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高速铁路是一个集各项最先进的铁路技术、先进的运营管理方式、市场营销和资金筹措在内的十分复杂的系统工程,具有高效率的运营体系,它包含了基础设施建设、机车车辆配置、站车运营规则等多方面的技术与管理。本文从中国高速铁路建设发展出发,总结了高速铁路定义和主要类型,分析了中国高速铁路建设发展现状与趋势,以供同行参考。
1 高速铁路定义和主要类型
高速铁路一般是指运行速度达200公里/小时以上的铁路,是由适合于高速运行的基础设施、固定设备、移动设备,完善且科学的安全保障系统和运输组织方法有机结合起来的庞大的系统工程,是当代高新技术的综合集成。高速铁路按列车的支承和推进原理可分为轮轨式和磁浮式;按建造和运营方式,轮轨式可分为新建客运专线、新建客货共线和既有线改造提速三种类型;轮轨高速列车按动力分布和驱动设备的设置可分为动力分散式和动力集中式,按转向架布置和车辆间连接方式可分为独立式和铰链式。以上各种类型又有单层和双层列车之分。磁悬浮列车按悬浮机理可分为电磁式和电动式,按材料可分为常导型和超导型。1964年10月1日,世界第一条高速铁路东海道新干线建成通车,列车最高运行时速达到210公里。东京到大阪的运行时间从过去的6小时30分钟缩短为3个小时。后经改造,目前列车最高运行时速达到270公里。
2 中国高速铁路的发展
为了提高列车运行速度,使铁路适应社会发展,从20世纪初至50年代,德、法、日本等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究和试验工作。铁路作为陆上运输的主力军,在长达一个多世纪的时间里居于垄断地位。但是自20世纪以来,随着汽车、航空和管道运输的迅速发展,铁路不断受到新的浪潮的冲击。我国自1876年出现第一条铁路以来已经120多年了。遗憾的是百余年来,我国的铁路事业无论从横向上还是从纵向上来讲,都是远远落后的。同其他国家相比,我国的铁路在运营里程、运输效率、技术水准、装备质量等方面相差极远,令人堪忧。我国国民经济的大动脉,在我国交通运输体系中居于主导的骨干地位。但我国铁路的现状是路网不发达,技术装备较落后,运能与运量的矛盾比较突出,一些主要干线的能力利用程度已经趋于饱和,铁路负荷水平居世界首位。兴建高速铁路的动议早在20世纪80年代中期就为我国的有识之士所提出,十多年来,国家有关部门组织了数以百计的专家学者从各个方面对高速铁路项目进行了详细的考察、分析和论证。经过多次的反复和论争,各方面的意见已经大致趋同:高速铁路技术可行、经济合理、社会效益良好、国力能够承受,因此应该建,而且应该及早建。1998年3月,全国人代会在“十五”计划纲要草案中提出建设高速铁路。
1994年,我国第一条广州—深圳准高速铁路建设成并投入运营,其旅客列车速度为160 公里/小时～200公里/小时,不仅在技术上实现了质的飞跃,更主要的是通过科研与试验、引进和开发,为建设我国高速铁路做好了前期的准备,被称为我国高速铁路化的起点。作为中国第一条客货分线运输的四线电气化铁路,第一条实现公交化且时速高达200公里的铁路,第一家在香港、纽约和上海三地上市的铁路运输企业,以中国铁路最先进的技术装备水平而闻名遐迩的广深铁路,不仅见证了新中国铁路历史变迁,而且始终与中国的改革发展紧密相连,以先行者的姿态开启了中国铁路现代化之路。
我国铁路自1997年至2004年间进行了五次大面积提速,基本形成了京沪、京哈、京广、京九铁路组成的“四纵”以及陇海加兰新、沪杭加浙赣铁路组成的“两横”的快速铁路网络,快速线路达1.6万公里。经过五次大提速,全路旅客列车平均旅行速度达67.5公里/小时,直达特快列车旅行速度达129.2公里/小时,特快列车旅行速度达92.8公里/小时,全路时速120公里以上的线路里程达16 500公里,其中时速160公里及以上提速线路7 700公里,时速200公里的线路里程达1 960公里。2007年4月18日零时起,我国铁路正式实施第六次大面积提速和新的列车运行图,最高时速达到250公里/小时,这已是既有线上的最高速度。第六次提速共涉及京哈、京沪、京广、陇海、兰新等18条线路,旅客列车最高运行速度达到120公里/小时及以上的线路延展里程达到2.2万公里,比“五提”增加了6 000公里。经过六次大面积提速,不仅实现了中国铁路百年发展历史上的时速200公里的动车组,时速120公里,5000吨货物重载列车零的突破,而且创造了世界铁路既有线整体性,系统性提速改造客货共线的运行的新模式,极大地推动了我国铁路运输生产力的发展。
十年大提速的实践成果,已经验证了一个事实:我国铁路既有线提速已经达到世界先进水平,铁路运输能力得到了较快扩充,技术装备水平得到了快速提高,对国民经济的“瓶颈”制约得到了明显缓解。长期以来,我国铁路往往只偏重于增加列车重量和行车密度,忽视了列车速度的提高。为了探索我国高速铁路的发展模式,1994年12月22日,中国的第一条时速160公里的准高速铁路广深准高速铁路正式建成通车。时速160公里是准高速的起点,是通往200公里及其以上高速的桥梁,是传统技术的延伸与新技术发展的接续点。实现160公里的行车速度,符合我国现有机车车辆、线路、通信信号等设备的实际情况,广深准高速铁路从1994年建成通车至1997年间的运营也充分说明了这一点,并为我国铁路向高速发展及既有线提速提供了宝贵的经验。2004年1月,国务院常务会议讨论并原则通过历史上第一个《中长期铁路网规划》,以大气魄绘就了超过1.2万公里“四纵四横”快速客运专线网。2008年8月1日,中国第一条具有完全自主知识产权、世界一流水平的高速铁路——京津城际高铁通车运营。京津城际铁路的开通,只是拉开了中国高速铁路建设和运营的序幕,在它的背后,是正在编织着的中国高速铁路网和正在实现的中国经济的再一次跨越式发展。
中国高速铁路网分骨干网、重要的区域网、大城市之间的城际高铁等三种类型,骨干网就是指规划的四纵四横干线网(图1),“四纵”是指四条纵向铁路客运专线:纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省,连接环渤海和长江三角洲两大经济区,全长1 318公里的北京到上海客运专线;连接华北、华中和华南地区,全长2 260公里的北京经武汉、广州到深圳的客运专线;连接东北和关内地区,全长约1 700公里的北京经沈阳、大连到哈尔滨的客运专线;连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区,全长约1 600公里的杭州经宁波、福州到深圳的客运专线。“四横”则是连接西北和华东地区,全长约1 400公里的四条横向铁路客运专线:徐州经郑州到兰州的客运专线;连接华中和华东地区,全长约880公里的杭州经南昌到长沙的客运专线;连接华北和华东地区,全长约770公里的青岛经石家庄到太原的客运专线;连接西南、华中和华东地区,全长约2 078公里的上海经南京、合肥、武汉、重庆到成都的客运专线。按高铁建设等级分为无砟道床的时速350公里/小时的高铁和时速250公里/小时的有砟道床的准高铁。中国高铁的特点是大量采用高速桥梁和无砟道床技术,采用超大半径弯道,既消除平交道口和行人干扰,又保证路基的平顺,防止路基沉降。尤其是大量采用高速桥梁,使得一望无际的数十公里乃至数百公里的高速桥梁屹立在广阔平原上,非常雄伟壮观,成为一道靓丽的风景线。
3 中国高速铁路的发展带来的变化
3.1 推动都市圈
中国人口多,密度大,国土广大等特点都非常适合发展高速铁路,高铁让城市之间的距离消失,越来越多的距离500公里以上的两个城市因高铁的建成而同城化,人们的交流和旅游因高速铁路而变得快捷方便和舒适。高铁沿线,将串联成一个贯穿东部与中部的城市带,据预测,北京、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、深圳等均为高铁沿线城市,“四横四纵”高铁沿线城市人口占中国城市总人口近半。也就是说,预计到2030年,将有几亿人次会乘坐高铁出行。庞大客运量将极大推动“高铁 沿线都市圈”的早日成形。
3.2 形成交通圈
今后几年,我国高速铁路建设将进入全面收获时期。以“四纵四横”为骨架的快速客运网基本形成,将连接环渤海、长江三角洲、珠江三角洲、长株潭、成渝以及中原城市群、武汉城市圈、关中城镇群、海峡西岸城镇群等经济发达和人口稠密地区,并将在区域内建设城际客运系统,覆盖区域内主要城镇。由此,快速客运网建成后,邻近省会城市将形成1～2小时交通圈、省会与周边城市形成半小时至1小时交通圈,而北京到全国绝大部分省会城市将形成8小时以内交通圈,缩短了区域及城市之间地理空间上的时间距离,将对我国的产业地理格局及大城市圈的形成产生巨大影响。
3.3 促进旅游业发展
高铁开通后,沿线旅游业将出现“井喷”式发展。京津城铁链接两大直辖市,也连通了商务、会展、旅游业协同发展。从2010年2月6日开行至7月,已运营半年的郑西高速铁路,成为推动陕西、河南两省旅游业快速发展的强大动力,高铁旅游“蛋糕”越做越大,直接带动了旅游经济的快速发展。上半年,陕西省接待境内外游客7 299.06万人,旅游总收入445.87亿元,分别比去年同期增长28.2%和30.3%。福厦铁路及温福铁路的开通,盘活了闽南和闽东的旅游资源,便捷的交通使福建省内形成了一个“周末城际铁路旅行圈”,福建和浙江东南等1 000公里以内的景区都将受益。
3.4 带动房地产商机
沪宁高铁开通为“长三角”房地产带来商机,万科、龙湖等中国知名房地产开发企业与沪宁高铁管委会接洽频繁,表明沪宁高铁开通后,品牌开发商认为高铁站点所在区域的未来价值将有大的提升。京沪高速铁路济南段济南西客站2010年投入使用,京沪高铁及济南站的建设对济南市西部的经济发展将产生巨大而深远的战略性影响,同时也将成为带动西部房地产业发展、提升项目规模档次的一次历史性机遇,也意味着未来的济南西部地产将有巨大的升值空间。济南西部的房价也在发生着日新月异的变化,原来西部的房价2 000多块钱,现在新世界阳光花园均价6 000元以上。
3.5 驶出国外市场
当全世界最高、最长的高原铁路青藏铁路全线开通数年后,国内大规模的高速铁路建设正如火如荼,进而引发了全球高铁热潮。与此同时,中国高铁企业在国际市场上展开了一系列角逐,从沙特Haramain高铁二期,到美国佛罗里达的Tampa-Orlando高铁项目,处处可见南车、中铁建、北京铁路局、北车等中国企业投标的身影。打开出口市场对中国高铁企业自身的意义自不待言,从国家整体而言,集装备制造与工程承包于一体的高铁出口更可望为中国货物、服务和资本输出带来巨大发展动力。
4 中国高速铁路建设发展趋势
胡锦涛总书记指出,铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具,在我国经济社会发展中具有重要作用。希望铁路系统广大干部职工认清使命,抓住机遇,再接再厉,开拓进取,为加快我国铁路发展步伐,全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化作出新的更大的贡献。多年来我国铁路运输不能适应国家经济持续快速发展的需求,成为制约国民经济快速发展的瓶颈。高速铁路速度快、运量大、能耗少、污染小、安全、舒适、占地少,20世纪90年代初,我国铁路专家就提出,中国修建高速铁路势在必行。高速铁路是一个高科技技术,包括了宇航、冶金、材料、电子、机械等高技术所形成的综合性的技术配套系统,需要做大量的准备工作。尽管面临很多困难,但是专家学者仍然在中国必须发展高速铁路这一点上达成了共识,并付出了艰辛努力 。我国建设高速铁路的战略设想是:第一步,在近期内对选定的既有线进行改造,以较小的投资,较短时间能实现旅客列车时速达160公里的准高速铁路,并在其中设置供高速列车运行的试验段,在积累经验的同时,为在我国大量的既有线进一步提高速度提供技术储备;第二步,在21世纪初,建成一条时速达250公里～300公里的高速客运专线,以后再逐步发展。
目前,我国高速铁路动车组共有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5四种系列型号,CRH是“China Railway High-speed”(中国铁路高速)的缩写,主要借鉴引进了世界著名的加拿大庞巴迪公司、日本新干线、德国铁路ICE3、法国TGV以及美国GE等公司的先进技术。2009年底,中国铁路营业里程达8.6万公里,仅次于美国,位居世界第二。目前中国投入运营的高速铁路已经达到6 552公里,其中,新建时速250 公里～350公里的高速铁路有3676营业公里;既有线提速达到时速200 公里～250公里的高速铁路有2 876营业公里。我国高速铁路运营里程居世界第一位。高铁技术已经在国际上处于领先地位,建设了一批在世界上具有影响的高铁项目。作为中国第一条时速350公里、具有自主知识产权的高速铁路,京津高速铁路便是标志性工程之一。2010年我国投入7 000亿元到高速铁路的建设中来,计划新线投产4 613公里。“十一五”期间,中国投资12 500亿元人民币,建设17 000公里铁路新线(图2)。其中客运专线7 000公里。 “十一五”期间,京沪高铁被列在了所有将建客运专线的首位。紧随其后的是京广、京哈、沈大、陇海等铁路。列车时速达到200公里～300公里。
中国作为一个典型的大陆性国家,人口众多,幅员辽阔,经济联系和交往跨度大,需要有一种强有力的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。铁路作为重要的基础设施,国民经济的大动脉和大众化的交通工具,最显著的特点是运载量大、运行成本低、能耗少,既在大宗、大流量的中长以上距离的客货运输方面具有绝对优势,又在大流量、高密度的城际中短途旅客运输中具有很强的竞争力,是最适合我国经济地理特征和人们收入水平的骨干运输方式。虽然改革开放以来,我国的铁路建设事业取得了举世瞩目的成就,但是与国民经济和社会发展的需求相比,我国铁路无论是规模还是质量都还存在很大的差距。为从根本上解决铁路供需矛盾,国家制定了铁路中长期规划以及“十一五”铁路建设发展规划。根据国务院批准的《综合交通网中长期发展规划》,2020年我国铁路网营业里程将达到12万公里以上,建设客运专线1.6万公里以上(图3)。
5 结语
高速铁路具有很强的社会效益。一是提供大容量的交通,欧洲高速铁路每天30万人以上的运量,可以有效减少地面交通拥堵;二是环境友好,并具有较高的能源利用效率;三是有助于经济快速发展;四是有利于区域开发、优化国土结构和推进城市化发展。欧洲高速铁路土地占用仅为高速公路的1/3,能源效率一般是飞机的9倍,汽车的4倍。高速铁路客运专线的建设和投入运营,有利于从根本上缓解铁路运输紧张的状况,提高通道内铁路运输能力和服务质量,为基本实现现代化提供可靠运力保证;有利于完善综合运输体系,提供质量更高、更丰富的客运服务,满足旅客不同层次的需求;有利于促进资源节约和环境保护,可以发挥节约土地、能源以及安全性好等比较优势,降低全社会的运输成本,促进沿线经济社会协调发展;有利于加快铁路现代化进程,带动我国经济建设的迅速发展,提高自主创新能力,并将进一步加快我国铁路客运高速化的进程。
(陕西交通职业技术学院基础部;中国科学院水利部水土保持研究所生态工程技术研究中心;中国科学院研究生院;西北农林科技大学水土保持研究所;西北农林科技大学资源与环境学院)