高速轮轨列车简述

铁路是人类发明的首项公共交通工具，在十九世纪初期便在英国出现。

直至二十世纪初发明汽车，铁路一向是陆上运输的主力。二次大战以后，汽车技术得到改进、高速公路亦大量建成，加上民航的普及，使铁路运输慢慢走向下坡。特别在美国，政府的投资主要放在公路的建设上，不少城市内的公共交通曾一度被遗弃。

世界上首条出现的高速铁路是日本的新干线，于1964年正式营运。日系新干线列车由川崎重工建造，行驶在东京－名古屋－京都－大阪的东海道新干线，营运速度超过每小时200公里。

日本、法国及美国的高速铁路发展都是首先连接人口密集的大城市：日本的东京至京都；法国的巴黎至里昂；美国的波士顿至纽约、华盛顿。这样可以减少投资，需要时亦可以将原有的路轨改良后使用

高速轮轨列车乘客

高速铁路的顾客对象多数以商务旅客为主。旅游游客是第二主要客户。以法国高速铁路为例，它连接了海岸的度假区，并且在长程路线上减价以跟飞机竞争。因为高速铁路的出现，不少以离巴黎低于一小时车程的地区开始成为通勤的进宅区。不少本来是偏远的地区亦得到较快的发展。西班牙及荷兰的高速铁路亦是希望得到这种效果。

无论是高速公路或机场都面对挤塞的问题。高速铁路的优点是载客量非常高。 倘若旅程非以大城市中心为出发及目的地，使用高速铁路加上转乘的时间可能只跟驾驶汽车相若。但高速铁路毋须自行驾车会较为舒适。另一方面，虽然高速铁路的速度比不上飞机，但在距离稍短的旅程(650公里以下），高速铁路因为无需到一般是颇为遥远的机场登机，因而仍会较为省时。而且高速铁路的班次可以较为频密，总载客量亦远高于民航。

高速轮轨列车目的

日本、法国及美国的高速铁路发展都是首先连接人口密集的大城市：日本的东京至京都；法国的巴黎至里昂；美国的波士顿至纽约、华盛顿。这样可以减少投资，需要时亦可以将原有的路轨改良后使用。

适合高速铁路的生存环境其实只有两条基本原则：第一是人口稠密和城市密集，而且生活水准较高，能够承受高速轮轨比较昂贵的票价和多点停靠，第二是较高的社会经济和

科技基础，能够保证高速轮轨的施工、运行与维修需要。

就这两点而言，以巴黎和柏林为核心的欧洲大陆和日本密集的城市带是最适合不过的。因此世界最先进的高速轮轨技术诞生在德、法、日这3个国家就非常合乎逻辑。

高速轮轨列车日本技术

日本的高速铁路“新干线”诞生于1964年。当时的东京至大阪“东海道”线仅用8年时间就收回全部投资。近40年来，新干线技术不断进步，已经构成了日本国内铁路网的主干部分。

通过引进消化吸收先进技术和自主创新相结合，掌握时速200公里以上高速列车、新型地铁车辆等装备核心技术，使中国轨道交通装备制造业在较短时间内达到世界先进水平的发展战略又重新提上了日程，相比于磁悬浮技术，高速列车的轮轨技术已经掌握，但大批量投入运营还有待时日。

虽然新干线的速度优势不久之后就被法国的TGV超过，但是日本新干线拥有目前最为成熟的高速铁路商业运行经验———近40年没有出过任何事故。而且新干线修建之后对于日本经济的拉动也是引起世界高速铁路建设狂潮原因之一。

TGV可能是目前惟一没有任何淫逸色彩而享誉世界的法国产品。所谓TGV是TrainaGrandeVitesse（法语“高速铁路”的）简称。第一条TGV是1981年的开通的巴黎至里昂线。此后不过几个月，TGV就打败法国航空拥有了这条线路的最大客源。

1972年的试验运行中，TGV创造了当时的318公里的高速轮轨 时速。

从此TGV一直牢牢占据高速轮轨的速度桂冠，纪录是1991年创下的515.3公里/小时。另外法国境内的加来至马赛线是目前世界上惟一一条超过1000公里的高速铁路运营线，在这条线路上TGV的平均时速超过300公里，表现也非常稳定。

高速轮轨列车法国技术

法国TGV的最大优势在于传统轮轨领域的技术领先。1996年，欧盟各国的国有铁路公司经联合协商后确定采用法国技术作为全欧高速火车的技术标准。因此TGV技术被出口至韩国、西班牙和澳大利亚等国，是被运用最广泛的高速轮轨技术。

高速轮轨列车德国技术

德国的ICE则是高速铁路中起步最晚的项目。ICE（InterCityExpress的简称）的研究开始于1979年，其内部制造原理和制式与法国TGV有很大相似之处，最高时速是1988年创下的409公里。因此德国与法国政府正在设计进行铁路对接，用各自的技术完成欧洲大陆上最大的两个国家铁路网的贯通。

ICE起步较晚和进展比较落后的一个重要原因是德国人在高速轮轨和磁悬浮的两线作战。由于磁悬浮在设计理念上的先天优势（没有固态摩擦），德国的常导高速磁悬浮一直是其铁路方面科研的重点。磁悬浮的设计理念与传统意义上的轮轨完全不同，因此当法国的TGV顺利投入运行，而且速度不亚于当时的磁悬浮时，德国人才开始在高速轮轨方面奋起直追，与法国TGV技术有不小的差距。

在认识建造高速铁路的优势后，美国奋起直追，不仅保留了原计划拆除的东北走廊电气化设施，而且在引进TGV技术的基础上，研制了具有美国特色的高速列车ACELA，该列车连接了波士顿、纽约、费城、华盛顿。是美国唯一一条高速铁路。

1971年最早的TR1型磁悬浮面世之后，至今已经有八个型号。上海磁悬浮采用的就是最新的TR8型。

日本磁悬浮研究成功是在新干线正式运行10年之后的1972年，而且研究 方向是与德国完全不同的超导方式。日本磁悬浮已经在试验中得到552公里/小时的最高速度。但是曾经实地考察过两国线路的朱"_blank" href="/item/日本">日本磁悬浮的噪音和晃动都大于德国磁悬浮。日本方面也以技术尚未完全成熟为由，拒绝向中国提供磁悬浮技术。

高速轮轨和磁悬浮虽然在设计方法上有天壤之别，却还有一点是共通的，那就是关注于改变列车和轨道的接触状况以提高速度。磁悬浮能够达到的设计运行最高时速为450公里（德国），试验最高时速552公里（日本）。与最高时速的高速轮轨TGV相比，磁悬浮的纯速度领先还并不明显，但它有明显的速度潜力和能耗比、噪音等。与此大相径庭的是近年在兴起的，关注于改进机车牵引系统的摆式列车，很有可能是此后地面交通工具提高速度的另一个有益尝试。

德国、意大利和瑞典是最早进行摆式列车试验的国家，1997年以来摆式列车因为价格便宜和制造工艺相对简单，尤其是能够充分利用现有线路，不必铺设全新的铁路网络的优势，而逐渐能够在高速列车的竞争上与高速轮轨和磁悬浮分庭抗礼。

从国际趋势来看，摆式列车很有可能是一种在大规模成熟铁路网基础上完成提速，而且性价比较高的高速铁路技术。

基于铁道车辆-轨道耦合动力学理论及仿真分析系统，分析了机车车辆悬挂参数、结构参数及轨道结构参数对轮轨横向相互作用的影响，在此基础上提出了降低轮轨横向动力作用的技术措施；

(1)一系水平定位刚度(纵向和横向刚度)对轮轨横向动力作用影响较大,刚度值选取的基本设计原则是,在充分满足运动稳定性的前提下，尽可能降低刚度值；

(2)二系水平(包括纵向和横向)刚度对轮轨横向动力作用影响不明显，设计时，应更多地考虑机车车辆的平稳性；

(3)簧下质量对轮轨横向动力作用影响较大，较小簧下质量，将使轮轨横向动力作用得到显著的降低；

(4)较低的扣件横向刚度、扣件垂向刚度及道床横向刚度等参数值将有利于降低轮轨横向动力作用。

TGV技术

法国：TGV

法国、英国、比利时：欧洲之星

法国、比利时、荷兰、德国：Thalys 西班牙：AVE

韩国：KTX

美国：ACELA

ICE技术

德国：ICE(IntercityExpress)

德国、比利时、荷兰、瑞士、奥地利：ICE(IntercityExpress)

中国：CRH(ChinaRailwayHigh-speed)

新干线技术

日本：新干线

台湾：台湾高铁

Talgo技术

西班牙：Talgo350

摆式列车

意大利、芬兰、葡萄牙、捷克、斯洛文尼亚、英国：Pendolino

瑞典：X2000

瑞士：ICN

意大利、瑞士：EurostarItalia

美国：Acela

加拿大：LRC

磁悬浮

中国上海：上海磁浮示范运营线（中国第一辆磁悬浮列车）

高速轮轨列车中国技术

2019年9月24日，国家铁路局发布：到2050年技术储备研发时速400公里级高速轮轨客运列车系统。

高速轮轨列车时速纪录

试验在法国刚开通的东部高铁线路的兰斯和梅兹之间进行,“V150”试验机车的目标是时速540公里，相当于短程螺旋桨飞机的速度。1990年5月法国曾创下515.3公里的纪录。本次试验列车长106米，重268吨，由2个牵引机车

和3节双层车厢组成，增大了车轮尺寸，增加了2台发动机，总牵引力达2.5万马力，线路电压由2.5万伏增大到3.1万伏。沿途线路悬挂系统进行了特别检查和维护。

法国国营铁路部门和阿尔斯通公司曾在1月份多次进行类似试验，时速达560公里。这次试验除挑战高铁轮轨技术极限，还试验列车行驶的稳定性和舒适度。法国高速铁路总里程为1547公里，每天有650辆高速列车在线运营，平均行车时速为300公里。

这次试验的商业目的在于向世界展示法国高铁的技术实力，开发国际市场，以赢得包括中国在内的潜在客户。

进行试验的高速电气列车TGV的最新型款V150列车在刚刚竣工的巴黎－斯特拉斯堡东线铁路264公里处启动。当列车超过515.3公里/小时的前世界纪录时，最终列车在13点14分达到最高的574.8公里/小时。这一速度比17年前的世界纪录高出了59.5公里，相当于短程螺旋桨货运飞机的飞行速度。

“V150”列车是为此次试验专门研制的，全长106米，重268吨，由2个牵引机车和3节双层车厢组成。与法国高速铁路实际运营的列车相比，这一列车车轮的直径从920毫米增加到了1092毫米，牵引力也增加了一倍。2100433B

高速道岔是高速铁路建设的关键技术之一，要求具有高安全性、高平稳性。本项目重点开展道岔区轮轨动静态接触理论研究；通过分析道岔区轮轨关系设计对等效锥度、轮对倾角、单轮对蛇行运动的影响规律，提出道岔动力参数设计方法；通过所建立的列车/道岔耦合系统动力学，对道岔动力参数设计法进行校核，对高速列车过岔安全性与平稳性进行仿真分析和评估；基于课题组前期研究的轮对横移测试系统、轮轨接触几何状态可视化装置，开展试验技术研究，通过现场列车高速过岔时的轮轨横移测试、道岔区轮轨接触几何状态可视化测试、共同承载钢轨的动载分配测试等试验研究，对所建立的道岔区轮轨接触理论、动力设计方法、仿真评估体系进行验证；最后开展高速道岔尖轨及心轨顶面降低值、基本轨弯折、水平藏尖、钢轨刨切轮廓、轨底坡等轮轨关系的设计优化研究，为进一步提高我国高速道岔行车平稳性和380km/h及以上超高速道岔的研制提供理论与技术支撑。

高速道岔是高速铁路建设的关键技术之一，要求具有高安全性、高平稳性。本项目重点开展道岔区轮轨静态接触理论研究，主要分析了道岔区轮轨关系设计对等效锥度、轮对倾角、单轮对蛇行运动的影响规律，提出了道岔动力参数设计方法；建立了列车/道岔耦合系统动力学理论，对道岔动力参数设计法进行了校核，并对高速列车的过岔安全性与平稳性进行了仿真分析与评估；本项目基于前期研究的轮对横移测试、道岔区轮轨接触几何状态可视化测试、共同承载钢轨的动载分配测试、高速道岔实车动力测试等试验研究，对所建立的道岔区轮轨接触理论、动力设计方法、仿真评估体系进行了验证；最后基于所建立的理论，开展高速道岔尖轨及心轨顶面降低值、水平藏尖、转辙器部分轨距加宽、辙叉部分翼轨加高设计等轮轨关系的设计优化研究，得到如下结论： （1）转辙器及辙叉部分尖轨顶面宽度及高度的变化，会导致轮轨接触点位置随沿线路方向变化，从而形成竖向及横向的结构不平顺，这是列车与道岔系统振动的激振源之一；（2）道岔各种结构不平顺均限制了侧向过岔速度的提高，为了减缓列车侧向过岔时的轮轨动力作用，可采用双肢弹性心轨及整体叉心式结构；（3）轮对在转辙器部分的横向平稳性较辙叉部分差得多，车轮轮缘必将与钢轨贴靠，轮对横向位移越大，对钢轨的横向冲击作用越厉害，因此在道岔轮轨关系的设计中，应尽可能降低轮对过岔时的蛇行运动幅值；（4）降低尖轨顶面降低值和减小尖轨开始承载的断面对提高车体的横向稳定性是有利的。（5）通过对等效锥度、轮对倾角、动力附加力、蛇行运动振幅四项动力学参数的比较认为我国高速道岔辙叉应按水平藏尖9mm进行设计。