的传动电机可以使车身倾摆 8°，通过GPS以及安装在车体上的陀螺式传感器与加速仪对弯道进行监测，并确定列车的位置。当传感器监测到列车已经进入弯道地段，那么倾摆系统就开始工作，根据列车的速度、弯道半径、横向加速度和外轨超高等综合因素进行计算，确定列车车体的倾摆角度，使列车顺利通过弯道，同时平衡离心力。

除了倾摆系统这个特殊的设备之外，Hanvit200动车组采用的电机种类、制动方式、列车自动控制以及列车监控系统都与其他动车组没有本质区别。Hanvit200动车组在2007年2月16日正式公开亮相，同年 4 月 2 日开始在忠北铁路上进行试车试验。到了 2009 年年底，该款动车组试车里程累计完成 10 万千米。2010 年 9 月，Hanvit200动车组在还没开通的大邱至釜山段高铁线路上进行试车，跑出了 220 km/h 的新高速。

2013 年，Hanvit200动车组首先在韩国中央铁路上投入载客运营，将首尔市清凉里站至荣州市的运行时间从之前的 3 h 25 min 减少到 2 h 55 min，随着中央铁路提速改造完成，该款动车组继续将旅行时间缩短到 1 h 55 min。

6）新的突破

由于TGV的技术局限性，韩国高铁在很长一段时间内没有真正找到适合自己的高速铁路技术路线。在目睹了近邻的中国、日本成功经验之后，韩国通过近30年的积累，终于完成了在高速列车领域的突破创新。2021年1月5日，韩国首个自主研发的新型高速列车“KTX-EMU”（EMU-260）清凉里至安东段正式通车。该列车是动力分散型动车组，即使部分装置出现障碍，也能稳定运行。KTX-EMU的运营意味着集中了大幅减少碳排放量的环保列车和通过第 4 代铁路无线网（LTE-R）的社会间接资本（SOC）数字化，通过中央线的开通实现地区均衡发展等韩国版新政的基本轴——绿色、数码、地区新政。这是韩国朝着跻身世界先进国家行列目标迈出的第一步。到2025年，韩国将投资70万亿韩元，进一步加快高速铁路、干线铁路网、大城市和广域城市的铁路事业速度，通过这些项目把全国主要城市连接到 2 h 以内，并把首都地区通勤时间缩短到30 min以内。另一方面，韩国正在积极推进铁路出口事业。