日本新干线开业60周年,高速铁路的国际竞争日益激烈

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东海道新干线开始运营至今已满60年。本系列将分三期为您呈现这条被誉为“梦幻超级特快列车”的光辉历程,并展望其未来发展蓝图。

最新技术与彻底合理化是“本质”

1964年10月1日东海道新干线投入运营,令全球铁路界为之惊愕不已。

日本国有铁道(现在的JR,以下称国铁),当时即使是最快的列车,最高时速也只有110公里/小时。轨距为1.067米,比欧美的标准轨距1.435米窄了36.8厘米,因此极难实现时速200公里以上的高速行驶。然而,国铁克服了这些困难,将列车的最高速度一举提升两倍,达到210公里/小时,并几乎完全依靠自主技术打造了新干线系统。

另一件令人瞩目的事情,是东海道新干线吸引了大量乘客,并取得了经营上的成功。在当时的日本,为了大幅提升铁路速度,除了新建适合高速行驶的新线路外别无选择,而新建线路的成本远高于改造“在来线”(指新干线以外的线路,以下称既有铁路)。总建设费用约3800亿日元(折合成现在的币值约为1.8万亿日元),线路全长515.4公里,每公里造价约为7.4亿日元(现约36亿日元)。由于初期投资巨大,东海道新干线在运营上必须彻底合理化并降低运行成本。

东海道新干线运营前曾反复进行的试运行(1962年,神奈川县)(图片:时事社)
东海道新干线运营前曾反复进行的试运行(1962年,神奈川县)(图片:时事社)

例如,新干线列车在东京站至新大阪站之间仅需一名驾驶员运行,而既有铁路却并非如此。在既有铁路上,轨道、信号等系统并未统一管理,而是以零散的区段方式连接首都圈与关西圈,因此需在枢纽车站频繁更换驾驶员。

得益于最新技术和合理化措施,东海道新干线将支出控制在了收入的一半左右。其后开通的各条新干线也传承了这一理念。尽管有时人们会抱怨“新干线之旅有些无味”,但这是因为新干线的最高目标是以高速、安全且经济的方式提供出行服务。即便投入巨额建设费用,也依然能盈利的高速铁路,这才是新干线的“本质”所在。

日本的优势与特性何在?

时光流逝,高速铁路的定义也在不断演变。如今,专门为高速铁路设计的“高速新线”被定义为时速250公里以上,而通过改良的既有铁路被定义为时速200公里以上。过去新干线曾经独占鳌头,但随着各国纷纷推出自主高速铁路系统,新干线不再占据垄断地位。

1981年开通的法国TGV(Train à Grande Vitesse法国高速铁路系统的缩写)是全球第二条高速新线路的代表。高速新线在上世纪90年代主要流行于欧美,2000年代则逐渐扩展到亚洲。最新的事例是,2023年印度尼西亚也开始运行。尽管高铁已逐渐成为大众化的交通工具,但能够凭借本国的技术一体化开发列车、线路和设施的国家少之又少。实际上,其主体主要集中在日本、以及法国、德国和西班牙为代表的欧盟,再加上中国,这三个阵营。

停靠在里尔佛兰德站的TGV(2024年8月8日,法国北部的里尔)(图片:Antoine Boureau/ Hans Lucas via ReutersConnect)
停靠在里尔佛兰德站的TGV(2024年8月8日,法国北部的里尔)(图片:Antoine Boureau/ Hans Lucas via ReutersConnect)

新干线在全球高速铁路中处于怎样的地位呢?相较其他高速铁路,新干线的优势何在?

让我们回顾一下印度尼西亚的高速铁路项目。日本通过JICA(日本国际协力机构)参与了竞标,并于2015年5月编撰了《印度尼西亚爪哇岛高速铁路开发项目准备调查(第一阶段)最终报告(摘要)》。

该报告在“各国系统比较”部分,分析比较了日本的新干线、法国的TGV、西班牙的AVE、中国的CRH(中国高速铁路)以及韩国的KTX,并得出结论称:“新干线系统不仅具备更高的舒适性,而且极为节能,并且在印度尼西亚多发地震、强降雨等自然条件严苛的环境中表现尤为出色,这些也正是印度尼西亚的需求所在。”

日本的卖点是每位乘客的电力消耗量、车体重量、座椅间距、抗震性能、抗雨水耐久性以及陡坡爬坡的能力。在所有这些数值中,日本要么是最好的,要么并列第一。事实证明,日本新干线在高效运输大量乘客、空间宽敞舒适,以及适应恶劣环境等方面表现优异。

例如,日本东北新干线“隼号”使用的E5系列车辆,每位乘客所需的电力为13.1千瓦,车体重量为0.62吨。相比之下,TGV的电力需求为26.0千瓦,车体重量1.18吨;AVE为22.0千瓦,0.89吨;KTX为24.2千瓦,1.11吨。“隼号”的电力需求和车体重量几乎只有上述列车的一半,但性能依然出众。

各国高速铁路对比

电力消耗 车体重量
新干线(日本) 13.1kW 0.62t
CRH(中国) 15.8kW 0.76t
TGV(法国) 26kW 1.18t
AVE(西班牙) 22kW 0.89t
KTX(韩国) 24.2kW 1.11t

*所有数值均为每位乘客的数据
数据来源:JICA报告

话虽如此,其他国家的高速铁路也并非全然逊色。原因在于,尽管这些国家不具备如新干线般庞大的运输需求,但通过采用小型列车并接入既有铁路,依然能够实现盈利。

与新干线的比较显示,中国的高速铁路技术已逐渐逼近新干线。中国高速铁路的电力需求为15.8千瓦,车体重量为0.76吨,与新干线的技术水准不相上下。在国土辽阔且人口众多的中国,数据表明对运输能力的增强有着迫切的需求。据笔者调查,上海至南京之间的高速铁路每天运营480趟列车。这一数字超过了东海道新干线每日最多约450趟的运营量。

在印度尼西亚的竞标项目中,除车辆性能外的其他因素最终决定了项目归属。中国方面提出了无需印尼政府提供债务担保的方案,成功赢得了竞标订单。由此得出的教训是,包括日本在内的其他国家不光要具备参与竞争的条件,更需要将来在出口新干线时,制定全面的国家战略,包括政府的支持。

值得全球认可的环保措施

那么,日本的高铁是否会在技术上被中国赶上而失去优势呢?其实不然。由于日本具有国土狭小、人口密集的特点,新干线在噪音和震动控制方面的环保标准极为严格,其环保性能达到了其他高速铁路难以企及的水平。

在日本,住宅区的噪音标准是不得超过70分贝,相当于吸尘器的运转声;而在商工区,这一标准则提高至75分贝,相当于保龄球馆的室内噪音。至于震动标准,无论在何地,震动值不得超过震级2级,即相当于“在室内保持安静状态的大多数人能够察觉到”的程度,还必须低于70分贝。

为了应对噪音和震动问题,沿线房屋都进行了隔音和减震处理,轨道两侧也安装了采用各种技术的高度防音墙。为了减少震动,铁路轨道改用重量更重,更为坚固的材料,并将接缝焊接成一体。由于架空电线的下垂会产生噪音,因此就使用了更重的电线并施加更大的张力。

停靠于JR新大阪站的新干线N700S车型,后方为N700A车型(2020年6月13日,大阪市淀川区)(图片:时事社)
停靠于JR新大阪站的新干线N700S车型,后方为N700A车型(2020年6月13日,大阪市淀川区)(图片:时事社)

与其他国家的高速铁路相比,新干线在外形上虽显得“笨拙”,却有其道理。新干线的先头车厢前端设计从以往的时尚流线型转变为较为宽厚的造型,流线形部分几乎占据车体的一半。这一设计有助于列车高速通过隧道时有效减少空气压缩引发的空爆声。此外,受电弓(即集电弓,用于从架空线取电的设备——译注)周围安装的厚重罩盖,也阻挡了约占列车整体噪音一半的风切噪音。

新干线采取的这些环保措施很难说已经获得全世界的认同。为满足严格标准而开发的防噪防震措施对于许多国家而言实属多余,因此往往被视为进口和引进新干线时的成本增加因素。然而,如果高速铁路的开通将带来人口的聚集和都市化,提早引入控制噪音和震动的系统无疑是明智之举。总有一天,新干线的环保对策会迎来高光时刻。

标题图片:1964年10月1日在东京站举行的东海道新干线开通典礼(时事社)

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