世界高速铁路建设初探与设想《一》
文/ 徐永刚
只有想不到，没有做不到。——题记
编者按：2014年11月底的某日，徐永刚老工程师拿着打印好的一沓稿件和U盘，让我帮忙编辑，并授权发表。徐先生戏称自己是“高级画图匠”，自谕为“高龄打工仔”，并且很早就开始研究高铁，对中国和世界高速铁路的发展有话要说。他写出了《世界高速铁路建设初探与设想》奇妙的宏篇大论，用创造性的超常智慧规划了世界的高速铁路，使其各国之间巧妙合理的连接起来，把世界变成真正意义上的“地球村”。
徐永刚工程师，是新中国培养的第一批铁路系统高级技术人才，毕业于兰州铁道学院机械系内燃机车专业。毕业先后在铁道部专业设计院、铁道部第一设计院任职，高级工程师，从事铁路设计四十余年。曾参加国内多条铁路设计工作，多次获优秀铁路设计奖，在国内外有关刊物发表论文多篇，并获优秀奖。为第一届中国铁道道床采石学组成员。退休后返聘的徐工，一直工作在生产一线，有着扎实的技术功底和丰富的实践经验。
这次徐工用了几个月的时间，把自己对于世界高速铁路的设想和规划，呕心沥血撰写成几个章节的长篇大论。我在修改这篇文章时，左看右看都像是一篇部长级的工作报告。从专业能力和才华上来讲，有人调侃他不当“铁道部长”及“世界铁路设计师”都屈才了。然而，这位知识面广，有着真才实学，具有创新精神的老工程师，现在每月的退休金只有区区的三千余元。作为基层科技工作者的他，辛辛苦苦干了几十年，到头来连看病吃药都困难。我笑着对他说：“你现在操的这份心，就好比老百姓说的，‘吃地沟油，操中南海的心’。”不过，玩笑归玩笑，我觉得一个政府对待科技人员的态度，及待遇彰显着这个国家的价值导向。其实，这也是中国顶尖级人才数量流失率为世界第一的重要原因。任何国家，如果没有足够的一流科技人才的支撑，绝不可能成为一流强国。
二十一世纪什么最珍贵？人才！因此，我对徐老工程师的求助，感觉有义不容辞的责任。
这是我作为外行，又一次编辑内行的文章。在编写文字内容时，除认真仔细修改错别字标点符号，捋顺段落，完善句子的意思，尽量去掉惯性的官样语言，保留技术方面的文字，让文章读起来层次分明，流畅通顺。徐永刚老工程师有着拳拳赤子之心，希望他能成为中国高速铁路走向世界的有力推手。
（编辑：兰娜）
前言
高速铁路一方面集中地反映了当代新技术在铁路上的应用，另一方面应该理解为交通工具的一次重大革新。即使在一些较发达的国家，具有先进的民航、公路、高速公路，航运等交通方式，都已逐渐认识到高速铁路的先进安全，可以解决大量城际之间的客运问题，有可能在今后几年里，世界各国就像当年从普通公路转入高速公路一样，大力发展高速铁路。高铁将成为方便快捷运力的总趋势。
目录：
前言
一、 高铁的优势
二、世界高速铁路概述
三、中国高铁发展为何如此快速
四、世界各国高铁的设想与探讨
1、 亚洲高铁近期规划（文图）
2、 俄罗斯（文图）
3、 美国（文图）
4、 英国（文图）
5、 加拿大（文图）
6、 澳大利亚（文图）
7、 巴西（文图）
8、 南非（文图）
9、 印度（文图）
后记
一、 高铁的优势
1、高速铁路的优势在于——速度高，运量大。目前高速铁路的运营速度已达350km/h，超过小汽车的一倍以上，已达到亚音速喷气客机的1/3，短途飞机的1/2。因此，长距离范围内节约时间的效果显著。
２、高铁运输能力大。高速铁路客运能力1.2亿人次/年以上，而高速公路一辆汽车也拉不上几个人。一架飞机最大载客也就是二三百人，而且受气候的因素、空中管制等时间因素，班次有限。而一列车多达上千人，而且列车发送间隔小，密度大，运量大的优势。
３、高铁安全准时。俗语说：“千里之行，始于足下”。因为脚踏实地的在地面行走，人们感觉特有安全感。所以高铁自营运以来，很少发生人身伤亡事故。而高速公路则经常发生车祸。飞机空难也常让人汗颜。而火车包括高速列车在几个国家发生车难事故，也多为人为的操作不当所引起。出点事故也就是一、二节车厢的问题，几乎不会涉及到全列车的颠覆。日本新干线列车晚点１分钟以上仅占7.5%，其中还包括由于地震、台风等自然灾害造成的列车误点。目前各国包括我国各条高铁的线路均已实现平稳运营。
４、高铁舒适程度高。高铁运行平稳，振动和摇摆幅度低，车厢内空间大，乘车环境宽敞明亮，视野开阔，通透时尚，风量充足，澡音低，车内环境安静，气密性好，服务设施功能完善。内设压力保护装置，避免隧道运行时乘客耳鸣，长途旅客可享受较高的旅行舒适度。
５、高铁能耗低。高铁能耗低，汽车、小轿车，飞机的人均公里能耗是高铁的5－6倍。如我国北京生产的CRH380BL，若以380km/h行驶，人均百公里耗能小于52瓩，是飞机的1/8，轿车的1/5。
６、高铁节约资源。高铁占地少，与四车道高速公路相比，公路用地是铁路用地的2－3倍，况且高铁基本上都是高架，无砟道床，占地很少。高铁建成网状后，公路运输，民航机场，规模数量均可减少。像美国民航发达，仅洛杉机就有一个国际机场，9个国内机场。高铁网络化后，洛杉矶就可关闭数个机场，机场占地另作它用。一般国家的城市火车站都在市区，交通方便，而一般机场均在城郊，乘坐飞机很不方便。人们乘飞机都需要过安检，办理登机手续比较烦杂、费时。例如，我国郑西高铁建成后，西安到郑州相距500多公里行程，不到两小时，非常方便，因而从郑州到西安航班的旅客大量减少。
7、高铁运输价格较低。高铁运价比普通铁路相同席别高出150%，略高于长途汽车，低于民航。国外高铁价格普遍还要低一些。我国票价与国民收入相比，还显略高。相信根据改革的深入，政策的优惠，高铁的票价还会有所调整。
8、高铁增加货运的能力。高铁建设的走向基本沿着原有的铁路线走，没有重复建设。高铁建成后，普铁密度相对减少，既有线均可改为货运线，实行客货分流，增加货运能力。
9、高铁综合造价低。现我国高铁成本均在1.5－2亿人民币/每公里，与高速公路造价相当，但低于空运（包括飞机购买，机场扩建，导航设施，人员培养等综合造价）。
10、高铁有利于环保。高铁多采用电力机车牵引，列车轻量化设计，牵引能耗低，轮轨冲击及磨耗小，噪声低，再生制动能量100%回馈电网。采用真空集便系统，废水污物集中收集，实现零排放，对生态环境污染小。高铁相对高速公路，无汽车尾气，无飞机的空中喷气尾气，噪音污染等优势。
11、高铁拉动国家GDP。高铁属固定资产，每年几乎贡献国家GDP一半，比搞房地产等更省事省力。由于高铁方便快捷，改变了人们出行方式增加了出行率，拉近了城市之间的距离，加快了经济发展和城市化进程。
12、高铁具有重要的军事意义。一个国家没有铁路，就没有现代化战争的运输工具。一些发达国家，早年就认识到铁路在战争中的重要性。现在一些国家与时俱进地已转向高铁的建设。对于一些国土面积大、幅员辽阔的国家，如俄罗斯、加拿大、美国、澳大利亚，巴西，印度和我国更应如此。高铁建成后，战时运兵速度快，提高军事调动灵活性，对军事布局和战略都将产生有利和深远的影响。
二、世界高速铁路概述
五十年代高速铁路（主要轮轨）技术发展迅速。自1964年，日本东京至大板的东海道新干线，首列时速210km的高速列车投入商业运行以来，世界上先后已有法国、德国、意大利、西班牙、比利时等六个国家，在2000年以前就已建成4600km高速铁路，并投入运营，带来了巨大的经济效益。后来韩国2005年，台湾2007年，土耳其、荷兰、澳大利亚近十年，新建高铁和地区就有11个，涉及到15条线近3000km。日、法、德、西、意等国，则从原有高建线向其它干线延伸，逐步形成高速路网。近十余年全世界已建成新线30余条，总长达8000km。其中今年7月由我国和西班牙合建的土耳其第一条高铁，连接土耳其首都安卡拉至伊斯坦布尔正式通车。第二期2000km待建。最近，我国也投标参加修建墨西哥城——克雷塔罗州高铁，距离215km，时速300km。最新统计：根据国际铁路联盟2014.9.1日报告，世界运营所建高铁已有22个国家。主要线路在欧亚，其他地区仅有362km。
高铁发展速度如此之快，是因为首先发展高铁的几个国家互相学习、引进、消化、创新的结果。今天日本的新干线时速210km，已被德国城际特快和法国ＴＧＶ高铁超过。日本技术输出中国后经大幅修改输出英国。英国在此基础上建成高速道勤列车。同时法国技术输出西班牙和韩国。德国高铁系统技术卖给了西班牙和俄罗斯。法国高铁ＴＧＶ技术不仅出口日本也出口英国。最初连接英国伦敦和通过英吉利海峡隧道与欧州各主要城市（欧州之星列车），是法国阿尔斯通公司打造的。欧州之星所依据的技术模式是法国ＴＧＶ和日本日立公司在英国成功发展运用标枪列车技术和城际特快技术。
我国高铁建设采用了新技术、新工艺、新设备和许多新的施工方法。自2004年开始大规模建设高速铁路以来，于2008年8 月1日正式建成京津城际铁路，这是我国首条高铁线路，也是北京奥运会的配套工程。当然在此以前的98年，沈秦客运快速专线也开工，这条试验线在辽西平原上启动，全长404.6km。当时定的列车运行时速为160km，其设计标准高，运行速度高。最新创造出国内铁路线321.5km/时，同时建成了准高速铁路广深线，时速也为160km。
我国的高铁经过多年的原始创新，集成创新，引进吸收法国、德国、日本等国的高铁先进技术，所以在我国原有的八纵八横的铁路路网主管架的基础上，又建成了四纵四横的高铁网，这主要是根据我国经济的迅速发展，民众的生活、工作、出行和国家快速发展建设的需要。
一般来说，列车速度越高产生共振越大，同样列车在空气中速度越快阻力越大，就需要加大机车功率，对基础建设稳定性要求越高，尤其是精度和强度，这些方面我们均已完成基础建设和高速机车制造，积累了高铁的技术标准，施工方法，运营管理，维修等系列经验。这种探索适合我国国情。在以后的几年里，全国铁路6次大提速，许多线路都已达到160-200km/h，为高速铁路建设积累了大量丰富的经验，拥有自主知识产权，成套技术和装备已接近世界的先进水平。
我国四纵四横的高铁网大约估计１万６千多公里，现已完成了１万１千多公里，超过全世界建高铁的总合。四纵全部建成，包括哈大，东南沿海、京沪、京广，四横已完成。青（岛）太（原），陇海郑西段，其中徐州至郑州、兰州至宝鸡正在建设，宝鸡至西安已建成。兰州、西宁、乌鲁木齐、兰新客专已建成，正在调试运营。沪汉蓉已基本建成，原定的沪昆线上海、南昌、长沙的沪长段已通车。长沙至昆明段正在建设。原四纵四横基础上又在延深，如兰新客专，沪昆线的长沙至昆明。加上最近已建成的贵广、南宁至广州线，大同至西安的大西线（已建成）。西成（西安至成都）正在建设。张家口至大同已批准建设。此外两管内城际铁路，成都到武汉，郑州至开封，哈尔滨至绥芬河段均已建设。而一些准高速即160-200km/h的线路即将建成。兰渝、兰成、敦格线，新批准的拉萨至林芝线，运煤的蒙西线、哈临线，大理至丽江线，京秦线等多条铁路，就有１万公里待建。
另外连接亚洲相邻各国的铁路、高铁，也已提到日程上（后叙）。再过几年高铁建成后全国各省会城市，除拉萨、海口、台北及各主要城市外，几乎全部通高铁。有了高铁，最远的乌鲁木齐到北京也只需要15个小时。再远地区昆明、广州、哈尔滨到北京就会更方便。此外香港特区政府也早已着手广深铁路延深香港段，将由香港西九龙至港深边境落马洲一带，线路全长２６km。这条线路建成后，港人５小时就可以到武汉和厦门，８小到上海，１０小时到北京。这将为香港带来巨大的经济效益。台湾高铁早已建成，现已着手规划连接福建大陆（福厦高铁）跨海隧道的研究。福州至台北大约110km。高铁建好后，30分钟到台北。同时正在规划连接辽东半岛大连跨渤海的隧道，至山东半岛、青岛、烟台，大连到烟台，全长123—136km，按220km/h时速算，烟台到大连仅４０分钟。海南海口和广州、深圳均已建成了高铁，中国南部雷州半岛至海口的跨海隧道也正在研究，如果这几项成立，从现在香港半岛到海口３０km，连接全中国高铁全部通过。铁路除拉萨外，青藏线可通过提速变成准高建铁路。已开工的川藏线拉萨到林芝，尽快开工的雅安到康定段，十五个五年计划未，康定到林芝段开工，那时川藏线修通，我国铁路就四通八达了。
三、中国高铁发展为何如此快速
我国高速铁路为何在很短的时间内延伸全国各主要城市，并且形成高铁网络，且技术先进，领先于世界，其中有许多深层次的原因。为什么至今还会有许多人会产生疑虑，甚至于表现出底气不足，看过下文就明白我国建高铁基础扎实，决不是空穴来风和空中楼阁，而是有诸多因素形成的。
１、 我国的国民经济持续多年高速发展
改革开放以来，我国国民经济高速发展，国民经济总产值已经达到世界第二位，工业及各行业，包括建筑、钢铁、交通、材料、设备、军事、航空、航天等，为高铁建设和发展打下了良好的基础。
2、庞大的技术机构和技术储备
新中国成立后，我国非常重视铁路的发展，６０年代先后就有京、唐、兰、长、沪、连，六个铁道学院及石家庄铁道工程学院。很多重点高校还设有铁路专业，如上海交大设有机车车辆专业，同济大学设有铁路工程专业，还有许多综合大学设有适用的房建、供电、机制、计算机、地质、水文、测量、通讯，各铁路需要的普通专业。当年铁道部下属设有四个设计院，后又增加第五设计院。当年我任职的铁一院，院内设有技术、干部、勘测、后勤等部门，高潮时达８０００人，号称世界第一大设计院。各铁路局和分局还有很多下属设计院、科研所。国家设有铁道部科学研究院，下设西南、西北两个科研所，由铁道部五个工程局，铁道兵和工程兵转业及各铁路工程队组建的几十个工程局，几十个铁路专业工厂，机车车辆厂，这些部门和广大工程技术及建设者们，为中国铁路发展作出了卓越贡献。
铁路建设虽没有航天航空二弹一星工程复杂，但也有一定程度的技术含量。仅铁路设计一厢就有几十个专业统一协调共同完成。各阶段铁路设计，线上的专业就包括：线、桥、隧、水文、地质、航测、施工、预算等专业。而线下专业较多，除车、机、工、电、辆外，还有给排水、电化、电力、环评、房暖、通号、站场等专业。而我们除设计普速铁路外，各设计研究单位很早就开始高铁的技术储备。在秦沈、广深等线准高速设计基础上，开始高铁的资料收集和研究。８０年代技术工程人员，利用出国考查收集资料，国内人员翻译外国资料，有的设计院都成立了高铁研究小组。我在一院工作时就研究内燃、电力机车修制改革。并发表论文与大家一同探讨动车状态检修，动车所段的总体布置。逐步形成高铁检修的１、２级检修规程，各个阶段检修机车与外皮自动清洗为一体的信息综合处理中心。大型养路机械化段的设计及设备检修应用。高铁２、３、４极，均有部分６０年代毕业的老大学生（科技人员），从各个方向、角度、研究高铁，并发表文章和编写资料，进行共同交流探讨。四院杨大名（音译）先生（上海交大６４届），编著了高铁机辆维修等方面资料。本人也发表机车状态修有关文章，并编写有关资料与各单位进行学术交流。我负责设计的榆林综合管理维修中心，是９０年代国内建成的最大的维修中心，各设计院均去参观，为今后高铁设计的有关部门取得一定的参考数据。高铁开始建设在原铁道部的支持下，制定高铁建设技术条件、高铁设计规范（京沪高铁设计暂行规定，各线参考执行此规定）及施工管理规范、监理到验交、试运行技术的规范，以保证质量、安全、严谨的建设。
３、我国高铁的自主创新
我国地形，西南山区，西北高原是两个荒漠大草原。华东沿海，华中丘陵，地形多样。气候东北高寒，南方温暖，铁路横跨３个时区，自南至北跨５个气候带，６种典型地形地貌。包括从前的铁路和高铁网，无论长隧道和跨海跨江大桥，线路等技术均处于世界领先地位。建设高原的青藏铁路，克服高寒冻土，建立野生保护动物通道的部分技术都属自主创新。其中包括我院设计的郑西客专的湿陷性黄土，软土质处理，高寒地区哈大线，兰新线大风区线，均为世界技术领先。如哈大线零下40℃，轨道、道岔的清雪，各种设备防冻等技术均为我国独创。我国在线路建设自主创新了无砟道床，无缝钢轨达到1000米，而其他国家平均只达到500米。我们轨道温差100℃不变形，而德、日、法均无此技术。而京沪高铁百年沉降不超过5mm，隧道的断面已达到100平方米，隧到长度达30米，这些都属世界上第一流的。我国高铁供电系统可靠，供电网的高柱比日本的距离大，我们是50-60米，而日本只有30米。沪昆、贵广、南广专线，铁路线还遇到西南高瓦斯和喀斯特溶洞，地下暗河等很差的地质状况，东南线会遇到台风、地震等自然因素，这些状况我们都找出了很好的解决办法。我国兰新高铁能防世界四大风口12级大风。
４、 我国高铁先进的运行系统、安全保障及线路维修
火车在地面上行驶，一般比较安全。火车事故以出轨和相撞居多。而高铁在运行中线路全线封闭，采用无砟道床、桥面、轨道和钢轨间的配合，这些都在工厂事先完成，配合精度在0.2mm以下。并在桥墩下设传感器，采用激光，精测全程检测线路沉降度变化。设有故障导向安全系统，因此比较安全。列车出现故障时，列车会自动停车。如果列车出现火情，风速超每秒３５米时，全线马上自动停车。列车还有地震检测，落物检测系统，全线地面放置电子元件，整个系统全部归中央控测系统控制，指挥列车安全行驶。轨道线路检测全部利用先进的检测设备，大型养路机械自主研制，大型自动轨道检测车及钢轨打磨、道岔打磨、隧道造影等配置于大型机械化养路段。
我们自主研制的高铁crh380动车组，列控是按500km/h，试验制作京沪线上就跑过480km/h，控制系统足以保证列车350km/h时速，运行非常安全。车头形状为减少气动阻力，使车头降低气动噪音，减少气动升力的较好效果。车头在形状上由子弹改为海豚型，长度比海豚头长２米，像奔跑的猎犳，改进后的车头在气动阻力方面降低于10%。动车组降低气动噪音，减少气动升力等方面取得了很好的效果。我们在原先就已试制的中国蓝箭、中原之星、中华之星、新曙光等车型的基础上，设计了包括各种速度最快的动物造型。如火箭等通过技术性，文化性和工程可行性分析比较，造出５种头型。并进行仿真计算和模型风洞试验，再次优化试验、验证，最后完成和谐号头型样车试制，最终的造型概念取材于长征火箭，寓意比肩航空，诠释腾飞。动车头型是一个整体压制，风动试验基地至今亚洲最大，这些都属世界的先进水平。
中国高铁动车组每个车箱都安装了无线交换设备，可以无线上网，现生产的前风挡玻璃坚不可摧。旅客遇险拉手刹车停车时直通车上有1000个传感器，对列车的关键系统和部位的温度、速度、压力、绝缘性能均进行实时监测，采集运行状态显示在显示屏上。列车超速时可报警自动限速，如轨道上积水超过300mm，列车自动停车。另外机车关键部件，车底转向架，走行部，轮对，驾驶室控制系统均有重大突破。高铁转向架已出口欧州，轮对、轴承及对电信压要求很高的功率芯片已全部国产化。
我国的机车车辆生产加工方面，有雄厚的资本和超常的实力。全国仅机车车辆厂就有几十个，有些工厂具有上百年的历史，是超万人的大厂。如青岛四方，大连、唐山、长春、长辛店，浦口、戚墅堰、株州电力机车厂等。从蒸汽机车到电传、液传、内燃机车至各种型号电力机车，生产规模大，产量高，性能好。尚有大连热力机车研究所，株研电力机车研究所，戚墅堰机辆工艺研究所，铁科机辆所等一批实力雄厚的研究所，做坚强的后盾，能生产出世界上最好最快的动车组就毫不奇怪了。
我国通过关键技术的引进，消化创新，现所有部件全部实现国产化。同样，供电、通信、信号、设施不但先进，而且均已国产化。我们的机车运行平稳，性能指标优良，车内环境宽敞明亮，视野开阔，新风量充足，噪音低，舒适安静。我们的机车和日本相比相对宽敞，日本根据他们的国情，生产的车箱矮，宽度窄，体积容量小，无论载客量、时速、平稳性，日本都稍欠风骚。
目前国内高铁路网基本形成，已取得了世界上最长的高铁网的建设和管理经验，能适应任何多杂的环境地形，无论任何复杂的地形和严酷的气候。我国在高铁工程设计，工程建设，系统装备及调试技术和控制技术均已达到世界先进水平。所以我国的高铁事业在国内继续发展基础上，应该放眼世界，积极参加国际竞争。目前，动车组生产技术已成为中国人的品牌。我国南北东集团出口的动车，已占世界出口量的49%。国内现有的高铁造价统计每公里不到１个亿人民币，一般350km/h以上线路加权平均1.3亿每公里。250km/h仅0.87亿人民币，最贵也就是1.68亿人民币每公里。而国外的高铁平均为每公里3亿人民币，而我国在国际平均修高铁每公里不到２个亿。相比之下，我国的高铁性价比应该是最好的，且工程建设速度快，造价低，可以承担全世界任何地区的高铁建设项目。
现在世界上除中国外，多数国家都将建设高铁提到日程上。总的说可分为三类情况：１、高铁已发展多年，有一定的基础，如法、德、日、意大利、西班牙、比利时、韩国等，这些国家之间可以互相学习合作。２、现在有条件准备修高铁的国家有波兰、罗马尼亚、俄罗斯、印度、美国、英国、墨西哥、巴西、南非、新马泰、埃塞俄比亚、津巴布韦、韦尼日利亚。３、类似经济较落后的国家，可以观察等待，到竟标时再积极参与。
（未完待续）