高速铁路基本知识
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第四节 高速铁路的优势

高速铁路之所以受到广泛青睐绝非偶然,主要是由于发展高速铁路是解决大量旅客快速输送问题的最直接有效的途径。高速铁路的开通运营产生了巨大的社会效益,对沿线地区经济发展起到了推进和均衡作用,促进了沿线城市经济发展和国土开发,沿线企业数量增加使国税和地税相应增加,且节约能源和减少环境污染。与高速公路汽车运输和航空运输比较,在各项技术经济指标中具有明显的优势,主要表现在以下几个方面。

1.输送能力大

目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔时间4min及其以下(我国武广高铁采用的CTCS-3级列控系统,满足最小行车间隔时间3min)的要求,扣除夜间天窗维修时间4h,则每天可开行的旅客列车约为300对;以我国CRH1型动车组为例,仅按8节小编组计算,每列车定员670人,年均单向输送能力接近7400万人;如果采用16节长编组动车,年载客量高达1.5亿人。4车道高速公路客运专线,单向每小时可通过小轿车1250辆,全天工作20h,可通过25000辆。如大轿车占20%,每平均乘坐40人;小轿车占80%,每车乘坐2人,年均单向输送能力约为8760万人。航空运输主要受机场容量限制,如一条专用跑道的年起降能力为12万架次,采用大型客机的单向输送能力只能达到1500万~1800万人。

2.速度快,旅行时间短

高速铁路的最大优势就在于它的速度,速度是高速铁路技术水平的最主要标志,各国都在不断提高列车的运行速度。1988年意大利在TAV线上试验速度达到了319km/h,同年德国的ICE更是达到了406km/h;1996年日本东海道新干线山阳新干线上的JR500型电车试验速度达到了443km/h,法国TGV-LGV东欧线更是在2007年创造了574.8km/h的世界最高纪录。2010年9月我国在沪杭客运专线上CRH380A跑出了416.6km/h的试验速度,2011年1月CRH380BL动车创造了487.3km/h的国内最快纪录。除最高运行速度外,在旅客的出行当中,首先考虑的就是出行的总的旅行时间,而旅行时间是由旅行速度决定的。以北京至上海为例,在正常天气情况下,乘飞机的旅行全程时间(含市区至机场、候检等全部时间)为5h左右,如果乘高速铁路的直达列车,全程旅行时间则为5~5.5h,与飞机相当;如果乘既有铁路列车,则需要15~16h。若与高速公路比较,以上海到南京为例,沪宁高速公路274km,汽车平均时速91km,行车时间为3h,加上进出沪、宁两市区一般需2h,旅行全程时间为5h,而乘高速列车,则仅需1.2h。在旅行距离为200~1000km范围内,高速铁路具有巨大的优势。

3.安全性好

人们在出行的过程中,最关心的就是出行的安全性。有资料表明,各国的交通运输统计中,铁路、公路、民航运输的事故率(每百万人公里的伤亡人数)之比大约为1∶24∶0.8。高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行,又有完善的列车运行控制系统,所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。高速铁路问世35年以来,日、德、法三国共运送了50亿人次旅客。除1998年6月3日德国的ICE高速列车发生事故外,各国高速铁路都未发生过重大行车事故,也没有因事故而引起人员伤亡。这是各种现代交通运输方式所罕见的。几个主要高速铁路国家,一天要发出上千对的高速列车,即便计入德国发生的事故,其事故率及人员伤亡率也远远低于其他现代交通运输方式。因此,高速铁路被认为是最安全的。与此成对比的是,其他交通方式事故不断。根据国际道路联合会粗略统计,全世界由于公路交通伤亡事故每年约死亡80万~100万人;国际航空运输协会(IATA)统计数据显示,2014年250家航空公司共计12起空难,641人死亡。2009~2013年5年内平均每年19起空难,每年平均死亡517人。

4.受气候变化影响小,正点率高

高速铁路全部采用自动化控制,可以全天候运营,除非发生地震和山体滑坡等情况。当遇到暴风雨雪等天气不良情况时,一般只需降速运行即可。例如:在环境风速不大于15m/s时,动车组可以按正常速度运行;环境风速在15~20m/s时,运行速度不大于300km/h;环境风速在20~25m/s时,运行速度不大于200km/h;环境风速在25~30m/s时,运行速度不大于120km/h;仅当环境风速大于30m/s时,才禁止动车组进入风区。遇降雨天气,无需停运,但规定重点防洪地段1h降雨量达到45mm及以上时,列车限速120km/h;1h降雨量达到60mm及以上时,列车限速45km/h。当1h降雨量降至20mm及以下、且持续30min以上时,可逐步解除限速。而飞机机场和高速公路等,在浓雾、暴雨和冰雪等恶劣天气情况下,则必须关闭停运。

正点率高也是高速铁路深受旅客欢迎的原因之一。所有旅客都希望正点抵达目的地,只有列车始发、运行和终到正点,旅客才能有效安排自己的时间。由于高速铁路各种设备运行的可靠性和智能的调度指挥,在很大程度上保证了旅客列车的正点率。西班牙规定高速列车晚点超过5min就要退还旅客的全额车票费;日本规定到发超过1min就算晚点,1997年东海道新干线列车平均晚点只有0.3min。我国的武广高铁运行两年的时间里,列车的正点率达到了98.6%。高速列车极高的正点率深得旅客信赖。

5.舒适方便

高速铁路车站和列车的设计一般都很人性化,从购票、候车、进站、车内服务等方面都提供了一个舒适的环境。宽敞明亮的车站(图1-6),动车内宽大、舒适的座椅,先进和人性化的卫生间、洗漱间,乘务员动人的笑容,亲切的态度让人有着说不出的惬意。高速铁路发车间隔也很短,例如长沙南到广州南,平均每13min就有一趟高铁列车,非客流高峰时段,旅客基本上可以随到随走,不需要长时间候车。为方便旅客乘车,高速列车运行规律化,站台按车次固定化等。高速铁路舒适方便的特性使得它在与公路和航空的竞争中更具有竞争力。

图1-6 舒适的高铁车站环境

6.能耗低

根据法国和德国的研究表明,以“人公里”为单位的换算能耗,公路是铁路的1.8~2.4倍。参照日本新干线、公路运输、航空运输能耗有关资料,按每人公里标准计算,各运输方式每人公里能耗为:高速铁路为569.4kJ,公路为2641.8kJ,航空运输为2989.4kJ。因此,高速铁路的能耗大大低于小汽车和飞机。尽管高速铁路的能耗一般要高于普通铁路,但是由于高速铁路的作业效率要远远高于普通铁路,从整体而言,高速铁路节能效应要优于普通铁路。图1-7为日本高速列车、汽车、飞机每人公里的能量消耗图。

图1-7 日本高速列车、汽车、飞机每人公里的能量消耗图

我国高速铁路在节能方面已初现成效,表现在两个方面:

首先,高速铁路由于使用动车组,节能效果更为明显。比如,“和谐号”CRH380型动车组,由于采用了流线型车体和轻量化技术,重量比一般铁路客车轻30%以上,降低能耗效果显著。根据测算,CRH380型“和谐号”动车组列车每小时人均耗电仅15kW·h,从北京南站到天津站人均耗电7.5kW·h,是陆路运输方式中最节能的。

其次,高速铁路除了使用电力机车,能实施“以电代油”工程外,其新式的站房设计由于采用了新技术,实现了节能环保。比如,已建成并投入使用的北京南站、天津站均设计了超大面积的玻璃穹顶,在各层地面还做了透光处理,充分利用自然光照明。北京南站还采用了太阳能光伏发电技术,充分利用了太阳能。

7.环境污染小

高速铁路动车组列车采用电力牵引,相比汽车、飞机等交通工具,具有明显的低碳排放特性。如果以每位乘客每公里的碳排放量计算,高铁的碳排放量只是飞机和汽车的15%~25%,可大大减低对环境的影响。高速铁路电气化及采用无砟轨道后,基本上消除了粉尘、油烟和其他废气污染。图1-8所示为三种交通工具排放有害物质统计图。

在噪声污染方面,根据日本的研究数据显示,若以航空运输每千人公里产生的噪声为1,那么轿车则为0.2,而高速铁路仅仅为0.1,特别是我国高铁,在高速列车经过的噪声敏感地带,如居民区、学校、医院、城区,设置了大量不低于3m的新型吸声式隔音窗、声屏障,加上线路两旁合理的植物搭配绿化带,有效减少了噪声的干扰,从而达到降噪环保和自然景观的协调。

图1-8 三种交通工具排放有害物质统计图(单位:g)

8.经济效益与社会效益好

高速铁路备受旅客青睐,其经济效益也十分可观。日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金。但实际上,高速铁路产生的效益不仅仅体现在高铁本身。在铁路既有线上是客货运混跑,由于存在速度的差别,使得相互影响很大,效率很低。修建高铁,除了高铁自身的赢利点外,可使普通铁路的货运能力释放出来。既有线上1列客车要影响3列货车,京沪铁路一年货运量将近3000万t,客货分离以后,运量可以从3000万t一下提高到1亿t。

从我国已经开通运营的几条线路分析来看,高铁沿线已经成为中国经济发展最活跃和最具潜力的地区。高速铁路在支撑区域协调发展、优化资源配置和产业布局、构建高效综合运输体系、降低社会物流成本、促进城镇一体化进程和经济可持续发展等方面,都将发挥巨大的作用。