第15章 铁路发展史(3)

发展简况1879年5月，世界上第一条电气化铁路在德国柏林建成。此后，随着科学技术的发展、铁路运量的增长和对能源利用率的重视，全世界电气化铁路营业里程逐年增加，到20世纪80年代初已超过16.5万公里，占铁路营业总里程的13％，而承担的运量却占铁路总运量的35％。一些以电气化铁路为主的国家，如法国、联邦德国和日本等，一般以占铁路营业总里程的1/3左右的电气化铁路完成铁路总运量的3/4左右。

中国于1961年8月建成第一条电气化铁路干线——宝成线的宝鸡至凤州段。到1984年底，已累计建成电气化铁路干线3519公里（其中台湾省占495公里）。还有6000余公里铁路干线，正在进行电气化设计和施工。

电力机车电气化铁路使用电力机车作为牵引动力，机车上不安装原动机，所需电能由电气化铁路电力牵引供电系统提供。

牵引供电系统电气化铁路向电力机车供电的系统由牵引变电所和接触网（少数为第三轨）组成。来自发电厂、高压输电线的电能，经牵引变电所降压（或再经整流）后，向架设在铁路上空的接触网送电，电力机车从接触网取电，牵引列车前进。

牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种：①直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网（或第三轨）供直流电。在电气化铁路发展的初期，直流电压为几百伏，后来不断增加。现在广泛采用的电压为1500伏或3000伏。直流制仍在一些较早修建的电气化铁路区段使用。由于直流接触网电压难以继续提高，以及直流牵引供电系统结构复杂、投资较大等，20世纪50年代以后，新建电气化铁路已较少采用直流制式。②交流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和变成单相后，向接触网供交流电。其电压有15千伏、20千伏和25千伏等几级，交流频率分50或60赫。其中单相工频（50赫）25千伏交流制，是法国首先在1954年正式采用的，由于具有可以简化牵引供电系统结构、增大容量和降低造价等优点，现已为世界上约1/3的电气化铁路所采用，在前苏联、法国、印度、日本和英国等国应用尤为普遍。中国电气化铁路的牵引供电制式，从一开始就采用单相工频（50赫）25千伏交流制。

这一选择有利于今后电气化铁路的发展。

中国牵引变电所高压侧电压一般采用110千伏；牵引变压器类型有单相和三相两种；牵引变电所之间的平均距离，单线铁路约60公里，双线铁路约40公里。接触网悬挂方式采用半补偿、全补偿链型悬挂或弹性简单悬挂；

接触导线有铜线、钢铝线或铝合金线等；接触网支柱采用钢支柱或钢筋混凝土支柱。

为了减少高压接触网单相工频电流对附近通信、广播等线路的电磁干扰，可采用在接触网上装设吸流变压器和回流线或自耦变压器系统等防干扰措施。

优越性电气化铁路同用柴油机车或蒸汽机车牵引车列的铁路相比，主要优点有：

①运输能力大。电力机车功率一般都很大，如中国制造的“韶山1”型电力机车，小时功率为4200千瓦，比“东风4”型内燃机车或“前进”型蒸汽机车的功率约大一倍左右。功率大，牵引力就大，速度就高，能够大幅度地提高运输能力。电力机车除设有空气制动装置外，还设有功率较大的电气制动装置，可使列车在长大下坡道上等速下坡，在山区及运输繁忙的铁路干线上，有利于提高铁路运输能力。

②能源省。电力机车所需的电力可以来自火力发电站、核发电站或水力发电站。由火力发电厂供电，电力机车的热效率可达20％—26％；而柴油机车使用柴油，平均热效率为20％；蒸汽机车使用优质煤，热效率仅有6％—7％。

③运营成本低。电力机车结构比较简单，摩擦运动部件少，因而检修周期长，维修工作量小。电力牵引运行速度高，可加速机车车辆的周转，在完成同一运量的条件下，可减少机车车辆数量。电力机车整备作业少，不需上煤、上水、上油等，能够长距离运行，便于实行长交路、轮乘制。电力机车节省能源，费用低。因而，电力牵引的运营成本低，劳动生产率高。电气化铁路线路越长，经济效益越好。

④工作条件好。电力机车操作简便，既没有蒸汽机车投煤、清炉那种繁重的体力劳动，也没有柴油机车使人烦恼的噪声。蒸汽机车或柴油机车排放烟尘和有害气体，污染环境和影响行车安全，在隧道中尤为严重。改用电力机车后就可根除这些现象。

重载铁路

一种行驶列车总重大、行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路，用于输送大宗货物。行驶列车总重大的铁路，是指行驶列车总重约为10000吨的单元列车（例如在北美和澳大利亚）或合并列车（例如在前苏联）的铁路，有的列车总重可达20000吨。行驶大轴重货车的铁路，例如美国和加拿大铁路最大装载量为100短吨的货车轴重可达30短吨，澳大利亚铁路货车最大轴重为30吨。

行车密度和运量特大的铁路，多半为客货混合输送的铁路，例如中国东部约有10000公里铁路其年通过总重已接近或超过1亿吨公里/公里，澳大利亚东海岸铁路的年通过总重也已超过6千万吨公里/公里。前苏联工矿地区某些铁路年通过总重已超过1亿吨公里/公里。但这些铁路上的货车轴重不一定很大，列车也不一定很重。重载铁路主要用于输送大宗原材料货物，例如煤炭和其他矿石、木材、粮食等。

行驶列车总重大、行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路具有相同的或类似的技术问题，例如：①单元列车或合并列车的编组、操纵和运行的问题；②大轴重车辆和大运量对轨道的破坏以及对钢轨的严重损伤和磨耗问题；③各种特征的重载铁路的轮轨关系问题和技术经济问题；④同重载铁路相配合的大宗货物集中装车和卸车的设备问题等。

20世纪20年代在美国出现重载铁路。当时美国东部的煤矿与铁路合作组成总重约10000吨的单元列车，将整列车煤炭直接送往发电厂或港口，中途不经过任何编组作业。但这种高效率的铁路运输方式当时并未引起重视而被推广。到了60—70年代，随着各生产大宗原材料国家的铁路运量增长，重载铁路受到各国铁路的重视，采用了不同的措施来适应运量增长的需要。

重载铁路在技术上还存在着各种问题，需要各有关国家铁路的科技人员共同来研究解决。1978年由澳大利亚发起在澳大利亚的佩斯市举行了有加拿大、美国、巴西、南非等有关铁路的科技人员参加的第一届国际重载铁路会议。1982年在美国科罗拉多斯泼林斯召开了第二届国际重载铁路会议，除第一届会议参加的各国科技人员外，中国铁路也派科技人员参加。在第二届重载铁路会议上，与会人员酝酿成立国际重载铁路会议的常设机构来领导这项具有重大意义的国际科技合作，共同来解决重载铁路中出现的技术问题。1984年在美国华盛顿成立了国际重载铁路会议（简称IHHR）的非官方组织，并组成了由澳大利亚、加拿大、中国、美国和南非的铁路科技人员组成的国际重载铁路顾问委员会，指定人员处理日常事务。

会上决定1986年在加拿大温哥华召开的第三届国际重载铁路会议应以重载铁路的经济效益问题作为中心开展征文及讨论。

高速铁路

旅客列车最高行车速度达到或超过每小时160公里的铁路。也有人认为高速铁路是指最高行车速度超过每小时200公里的铁路。

高速铁路干线

20世纪30年代，旅客列车的行车速度有的达到每小时100公里，最高达140—160公里。第二次世界大战后，工业发达国家开始对高速铁路进行大量的实验研究。1964年日本建成世界上第一条最高时速达210公里的东海道新干线。此后，法国、英国、联邦德国分别于1967、1976、1978年相继建成最高时速达200公里的高速铁路线。

目前，世界各国铁路实现高速行车所采取的主要措施有：修建新线和改造旧线；加大列车总功率；减轻车辆自重；改进车辆设计和转向架构造；采用先进的制动装置和通信信号设备；实行新的运营方式以适应高速行车的需要。

铁路线路标志

沿铁路线路设置的固定标桩，其作用是向行车人员和线路养护维修人员显示铁路建筑物、线路设备等的位置或状态。在铁路由国家统一经营的国家，如中国和前苏联等，对这些标志的形式和埋设位置，国家制定有统一的规定；在铁路不由国家统一经营的国家，则由各铁路经营部门自行作出规定。

铁路标志常见的有公里标、半公里标、曲线标、圆曲线和缓和曲线的始终点标、桥梁标、坡度标，以及铁路局、工务段、领工区、养路工区、供电段和水电段等管界标。

公里标、半公里标表示线路里程的标志，设置在计算里程方向的线路左侧。公里标的标面上注有线路计算起点至公里标设置处距离的公里数。半公里标设置在两相邻公里标间的中点上，标面上注有“1/2”字样。

曲线标表示曲线线路的曲线长、缓和曲线长、曲线半径、超高、加宽等的标志。设置在曲线线路中点的外侧。

圆曲线和缓和曲线始终点标表示曲线线路起点和终点的标志，设置在线路的直线与缓和曲线的相接点的外侧、缓和曲线和圆曲线相接点的外侧。这种标志是个直棱柱体，其横断面为三角形。两个侧面注有直、缓、圆等字样，分别表示所向方向为直线、缓和曲线或圆曲线。

坡度标表示线路纵断面状态的标志。设置在变坡点处。标面的正面和背面分别标明所向方向的上、下坡度值及其长度；侧面注有变坡点所在处的线路里程。

桥梁标表示桥梁的位置（中心里程）和桥梁编号的标志。设置在计算里程方向左侧的桥头。桥梁标的标面上注有按线路计算里程方向统一编排的桥梁序号和所在线路的中心里程。

铁路局、工务段、领工区、养路工区、供电段和水电段的管界标表示各单位管辖的铁路线路范围的标志。

设置在各单位管辖区域的分界点处，标志正面和背面分别标明所向的单位名称，侧面注有管界的字样。

中国铁路的线路标志的形式尺寸可按统一规定的标准，用木材、石料、钢筋混凝土或钢材制造。线路标志的安设位置的规定，主要根据便于机车司机及乘务人员瞭望，而又不妨碍列车顺利通过等因素制定的。中国《铁路技术管理规程》规定：所设线路标志均不得侵入区间及站内正线的建筑接近界限，其内侧边距钢轨头部外侧不得小于2米。不超过钢轨顶面的标志，可设在距钢轨头部外侧不小于1.35米处。