高速輪軌和磁懸浮技術(shù)在世界軌道交通運(yùn)輸體系中的發(fā)展

摘　要: 高速輪軌交通從20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始建設(shè), 到2001 年世界已建成的高速鐵路有5 214 km ; 正在建設(shè)的新線有4 730 km , 正在研究和準(zhǔn)備立項(xiàng)的有8 604 km 。從德國(guó)、日本建成磁懸浮試驗(yàn)線后, 世界有5 個(gè)國(guó)家啟動(dòng)磁懸浮線路研究, 中國(guó)上海成為世界第一個(gè)高速常導(dǎo)磁懸浮商用試驗(yàn)線建設(shè)的地區(qū)。世界輪軌高速鐵路的發(fā)展沒(méi)有因?yàn)榇鸥〖夹g(shù)的發(fā)展而停滯, 隨著速度目標(biāo)值的提高, 高速輪軌技術(shù)仍然在不斷創(chuàng)新。磁懸浮的研究與
試驗(yàn)和輪軌高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展在世界上并存。
　　關(guān)鍵詞: 高速鐵路; 輪軌高速; 磁懸浮; 綜述　　
1 　引　言
　　20 世紀(jì)60 年代, 世界上第一條運(yùn)營(yíng)速度超過(guò)200 km·H-1 的高速鐵路率先在日本建成。此后, 日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了大規(guī)模的建設(shè)。90 年代, 輪軌高速鐵路技術(shù)在西歐國(guó)家普及, 泛歐高速鐵路網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)得到了歐洲議會(huì)和歐共體的支持。與此同時(shí), 該技術(shù)也在亞洲得到進(jìn)一步發(fā)展: 韓國(guó)、臺(tái)灣等地區(qū)先后開(kāi)始建設(shè), 并重新進(jìn)行路網(wǎng)規(guī)劃。
60 年代初輪軌高速鐵路技術(shù)的最高商業(yè)運(yùn)營(yíng)速度為200 km·h-1, 隨著技術(shù)的進(jìn)步, 90 年代末達(dá)到了320 km·h-1 。當(dāng)時(shí), 世界上一些從事交通運(yùn)輸?shù)膶?zhuān)家認(rèn)為, 輪軌接觸型技術(shù)最高運(yùn)營(yíng)速度僅能達(dá)到300 km·h-1 左右, 要想超過(guò)這一極限, 只能借助于非接觸類(lèi)技術(shù), 磁懸浮技術(shù)將作為新一代地面交通運(yùn)輸技術(shù), 成為21 世紀(jì)的城市間主要交通運(yùn)輸工具。
60 年代初, 日本開(kāi)始投入資金、建設(shè)試驗(yàn)段對(duì)磁懸浮高速列車(chē)技術(shù)進(jìn)行研發(fā); 隨后, 德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)家也先后開(kāi)始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。截止到90 年代初, 日本、德國(guó)持續(xù)進(jìn)行研發(fā)的投資均已超過(guò)10 億美元, 并先后研制出常導(dǎo)和超導(dǎo)類(lèi)型的車(chē)輛并進(jìn)行早期試運(yùn)行, 而其他國(guó)家大都終止了高速領(lǐng)域研究試驗(yàn)。90 年代, 德國(guó)通過(guò)了對(duì)TR07 磁懸浮車(chē)輛的認(rèn)證, 并擬于漢堡—柏林間建設(shè)世界上第一條商用磁懸浮線路, 日本也在山梨試驗(yàn)段上實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)磁浮列車(chē)試驗(yàn)速度達(dá)到了550 km·h-1 的最高運(yùn)行速度。高速磁懸浮技術(shù)取得的成就, 重新喚起了各國(guó)對(duì)其市場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)注與興趣。當(dāng)今, 對(duì)采用輪軌/ 磁懸浮技術(shù)建設(shè)地面高速交通運(yùn)輸體系的爭(zhēng)論, 已經(jīng)成為世界范圍的熱門(mén)話題:
(1) 90 年代初, 韓國(guó)政府批準(zhǔn)建設(shè)京釜高速鐵路, 在國(guó)內(nèi)鐵路界引發(fā)輪軌/ 磁懸浮高速技術(shù)的爭(zhēng)論和比較, 最后選定采用輪軌技術(shù)建設(shè)高速鐵路。
(2) 1998 年, 澳大利亞批準(zhǔn)悉尼—堪培拉高速鐵路的可行性研究, 第一個(gè)討論的議題是輪軌/ 磁懸浮高速技術(shù)比較, 最后選定了輪軌高速鐵路。
(3) 1998 年至2000 年, 德國(guó)漢堡—柏林鐵路選擇磁懸浮/ ICE 技術(shù)(輪軌) 問(wèn)題, 引起全國(guó)范圍的爭(zhēng)論; 2000 年2 月5 日, 宣布漢堡—柏林磁懸浮線下馬。
(4) 近年來(lái), 美國(guó)加利福尼亞州在進(jìn)行洛衫磯
3.—舊金山高速鐵路規(guī)劃研究時(shí), 就采用輪軌/ 磁懸浮技術(shù)爭(zhēng)執(zhí)不下, 目前主要的建議意見(jiàn)是: 修建50 km～60 km 的磁懸浮試驗(yàn)線, 舊金山—圣地亞哥之間600 余公里的線路采用高速輪軌技術(shù)。
(5) 1998 年, 荷蘭政府計(jì)劃建設(shè)阿姆斯特丹國(guó)際機(jī)場(chǎng)—北部城市格羅寧根之間的高速通道, 由于無(wú)法確定采用磁懸浮、還是采用輪軌技術(shù), 目前仍在進(jìn)行比較研究。
2 　高速鐵路輪軌系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)增長(zhǎng)
　　截止到1999 年底對(duì)高速鐵路新建線的統(tǒng)計(jì)表明, 世界上六個(gè)國(guó)家已建成并投入運(yùn)營(yíng)線路的總長(zhǎng)為4 61615 km ; 正在建設(shè)的新線有3 326 km , 涉及到11 個(gè)國(guó)家; 正在進(jìn)行研究和準(zhǔn)備立項(xiàng)的新建線分布在12 個(gè)國(guó)家、共31 條線路, 總長(zhǎng)達(dá)到7 888 km 。
國(guó)際鐵路聯(lián)盟所提供的數(shù)據(jù)和各國(guó)鐵路公布資料的統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1 , 圖2 。

圖1 　世界高速輪軌鐵路發(fā)展

圖2 　日本和歐洲高速鐵路旅客運(yùn)輸?shù)脑鲩L(zhǎng)
　　近兩年來(lái), 由于法國(guó)TGV 地中海線和日本北陸新干線的繼續(xù)修建與開(kāi)通, 2001 年底投入運(yùn)營(yíng)的線路增加到5 214 km , 在建新線為4 730 km , 已經(jīng)進(jìn)行研究和準(zhǔn)備立項(xiàng)的新建線總長(zhǎng)為8 604 km 。高速鐵路新建線路的增加, 主要源于一些國(guó)家政府對(duì)建設(shè)高速鐵路的重視和政策傾斜, 如西班牙政府實(shí)施了鐵路重建計(jì)劃, 全國(guó)新開(kāi)工建設(shè)340 km 高速鐵路新線, 另外作出530 km 新線的規(guī)劃。2002 年, 德國(guó)的科隆—法蘭克福高速線, 西班牙馬德里—巴塞羅那新建線路中的一部分也將陸續(xù)開(kāi)通, 投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。隨著高速鐵路新線的陸續(xù)建成, 高速旅客運(yùn)輸出現(xiàn)了日益增長(zhǎng)的勢(shì)頭。為各國(guó)帶來(lái)了良好的社會(huì)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益。

3 　高速磁懸浮線路建設(shè)和研究的推進(jìn)
　　20 世紀(jì)90 年代以來(lái), 共有五個(gè)國(guó)家的政府建立專(zhuān)門(mén)項(xiàng)目, 從事高速磁懸浮工程前期研究或建設(shè)。這些國(guó)家磁懸浮項(xiàng)目近期進(jìn)展情況如下所列。
　　德國(guó)政府于1992 年將建設(shè)柏林—漢堡300 km 高速磁懸浮線路項(xiàng)目列入聯(lián)邦運(yùn)輸計(jì)劃。1997 年, 鐵路公司決定采用常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。世界上很多國(guó)家非常關(guān)注這一技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)展。其中, 美國(guó)和我國(guó)政府針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用, 進(jìn)行了深入研究, 并開(kāi)始啟動(dòng)試驗(yàn)計(jì)劃。
德國(guó)交通部2000 年2 月宣布, 由于多種原因, 柏林—漢堡磁懸浮項(xiàng)目未能實(shí)施, 此后, 國(guó)際磁懸浮公司將注意力從城市間移向城市中心—機(jī)場(chǎng)線路, 并開(kāi)始選取合理的應(yīng)用項(xiàng)目。6 月, 政府簽署協(xié)議, 支持對(duì)慕尼黑37 km 長(zhǎng)以及多特蒙德—杜塞爾多夫80 km 長(zhǎng)兩條線路開(kāi)展可行性研究工作。2002 年元月, 聯(lián)邦運(yùn)輸部宣布, 經(jīng)過(guò)研究, 聯(lián)接慕尼黑市中心車(chē)站—慕尼黑機(jī)場(chǎng), 杜塞爾多夫市中心車(chē)站—多特蒙德市中心車(chē)站的兩個(gè)磁懸浮運(yùn)輸項(xiàng)目, 在技術(shù)、運(yùn)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。
慕尼黑中心車(chē)站—慕尼黑機(jī)場(chǎng)間的磁懸浮線路是一條3618 km 長(zhǎng)的線路, 建設(shè)費(fèi)用約為16 億歐元。杜塞爾多夫市中心車(chē)站和多特蒙德市中心車(chē)站的快速線則長(zhǎng)7819 km , 預(yù)計(jì)將耗資32 億歐元。宏觀經(jīng)濟(jì)評(píng)估表明, 這兩個(gè)項(xiàng)目均為投資收益型。運(yùn)輸部將對(duì)項(xiàng)目的研究做出評(píng)估, 并與兩個(gè)州政府商談項(xiàng)目, 聯(lián)邦政府可提供23 億歐元, 作為磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的建設(shè)資金。今年6 月30 日, 國(guó)際鐵路雜志(IRJ) 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布了一條消息, 德國(guó)北萊茵地區(qū)威斯特伐利亞州政府拒絕在杜塞爾多夫市—多特蒙德市中心的交通項(xiàng)目中采用磁懸浮技術(shù), 州政府傾向在這個(gè)項(xiàng)目中采用傳統(tǒng)的S2Bahn 輕軌鐵路技術(shù)。對(duì)此, 施羅德總理表示接受州政府的決定。至此, 磁懸浮在德國(guó)僅剩慕尼黑一個(gè)項(xiàng)目。
我國(guó)是世界上第一個(gè)進(jìn)行高速常導(dǎo)磁懸浮商用試驗(yàn)線建設(shè)的國(guó)家。1999 年11 月, 科技部與德國(guó)國(guó)際磁懸浮公司, 就在中國(guó)境內(nèi)選擇適當(dāng)線路作為磁懸浮試驗(yàn)場(chǎng)地簽署了意向書(shū)。2000 年6 月, 上海市與國(guó)際磁懸浮公司簽署了合作開(kāi)展陸家咀—浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)磁懸浮線路可行性研究的協(xié)議。2002 年12 月, 上海城市—浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的高速磁懸浮系統(tǒng)正式投入試運(yùn)行。
美國(guó)早在1990 年就開(kāi)始了“ 國(guó)家磁懸浮啟動(dòng)” 的研究工作(National Maglev Initiative , 簡(jiǎn)稱NMI) , 歷時(shí)三年。研究認(rèn)為, 作為一種21 世紀(jì)具有潛力的交通運(yùn)輸工具, 美國(guó)有能力研究和制造, 并希望政府給予支持。國(guó)會(huì)于1998 年6 月通過(guò)了21 世紀(jì)運(yùn)輸平衡法案, 制訂了在美國(guó)推廣磁懸浮的法律條款, 規(guī)定1999 —2001 財(cái)政年度中由聯(lián)邦政府撥款1015 億美元, 用于開(kāi)展磁懸浮示范工程項(xiàng)目可行性研究及部分工程建設(shè)費(fèi)用。同年10 月, 國(guó)際磁懸浮美國(guó)公司成立。2000 年10 月, 德美兩國(guó)交通部長(zhǎng)達(dá)成協(xié)議, 為在美國(guó)應(yīng)用磁懸浮技術(shù), 合作開(kāi)發(fā)安全與環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)過(guò)一年多可行性研究及技術(shù)準(zhǔn)備, 美國(guó)交通部于2001 年元月選擇了匹茲堡和華盛頓—巴爾的摩兩條線路, 撥款1 400 萬(wàn)美元, 用于這兩條線路的技術(shù)設(shè)計(jì)和環(huán)境分析研究, 以便為最終確定美國(guó)的第一條磁懸浮試驗(yàn)線提供足夠的依據(jù)。預(yù)計(jì)最終選定磁懸浮試驗(yàn)線, 將在2003 年的下半年。
目前在美國(guó)的兩個(gè)磁懸浮候選項(xiàng)目的大體情況是:
賓夕法尼亞州的匹茲堡: 線路全長(zhǎng)76 km (47 英里), 將匹茲堡機(jī)場(chǎng)到匹茲堡, 以及城市的東郊連接起來(lái)。該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)地區(qū)道路崎嶇, 一年四季氣候多變, 在機(jī)場(chǎng)、市中心和郊區(qū)都設(shè)有車(chē)站, 以此展示在各種環(huán)境下磁懸浮技術(shù)提供商業(yè)服務(wù)的潛力。
馬里蘭州的巴爾的摩城到華盛頓DC : 線路全長(zhǎng)64 km (40 英里), 將巴爾的摩的卡姆登綜合中心、巴爾的摩華盛頓國(guó)際機(jī)場(chǎng)與華盛頓的聯(lián)合車(chē)站連接在一起。前期研究表明: 即便在通道中已經(jīng)具備Amtrak 高速列車(chē), 該項(xiàng)目的建成仍可以提供20 000 人次·日-1 ～40 000 人次·日-1 的旅客運(yùn)輸能力。建設(shè)該項(xiàng)目將有助于華盛頓巴爾的摩地區(qū)爭(zhēng)取2012 年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)。
日本政府在完成了1997～1999 財(cái)政年度山梨線磁懸浮試驗(yàn)計(jì)劃以后, 2000 年又批準(zhǔn)了五年計(jì)劃, 進(jìn)行高速超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的耐久性試驗(yàn)和新型材料開(kāi)發(fā)研制工作。早期規(guī)劃東京—大阪磁懸浮中央新干線的建設(shè), 將于試驗(yàn)結(jié)束后再確定。
日本運(yùn)輸省和日本東海鐵路公司于2003 年4 月組成了專(zhuān)門(mén)委員會(huì), 對(duì)500 km 長(zhǎng)的東京至大阪磁懸浮新干線作出初步預(yù)算, 委員會(huì)預(yù)計(jì), 該線路的建設(shè)成本每公里1142 億至115 億美元。線路有100 km 的隧道, 東京和大阪地區(qū)的線路要建在40 m 深的地下。預(yù)計(jì)全線需要7 年～10 年才能建成。按照每小時(shí)20 趟列車(chē)計(jì)算, 總共需要800 節(jié)～900 節(jié)磁懸浮車(chē)。車(chē)輛的成本在50 億～58 億美元。因此, 線路建設(shè)的總成本預(yù)計(jì)將達(dá)到692 億美元到825 億美元。
　　荷蘭政府于1997 年, 提出在阿姆斯特丹Schiphol 機(jī)場(chǎng)與北部城市格羅寧根之間建設(shè)187 km 高速鐵路的要求。自1998 年, 可行性研究提出了多個(gè)方案, 2001 年以后, 選擇的系統(tǒng)集中在高速輪軌/ 磁懸浮之間進(jìn)行比較。究竟選取何種技術(shù), 將于2007 年作出最終決定。
荷蘭早于90 年代中期就進(jìn)行了高速鐵路的規(guī)劃和研究, 歐洲之星Thalys 高速列車(chē)已經(jīng)將巴黎、5 　采用不同技術(shù)建設(shè)高速鐵路的態(tài)度倫敦、布魯塞爾和阿姆斯特丹這四國(guó)首都聯(lián)接起來(lái)。2001 年3 月, 聯(lián)接安特衛(wèi)普( 與荷蘭邊境接　　如前所述, 我們對(duì)涉及磁懸浮項(xiàng)目的五個(gè)國(guó)家壤的比利時(shí)城市) —阿姆斯特丹(荷蘭首都) 之間中目前高速輪軌/ 磁懸浮系統(tǒng)的建設(shè)、計(jì)劃和研究長(zhǎng)120 km 的高速鐵路開(kāi)工修建, 拉開(kāi)了荷蘭境內(nèi)項(xiàng)目作了初步統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1) 。

表1 　五國(guó)高速輪軌/ 磁懸浮在建和計(jì)劃項(xiàng)目

　　對(duì)以上國(guó)家高速鐵路建設(shè)中采用的技術(shù)進(jìn)行了解和統(tǒng)計(jì)以后, 我們得到如下啟示:
(1) 早期建設(shè)輪軌高速鐵路的國(guó)家, 正在不斷完善其路網(wǎng)結(jié)構(gòu), 爭(zhēng)取最佳經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益, 輪軌高速鐵路仍在建設(shè)。
(2) 新建高速鐵路的國(guó)家(如美國(guó)與荷蘭) 并沒(méi)有因?yàn)榇艖腋〖夹g(shù)放棄輪軌系統(tǒng), 而是根據(jù)社會(huì)發(fā)展和運(yùn)輸市場(chǎng)的需求, 根據(jù)技術(shù)先進(jìn)性、成熟性和運(yùn)輸線路的實(shí)際情況確定自己的選擇, 輪軌高速鐵路在這些國(guó)家正在起步建設(shè)。
(3) 希望采用高速磁懸浮技術(shù)的國(guó)家正在謹(jǐn)慎地推進(jìn)工程應(yīng)用試驗(yàn)。他們主要考慮的因素有以下幾點(diǎn):
a1 常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的成熟性尚未得到商業(yè)應(yīng)用的檢驗(yàn), 與其他交通運(yùn)輸工具相比的競(jìng)爭(zhēng)能力有待于驗(yàn)證。
b1 理論上分析, 磁懸浮技術(shù)有一定的優(yōu)點(diǎn), 但由于尚未投入實(shí)用, 其優(yōu)點(diǎn)尚未得到驗(yàn)證, 投入運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于不可預(yù)見(jiàn)的因素。基于這兩點(diǎn), 目前磁懸浮試驗(yàn)段建設(shè)的長(zhǎng)度均不會(huì)大大超過(guò)德國(guó)阿姆斯蘭試驗(yàn)段的長(zhǎng)度。
c1 常導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的最高試驗(yàn)速度是450 h
km·-1, 與輪軌系統(tǒng)最高運(yùn)營(yíng)速度的差距僅120 h
km·-1; 超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的試驗(yàn)速度達(dá)到550 km· h-1, 與輪軌系統(tǒng)最高運(yùn)營(yíng)速度的差距為220 km·
h-1 (尚未進(jìn)入工程試用階段) 。在這兩種技術(shù)中, 那一個(gè)系統(tǒng)更具發(fā)展?jié)摿? 未來(lái)高速磁懸浮的主導(dǎo)技術(shù)應(yīng)該選用哪一種并未明確。
(4) 在一些國(guó)家目前建設(shè)和研究待定的五條磁懸浮線路中, 有四條用于聯(lián)接城市中心與機(jī)場(chǎng)的短途線路, 這使得磁懸浮低噪音和占地面積小等優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮, 但由于距離較短, 且受環(huán)境條件的制約, 其高速的優(yōu)勢(shì)將難以實(shí)現(xiàn); 高速磁懸浮系統(tǒng)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用、與其他交通工具的競(jìng)爭(zhēng)能力有待于在試驗(yàn)運(yùn)營(yíng)中得到驗(yàn)證。
6 　結(jié)　語(yǔ)
　　綜上所述, 不論是科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的美國(guó)、德國(guó)和西歐各工業(yè)國(guó)家, 還是東歐、亞洲等地的發(fā)展中國(guó)家和地區(qū), 均首先選用了輪軌高速鐵路系統(tǒng)作為建設(shè)高速鐵路的技術(shù)體系。在2002 年國(guó)際鐵盟公布的2010 年～2020 年全歐洲境內(nèi)高速鐵路網(wǎng)的規(guī)劃中, 完全采用了輪軌高速鐵路技術(shù), 建設(shè)近30 000 km 的高速鐵路網(wǎng)。本文希望通過(guò)世界鐵路發(fā)展的現(xiàn)實(shí)使人們了解, 磁懸浮的研究與試驗(yàn)和輪軌高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展在世界上并存, 兩者通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)取得的勝負(fù)要由運(yùn)輸市場(chǎng)裁決。
　　　　　　　　　　　　　　　

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