世界高速铁路的发展动态
速度是具有时间性的相对概念，不同历史时期由于具有
不同的科技水平和技术装备，形成不同的速度标准。
速度是现代交通运输的命脉，铁路发展不断探索提速的
可能性。
时间 国家
机车
类型
速度
(km/h
)
时间 国家
机车
类型
速度
(km/h
)
19世
纪末
英、法 蒸汽 145 1893 美国 内燃 181
1903 德国 电力 210 1930 德国 内燃 230
1955 法国 电力 331 1988 德国 ICE
1990 法国 TGV-A 1993 日本
STAR
21
425
一、发展概况
分类：
世界
高速铁路：Vmax>200km/h 旅行速度>150km/h
快速铁路： Vmax =140~160km /h
长速铁路：Vmax =120km /h
我国
准高速铁路： Vmax =160km /h
快速铁路： Vmax =140km /h
1、第一次世界大战前
2、两次大战中间
3、二次大战后
二、发展前景
（一）经济速度
（二）粘着铁路的极限速度
（三）气垫车
（四）磁浮车
常导体吸引式磁浮车
超导体相斥式磁浮车
（五）管道磁浮
三、高速铁路的技术经济特征
（一）优越性
速度快、旅行时间短
行车密度高、运能大
舒适性好
占地少
能耗低
环境污染小
社会效益高
效率和效益好
列车运行准点
安全可靠
（二）高速铁路的技术条件
最大坡度
最小曲线半径
线间距离
各类工程的长度比重
（三）超高速铁路技术
空气阻力值的计算公式
线路
车辆
行车
配套设施及维护
工程造价分析
1.空气阻力值的计算公式
D＝
2A(cdp+λl/d)
p——空气密度(公斤／立方米)
cd——空气阻力系数
V——列车速度(米／秒)
A——列车断面(平方米)
cdp——列车压力阻力系数
λ——列车侧面气动摩擦指数
l——列车长度(米)
d——列车气动直径(米)
2.线上建筑物
超高速铁路的线路，在平原和丘陵地区，主要由高架
桥组成。
高架桥一般为箱形断面，跨度为30—50米简支钢筋混
凝土梁，列车行驶在“箱内”——箱内的隔版有洞口，
互相连通。梁与梁之间采用可伸缩的专用连接件使其
密封。为使梁体有足够的气密性，箱型梁内部贴一层
薄钢版。
箱形梁宜采用城市地铁限界，如有可能，也可采用东
京地铁12号线上的小断面结构，以节省投资。
当线路需要跨越大江大河时，可采用钢桁梁，在桁架
内拼装箱型管道。
在一些地方，可采用明挖法修建浅埋隧道；在山区，
也可修建山岭隧道。
3.车辆
由于超高速铁路的列车是在低真空管道内行驶，其气密
性要求很高。
但是，由于列车无转向架，车体轻；更由于列车运行阻
力极小，车体的重量已不是设计中主要考虑的问题。可
用轻钢结构而不是铝合金结构制造车体。实现车体本身
的气密性。车箱无窗户；两车箱之间连接处的气密性也
不难达到。
保证气密性唯一困难的地方是车门。根据车体内外压力
差(车内为常压)，车门应设计成向内开启——然占用了
一定空间，由于内外压差的作用，车门周边可以相互贴
紧，形成基本不漏气。
车箱内设置能循环的空气调节装置。新鲜空气和废气都
经过压缩贮存钢瓶内。就是说，最好不让废气排入隧道
内。
4.行车
超高速铁路以行驶客车为主，也可行驶专为这
种超高速铁路设计的、牵引重量与客车相同的
快运货物列车。
旅客列车可分为由起点站直达终点站的直达快
车及普通列车。由于列车的制动与现行高速铁
路不同，其制动距离和所需时间，是由旅客的
舒适度控制。一般来说，列车以米／秒2做
匀加(减)速运行，都能习惯。
超高速列车可以利用其控制系统实现启动和停
车的精确控制。
5.配套设施及维护
超高速铁路是一个自成体系的客货运输综合
体系。除线路、车辆(动车组)、牵引供电、
通信信号等设施外，还必须设置一定数量的
无人值守中间泵站、全线可视监控系统、全
线结构物状态监测系统等，以确保超高速列
车安全可靠地运行。
超高速铁路的日常维护是在低真空状态下进
行，当某一地段的线路，甚至构筑物可能出
现大的问题需要“大修”或更换时，可把两
节专用车驶入管道内，从内部把某一段隔开，
放入空气，在正常状态下进行作业。
6.工程造价分折
高速铁路造价高主要不在土建方面，而在各种引进
设备和车辆购置。
超高速铁路的造价又要比现代高速铁路高一些，主
要由于线路全部高架或部分高架、部分在地下，如
果说，日本的新干线70%高架和位于隧道内，那么，
超高速铁路权增加30%高架桥或隧道。
而且，由于列车荷载轻，并且适当地减少限界(日本
东京地铁12号线采用小断面隧道——内径43米)，
桥梁单位长度的圬工量与现行高速铁路的桥梁单位
长度圬工量增加不会很大。
总结
从以上六个方面可知，超高速铁路并不
涉及现代科学技术(工程技术)不能解决
的难题，通过广泛的研究试验、精心设
计、精心施工，是可以实现的。就是说，
超高速铁路无论在理论上还是在实践上
都是可行的。
超高速铁路—磁悬浮铁路
列车最高运行速度超过350km/h的铁路称为超高速铁路。
目前一般认为轮轨接触型铁路的实用最高速度为
350km/h左右，故欲使列车达到更高的运行速度，不能依
靠传统的轮轨接触方式，而要依靠其他的牵引方式来降低
列车运行阻力。为此国际上曾研制过气垫列车等新型的铁
路运输工具，但目前比较成熟的超高速铁路技术仍然为磁
悬浮铁路技术。
磁悬浮铁路目前分为中低速磁悬浮和高速磁悬浮
两种类型，列车最高运行速度超过350km/h的磁悬浮
铁路应该成为超高速磁悬浮。
目前中美两国正在研制磁悬浮飞机，其最高运行
速度为500km/h。这种磁悬浮飞机也应该称作超高速
磁悬浮铁路。
超高速铁路—磁悬浮铁路
各种铁路的优势范围
旅客总出行时间
优势距离
优势运行速度
在中国全国范围内实现一日往返
（一）旅客总出行时间
旅客出行的总出行时间等于旅行时间与
附加时间之和。旅客的旅行时间是指旅
客在所讨论的主要运输工具上的纯旅行
时间。
旅客出行的附加时间为旅客总出行时间
与旅行时间的差值，主要包括在一次出
行中花费在其它运输工具上的时间。粗
略计算，旅客出行的附加时间高速公路
为零，高速铁路为，航空为小时
（上飞机前，下飞机后）。
（二）优势距离
优势距离
小汽车的优势距离
飞机的优势距离
磁悬浮铁路的优势距离
高速铁路的优势距离
快速铁路的优势距离
（二）优势距离
定义：优势距离是指某种交通运输方式在
某一种运行速度条件下，与其他交通运
输方式或其他运行速度相比，使乘客的
总旅行时间最短的运送距离。一般情况
下是指一定的距离范围。
当小汽车、飞机的运行速度固定而
列车的运行速度变化时，根据旅客总的
旅行时间，可得出3种交通运输工具优势
距离范围。
优势距离图
优势距离表(km)
列车速度
(km/h)
小汽车
(V=200km/h)
铁路
飞机
(V=700km/h)
362 362
200 300 420
250 230 583
300 200 788
350 183 1050
400 171 1400
450 164 1890
500 158 2625
550 154 3850
说明
1. 上述的优势距离只是根据旅客出行时间最短
确定的，没有考虑工程造价、票价等经济因
素，也没有考虑旅客舒适程度、服务质量等
方面的因素。
2. 乘客在选择交通工具时还要考虑其他因素：
配有卧铺车厢的夕发朝至列车很受欢迎，即
使列车运行时间比飞机多几个小时，由于避
免了乘飞机需要提前一天到达、另外花钱租
住旅馆等弊端，乘客一般会选择火车而不选
择飞机。
3. 考虑这些因素之后，铁路的优势距离还会提
高。
（三）优势运行速度
优势运行速度
铁路优势运行速度的下限值
磁悬浮铁路最高运行速度的下限
值
磁悬浮铁路填补了高速铁路与航
空之间的速度断档
1. 优势运行速度
优势运行速度是指某一种交通运输工具
在一定的运输距离内使得总出行时间最
小的运行速度。
例如，乘坐磁悬浮铁路旅行1400km所对
应的优势运行速度为400～550km/h，旅
行420km时为200~550km/h。
2. 铁路优势运行速度的下限值
在快速铁路（120km/h至200km/h）的速度范围内，
小汽车与飞机的速度线有一个交点，所对应的旅行距
离为362km、旅行时间为，此时所对应的列车
的运行速度约为180km/h。
该点是一个临界点，在所讨论的情况下，当列车的运
行速度小于180km/h时，乘坐火车的旅客总出行时间
都比小汽车长，铁路不具有优势；
只有列车的运行速度高于180km/h并且旅行距离大于
362km时铁路才具有优势。
因此，在所讨论的条件下，铁路优势运营速度的下限
值应该是180km/h。
3. 磁悬浮铁路最高运行速度
的下限值
磁悬浮铁路的优势速度范围，在所讨论的条
件下可以扩展为180～550km/h。
由于目前时速300km的高速铁路技术已经成
熟，并且磁悬浮铁路在工程经济、乘客换乘
方便等方面不如高速铁路，故对于长距离的
旅客运输而言，磁悬浮铁路的最高运行速度
的下限值定为350km/h比较合适。
4.磁悬浮铁路填补了高速铁路
与航空之间的速度断档
在350km/h的运行速度之下，公路和铁路的运行速度是连贯
的，从公路、高速公路、常速铁路、快速铁路到高速铁路，
之间没有速度断档。
飞机的地面速度取700km/h，这在国内航空运输中是比较合
适的。
这样在高速铁路与航空运输之间目前就明显地存在一个速度
断档，这从综合交通运输体系的角度来看是有缺陷的。
目前磁悬浮铁路的最高试验速度为552km/h，设计的最高运
行速度为500km/h。因此目前的磁悬浮铁路起码可以补充
350~500km/h范围之内的速度空档。
将来运行速度可以填补余下的500~700km/h的速度断档，而
且有可能超过飞机的飞行速度。
（四）在中国全国范围内实现
一日往返
目前中国铁路一日到达的距离范围为
2000km左右。若磁悬浮列车运行速度的按
500km/h考虑，磁悬浮直达列车半日到达
的距离为5750km，将覆盖中国全国的范围。
按现有铁路线里程计算，中国省会城市之
间的最大距离为5062km（哈尔滨至乌鲁
木齐）。时速500km的磁悬浮铁路，直达
列车在这两个城市间运行只需要11小时。
而目前两个城市之间特快列车的运行时间
为37个小时。
（四）在中国全国范围内实现
一日往返
考虑将来在一些中途大站停车等因素，
磁悬浮列车的运行时间会增加一些，但同时
由于磁悬浮铁路的实际运行线要比既有铁路
线会缩短，故实际运行时间会在12小时以内。
因此将来依靠磁悬浮铁路，可以在中国
全国的范围内实现当天往返的目标。这将使
铁路的竞争力大幅度提高。将来在磁悬浮铁
路成网以后，人们的长距离出行有可能将主
要依靠磁悬浮铁路。
三 高速铁路的发展
传统铁路面临严峻的考验
高速铁路发展阶段
高速铁路发展过程
各国高速铁路里程
高速铁路模式
（一）传统铁路面临严峻考验
1825年之前为水运时期
1825年至上世纪三十年代为铁路时期
列车的速度提高缓慢，V旅＝60-70km/h
铁路N少,I长,T站长,T旅长,失去竞争力
不同方式旅客周转量在市场中
的份额
（二） 高速铁路发展阶段
第一代:V=200-
250km/h,轮轨粘着
制
日本东海道新干线
,1964年
,V=210km/h
第二代:V=250-
400(350)km/h,轮轨
粘着制
上越新干线(260),
北陆新干线(270),
京沪
第三代:V=400(350)-550km/h,磁悬浮
试验速度:德国440km/h,日本550km/h
MLX-01磁悬浮高速列车
第四代:V=2000-3000km/h ,磁悬浮
高架低真空管道,空气10-20%,未来10年
第五代:V=22,500km/h,真空磁悬浮
纽约至洛杉矶只需半小时,为设想
对“未来地铁”的原理进行的简
化
-第四代
管道内真空度由完全真空变为低度真空，保
留10—20%的空气，即将常温时的空气密度
列车时速由22500公里降低为2000-3000公里；
把“地下铁道”改成主要以高架桥为主要形式，
以降低工程造价。
经过了这些简化之后，在充分利用当代科技
成果的基础上大力开展试验研究，未来10年
以后，这种超高速铁路很可能成为现实。
低真空管道式超高速铁路
-第五代
70年代末，美国一家咨询公司设计了一
种称为“行星号”的未来地下铁道，理论时
速可达22500公里，这种超高速列车不但可
以获得极高的速度，而且其运营费比普通铁
路便宜90%，比飞机便宜95%。
这是一种理想型的超高速铁路，限于现
代科技水平，“未来地铁”还难以实现。而
且在当今世界上，把列车提高到那样高的速
度也没有这种必要性
（三）高速铁路发展过程
1903年10月德国电动车试验速度210km/h
1955年3月法国试验速度331km/h
1964年10日本东海道新干线,V=210km/h
1981年法国建成TGV东南线,V=270km/h
1990年5月法国创造了
1991年德国高速铁路,V=280km/h
意大利(1988),英国(1989),西班牙(1988年,摆
式列车)等国家先后建成高速铁路
（四）各国高速铁路里程
（五）高速铁路模式
日本新干线:全部修新线,旅客列车专用,
动力分散型,独立转向架
日本400系列高速列车
法国TGV:部分新线,部分旧线,客车专用,
动力集中型,铰接式转向架
德国ICE:新线,旅客列车与货物列车混用,
动力集中型,独立转向架
英国APT:既有线,摆式动车组,客货混用
同时也采用动车组
四、高速铁路规划
日本新干线
法国TGV网
德国ICE网
欧洲高速铁路网
各国在建及规划的高速铁路里程
（一）日本新干线
• 总规模7000km,一日到达
• 目前5条1952km,计划5条
1440km, 规划12条3500km
目前1282km
规划新建
2300km
既有线改建
为高速铁路
4700km
（二）法国TGV网
目前427km
V=200的既有
线1230km
V>250的新线
270km
路网总计
1900km
（三）德国ICE网
（四）欧洲高速铁路网
欧共体2010年规划,本世纪初,路网达到
3万km,V>=250km/h
新建万km新线
改建万km既有线
万km联络线和支线
由15条干线连接欧洲16个国家的主要城
市
五、高速铁路线路
高标准的平纵断面条件
合理的轨道结构
高质量的铁路路基
京沪高速铁路
一、京沪高速铁路的技术决策
（一）运输模式
1、与既有线的分工
• 提高客运速度，缩短京沪大通道的时间
• 增大客货运能力，适应经济发展的需要
2、运输组织方式
• 中速车上线
• 跨线换乘
• 高速车下线
（二）速度目标值
运营速度： 初期：高速列车 250~300km/h
中速列车 140km/h 争取 160km/h
远期：高速列车 350km/h
土建设计速度：350km/h
机车构造速度：稍大于运营速度
（三）机车车辆与牵引模式
牵引模式：动力集中
机车车辆：国产与国外购入
二、京沪高速铁路的线路标准
（一）线路纵断面标准
（二）线路平面标准
（三）轨道结构与路基宽度
三、工程情况
重载运输
采用单机、双机或多机牵引的大功率内燃或
电力机车，增加货物列车编组辆数，大幅度提高
牵引吨数。
牵引吨数大，行车密度小牵引吨数大，行车密度小
以美国为代表。
多机牵引超重列车
单元列车
牵引吨数小，行车密度大牵引吨数小，行车密度大
以西欧各国、日本为代表
牵引吨数大，行车密度大牵引吨数大，行车密度大
前苏联为代表
组合列车、超长列车
我国铁路的重载列车
发展原因：可以有效的增加运输能力，又能降低运输
成本，提高经济效益。
发展背景：
• 大宗货运提供了可靠的货源基础
• 电力、内燃机车有了长足的发展
• 在工务工程方面为发展重载运输积极创造
条件
发展模式：
1、组合式重载列车
2、单元重载列车
3、整列式重载列车
