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1.1.2东海道新干线的建设方案
在当时,从日本国铁到社会运输各专业机构及决策机构均认为有3种增强东海道铁路通道运输能力的方案:
(1)既有东海道本线(轨距为1 067mm的窄轨复线)四线化——从咽喉地段开始,逐步四线化加强通过能力。
铺通一段即可提高一定的运输能力,投资见效快。
(2)修建新的窄轨复线通道进行分流——与既有铁路轨距保持一致,沿东海道本线东京—大阪通道修建新的复线铁路以分流东海道本线的运输量。
其特点是线路标准与既有路网干线保持一致,机车车辆不必发展新的型号就可实现全国铁路混跑,运输模式也与既有铁路保持一致。
(3)建设标准轨距的高速新干线——采用与日本既有路网轨距(窄轨)不同的国际上通用标准轨距(1 435mm)的线路,使车辆的宽度较现有干线增大,随之列车定员也增加,并采用新技术提高列车的运行速度,这样可以大大提高运输能力。
但建设标准轨距的新干线铁路,其投资巨大且不说,它的新技术含量也相当高,当时国际上铁路运输的最高速度还没有超过200km/h的先例,因而风险性也较大。
并且由于轨距不同,新干线与既有路网干线不能接轨,因而机车、车辆的运用受到限制,行车及指挥等必须自成一体。
上述3种方案各有优缺点,在决定采用哪种方案时的争论也十分激烈。
一开始支持第一方案和第二方案的势力占了绝对上风,这两种方案技术成熟,而且与既有铁路联网十分便利。
而支持第三方案的人最少。
在当时的国铁内部,赞成并支持第三方案的人也占少数,但是在极力推进第三方案的在任国铁总裁十河信二的领导下,成立了东海道线增强调查委员会(后更名为日本国有铁道干线调查委员会),极力推荐修建标准轨距新干线的第三方案。
因为前两个方案虽然可以增加东海道通道的输送能力,但从东京至大阪列车运行时间仍然要7h左右,不能减少旅客的旅途时间,因而从长远上讲与航空的竞争处于不利地位。
另外该委员会成功地宣传“在1964年10月10日至24日召开的第十八届东京奥林匹克运动会之前,完成一个划时代的东京—大阪时速210km的标准轨距新干线铁道是日本新时代的一个伟大代表作”,也对该方案的最终被采用起了不可低估的作用。
最后该委员会对修建东海道新干线的可行性进行充分的论证,进行了机车车辆、线路、通信信号等方面的技术准备,终于排除了各种阻力,使新干线方案得到确认。
1958年12月19日日本内阁会议终于批准了东海道新干线的建设计划。
随之而来的一个十分重要的问题是资金筹措问题。
当时日本国民经济实力并不十分雄厚,国家财政和国有铁道对新干线的投资有很大的顾虑。
因而当初设计东海道新干线时采用了降低工程造价的设计,虽然如此,资金缺口仍然十分巨大。
最后通过各种努力,争取到了国家担保的部分世界银行贷款,相当于对国家投资施加了一定压力,才保证了东海道新干线的顺利开工。
东海道新干线大规模开工之首期工程为1958年底开工的鸭宫试验区段。
区段全长37km,至1962年完成铺轨,同时成立了新干线试验段管理区及相应机构,包括电务、设备、运转、总务等部门,进行了200km/h走行安全性、高速铁路构造和设备最佳化的改进、养护维修和运营体制的建立等试验,为东海道新干线全线的建设、维修、设备改进、系统协调、可靠度等提供了保证。
日本内阁交通阁僚会议上作出了东海道新干线全线从1959年4月20日正式开工(部分隧道工程于1958年底开工)的决定,并要求用5年时间于1964年10月1日东京奥林匹克运动会开幕之前正式开通。
经过5年多时间的建设,至1964年10月1日,东京至新大阪全长515.4km的东海道新干线正式开通运营(见图1—1—1),全线工程费约3 800亿日元。
全线共设车站15个(从东京至大阪分别为东京、新横滨、小田原、热海、三岛、新富士、静冈、挂川、浜松、丰桥、三河安城、名古屋、岐阜羽岛、米原、京都、新大阪站等,其中三岛和新富士、挂川、三河安城分别是1969年和1988年新开通的车站),平均站间距离36.8km,最大、最小站间距分别为68.1km和15.9km。
东海道新干线的建成在世界铁路高速化的历史进程中起了巨大的推动作用,它是世界高速铁路发展行列中名副其实的“先驱者”,对世界铁路产业的复兴具有不可磨灭的功劳。
东海道新干线1964年建成通车后取得非常好的效益,开始营业前预计第一年平均每天载客4万人,但实际上却是平均每天载客超过6万人,开始营业第一个周末就出现了客满停止售票的盛况。
它成为一项支持日本经济起飞的重要基础设施,日本人誉之为“经济起飞的脊梁”。
据有关资料分析,日本在1964~1970年短短的6年时间内,国内国民生产总值由约800亿美元增加到近2 000亿美元,增长了1.44倍,年平均增长率为16%(人均产值由824美元增加到1887美元)。
产业结构也发生了很大变化,第三产业所占比重由43%上升到47%。
由此也可见东海道新干线的建成通车对日本经济发展的巨大作用。
1.1.3东海道新干线的大修
东海道新干线从1964年10月以210km/h最高速度开通运行,经过近10年的运营,到1974年7月前后,新干线的故障急剧增加,主要表现在钢轨损伤、路基翻浆冒泥,由此而导致列车运行晚点、堵塞事故剧增。
1974年的晚点堵塞事故就由1973年的20起增至43起。
同时,列车运行对数也由开业时的30对/d增长到1976年的137.5对/d,在日益增长的运输量和大量发生的晚点堵塞事故的尖锐矛盾中,不得不对东海道新干线进行所谓“开业十周年的大修”工作。
大修的主要实施内容虽有车辆方面、电气方面,但主要在土木基础设施方面。
从1975年至1982年,投资400亿日元主要进行了用60kg/m钢轨替换50kg/m钢轨、消除钢轨铝热焊接头病害、整治路基翻浆冒泥现象、加强路基边坡整治、更换全部道岔、强化养路基地等工作内容。
其间还同时进行长钢轨更换、接触网改成重链形悬挂、修缮桥梁支座等工作,全线实行了44次半天停运的运行图,由东京出发的下行列车12:
36开始发车,新大阪出发的上行列车12:
38开始发车。
在此之后,由于东海道新干线路基设计、施工诸方面采用了较低的标准,使得路基病害整治、道床更换等工作一直延续到今天,成为运营中十分头痛但又不得不投入大量人力、物力、财力的维修养护工作难题。
到目前为止,东海道新干线3/4以上的道碴被更换(有的地方甚至已更换过两次),同时还在进行路基表面铺设合成土工布等防止翻浆冒泥现象的整治作业。
通过大规模的大修整治作业,东海道新干线的轨道结构得到一定的强化。
1992年,随着300系列车的运行,东海道新干线上运行列车最高速度从220~230km/h提高到270km/h(小半径曲线地段限速通过),随之而来的问题是环境保护——噪声问题。
虽然东海道新干线采用有碴轨道结构,但有许多钢桥(大部分为有碴道床结构,少量为明桥面)成为突出的噪声源。
减轻振动和噪声一直到今天仍是东海道新干线维修、整治的重点。
1.2日本高速铁路的发展——山阳、东北、
上越、长野新干线及山形、秋田小型新干线的建设东海道新干线投入运营后,其客运量不断上升。
1964/1965年度东海道新干线日运送旅客为1.1万人次,1974/1975年度日运送旅客达11.8万人次;
并且列车运行速度从开业初的210km/h逐步提高到220km/h、230km/h,列车从大阪到东京的运行时间(以“光”号列车为例)从开业的4h减少为3h10min,回声号亦从开业的5h减少为4h;
虽然出现了列车晚点堵塞现象,但运营10余年从没出现过旅客伤亡事件。
经过开通10周年大修后的1976年和1977年度,东海道新干线列车运行晚点(晚点时间在10min以上)次数由最高峰年度的43次分别降至36次和21次。
这样,新干线运行速度高,输送旅客量大的特点越来越为人们所重视。
同时新干线列车污染少,线路占地少,列车运行安全正点,不受自然条件影响,逐渐成为中短距离通勤、通学、旅游旅客的首选交通工具。
正是在上述形势下,日本新干线铁道进入了一个全面发展的新时代。
其标志是1970年5月18日通过的全国新干线铁道整备法。
新干线铁道整备法,明确提出了高速运输体系的形成对国土的综合开发有十分重要的作用,谋求以新干线铁道联结全国中心城市形成新干线铁路网,更进一步促进国民经济的发展,国民生活水平的提高。
新干线铁路整备法还明确了新干线的审批和确认实施的法律过程手续,以及实施主体(营业法主体和建设主体)的法律地位,并对新干线建设财政资金筹措进行了规定。
新干线铁道整备法的颁布实施极大地促进了新干线铁道的发展。
1.2.1山阳新干线
1967年3月16日开工的全长160.9km的山阳新干线新大阪—冈山段(工程费约2 200亿日元)于1972年3月5日开业;
全长392.8km的山阳新干线冈山—博多段1970年2月10日开工,1975年3月10日开业,工程费约6 900亿日元。
山阳新干线从新大阪至博多全长553.7km,全线除新大阪外共有17个车站(分别为新神户、西明石,姬路、相生、冈山、新仓敷、福山、新尾道、三原、东广岛、广岛、新岩国、德山、小郡、新下关、小仓、博多等),平均站间距32.6km,最大、最小站间距分别为55.9km和10.6km。
1971年1月18日,日本内阁又批准了东北新干线和上越新干线的规划,并于同年10月14日批准了施工计划。
1.2.2东北新干线
东北新干线大宫—盛冈间于1971年11月开工,1982年6月23日开通运行,1985年3月14日从大宫接入东京市内的上野车站,1991年6月20日又从上野车站接入东京站。
东北新干线东京—盛冈全长535.3km(营业里程496.5km),工程费总计约26 600亿日元,共设18个车站(除东京站外有上野、大宫、小山、宇都宫、那须盐原、新白河、郡山、福岛、白石藏王、仙台、古川、栗驹高原、一关、水泽江刺、北上、新花卷、盛冈等),平均站间距29.2km,最大、最小站间距分别为49km和14.5km(东京至上野3.6km)。
1991年9月开工,2002年12月1日开通的东北新干线盛冈—八户段全长96.6km,设3个站,平均站间距32.2km。
东北新干线的通路几乎与既有窄轨线——东北本线并行,联结东京与66万人口的仙台和一些人口在20万~30万人左右的中等城市(如大宫、宇都宫、郡山、福岛、盛冈)。
全线车站除白石藏王站外,其余车站都与原有东北本线车站设于一处,这是东北新干线的最大特点。
东北、上越、长野新干线及山形、秋田小型新干线的线路走向如图1—1—2所示。
1.2.3上越新干线
上越新干线大宫—新泻区段1971年12月开工,于1982年11月15日开通运营,它是由东京通往日本本州岛的上越地区心脏——新泻市而得名。
上越新干线从东北新干线的大宫站出发,至新泻全长303.6km(营业里程269.5km),工程费约16 300亿日元,共设9个车站(除大宫站外,另设有熊谷、高崎、上毛高原、越后汤泽、浦佐、长冈、燕三条、新泻等),平均站间距33.7km,最大、最小站间距分别为41.8km和23.6km。
上越新干线是日本第一条横贯本州岛东西的新干线,穿过号称列岛脊梁的三国山脉,全线大约有10km的长大隧道群,呈现3个明显的地形区域,即关东平原、中央山区、新泻平原,其纵断面示意图见图1—1—3。
越过三国山脉到新泻的北部线路处于日本屈指可数的多雪地带,对大雪的处理是上越新干线的一个明显特点。
上越新干线所经山区,最大积雪深度为4.7m,日降雪量最大为1.2m,平原地带最大积雪深度为3.4m,日降雪量最大为1.0m。
经过周密论证,采用循环洒水融雪方式是世界首创。
东海道、山阳、东北新干线形成了纵贯日本本州岛东南部沿海的南北大通道,上越新干线是贯穿日本太平洋沿海和日本海沿海的东西大通道,这一纵一横新干线,建筑里程全长约1 836km,构成了日本运营中的新干线的基本框架。
图1—1—2东北、上越、长野新干线及山形、
秋田小型新干线线路走向图1.2.4长野(北陆)新干线
长野新干线从上越新干线上的高崎站经过轻井泽到长野站,全长117.7km(营业里程117.4km),1989年6月开始施工,于1997年10月1日冬季奥运会开幕之日开通,工程费约7 900亿日元。
长野新干线共设6个车站(除高崎外,另设安中榛名、轻井泽、佐久平、上田、长野等),平均站间距23.5km,最大、最小站间距分别为33.2km和17.6km。
长野新干线中高崎—轻井泽区段坡度陡峭,采用了30‰的连续20km长大坡道设计,因此这一段也是日本新干线中坡度最大的区段(其他新干线最大坡度为15‰),这是长野新干线明显的特点。
另外,在高崎—轻井泽区段,也是日本铁道采用50Hz电源与60Hz电源的交界区段,因此,运营在长野新干线上的电动车组,必须具备能在长大坡道上高速运行及适应两种频率电源的能力。
图1—1—3上越新干线纵断面示意图(大宫—新泻)1.2.5山形、秋田小型新干线
为了能使新干线高速列车服务范围扩展到更多的周边城市,取得更好的经济效益和社会效益,东日本铁道公司采用了将新干线列车直通运行到既有线的措施,其目标是提高全程旅行速度。
一般是在既有线平纵断面不改变情况下,将窄轨(1 067mm)改为标准轨(1 435mm),同时尽量利用原有设备,在某些区段是将既有线变成三轨线,以同时适应新干线列车与既有线货车的运行。
用于直通运行的小型新干线列车的断面要比一般新干线列车小,以适应既有线铁路限界的要求,为了将其与普通标准规格的新干线加以区分,将这整个系统包括车辆、基础设施、运行方式等称为“小型新干线”。
现已开通营业的小型新干线有山形新干线和秋田新干线。
山形新干线1992年7月1日开通,从福岛到山形长87.1km,包括5个车站:
米泽、高NFEC8、赤汤、上山温泉、山形。
除藏王—山形很短的区段根据货物运输需要建成下行三轨线外,福岛—藏王区段全部改建成标准轨。
1999年12月山形新干线又从山形延长到新庄,总里程达148.6km。
秋田新干线1997年3月22日开通,从盛冈到秋田长127.3km,包括5个车站:
霞石、田泽湖、角馆、大曲、秋田。
除大曲—秋田区段为复线区段,根据货物运输需要上行建成标准轨,下行保留窄轨外,盛冈—大曲段为单线区段,全改建成标准轨。
由于利用原有基础设施,因此小型新干线仍保留有平面交叉道口,山形线有80处,秋田线有54处。
与标准规格的新干线相比,小型新干线的优点在于工程费用十分低廉,如秋田小型新干线工程费用仅为970亿日元,福岛—山形87.1km小型新干线工程费仅为320亿日元。
另外还有所需的工期短,不需要废弃既有铁路等优点。
缺点是在施工期间必须暂停施工路段的列车运营,最高运行速度也低于标准规格的新干线,最高速度仅为130km/h,而在东北新干线上最高速度可达275km/h。
由于小型新干线的建成,拓宽了新干线高速列车的运营范围,从东京到山形全长359.9km,新干线以前旅行时间需4h49min,东北新干线开通后,从东京到福岛再换乘既有列车则需要3h09min,山形小型新干线通车后,旅客不需换乘,旅行时间缩短到2h27min,现在从东京到新庄全长421.4km,旅行时间只需3h07min,旅客运输量远远高于开业前的预测,具体运输量随年度变化见表1—1—1所示,山形新干线开通前,东京到山形每天有5次航班,新干线开通后只好减少为每天3次航班,可见新干线对航空运输具有强大的竞争力。
秋田新干线建成后,东京到秋田全程622.6km,旅行时间在新干线建成以前需7h58min,乘东北新干线在盛冈换乘则需4h37min,现在旅客不用换乘,旅行时间缩短到3h39min。
表1—1—1山形新干线旅客年运输量的变化
时期运输人数1990年7月~1991年6月(开通前)206万人1992年7月~1993年6月322.7万人1993年7月~1994年6月313.3万人1994年7月~1995年6月316.9万人1995年6月~1996年5月325万人2000年12月~2001年11月361.4万人1.3日本高速铁路已建成的网络
2002年底统计,东海道、山阳、东北、上越、长野5条新干线及山形、秋田两条小型新干线相继开通,累计运送的旅客数量已达65.78亿人次,投入运营的新干线总长度为2 049.1km,小型新干线长度275.9km。
日本铁路总客运量已占全国总客运量的30%,而其中新干线约占铁路总客运量的30.3%,收入约占总收入的45%。
新干线始终保持着旅客死亡事故为零的记录。
在准时性方面,尽管接连不断地发生地震等自然灾害,新干线列车平均晚点仍保持在1min之内,2000年度新干线列车平均晚点时间仅0.7min,2001年度平均晚点时间仅为0.4min,这是非常突出的业绩。
新干线已不仅仅是速度高的现代化铁路,而且是日本铁路的发展核心,是支持着日本经济发展的大动脉,也成为日本人民的日常生活和文化生活中不可缺少的一部分。
日本新干线目前已经形成的网络概要如表1—1—2所示。
表1—1—2日本高速铁路已建成的网络概要
项目东海道新干线山阳新干线东北新干线上越新干线长野(北陆)
新干线山形小型
新干线秋田小型
新干线东北新干线
(延伸线)运营公司东海旅客
铁道公司
(JR东海公司)西日本旅客
(JR西日本公司)东日本旅客
铁道公司
(JR东日本公司)东日本旅客
铁道公司
(JR东日本公司)东日本旅客
(JR东日本公司)东日本旅客
(JR东日本公司)东日本旅客
(JR东日本公司)营业里程东京—新大阪
515.4km新大阪—博多
553.7km东京—盛冈
496.5km大宫—新泻
269.5km高崎—长野
117.4km福岛—新庄
148.6km盛冈—秋田
127.3km盛冈—八户
96.6km运营开始日期1964.10.1冈山:
1972.3.15
博多:
1975.3.10大宫—盛冈
1982.6.23
上野—大宫
1985.3.14
东京—上野
1991.6.201982.11.151997.10.1福岛—山形
1992.7.1
山形—新庄
1999.121997.3.222002.12.1车站数量
(包括两端终点站)
站间平均距离15
36.8km18
32.6km18
29.2km9
33.7km6
23.5km6
17.4km6
25.4km4
32.2 km最高运行速度270km/h300km/h275km/h240km/h260km/h130km/h130km/h275 km/h车辆种类0系,100系
300系,500系
700系0系,100系
700系200系,400系
E1系,E3系
E4系200系,E1系
E4系E2系400系E3系E2系-1000运行列数/列·
d-1约440约440约154约96约56约30约301.4日本高速铁路建设项目的实施
1.4.1“全国新干线铁道整备法”制定前后的建设步骤
(1)全干法制定前
国铁修建的新干线包括东海道新干线及山阳新干线的新大阪—冈山段,以东海道新干线为例,修建步骤如下:
①1956~1957年:
1956年5月日本国铁成立了“东海道线扩建调查会”,由国铁总工程师任会长,就东海道本线未来的运量、可提供的服务水平、扩大运量的方法及投资额(5种方案比选)和所采用的动力、车辆、维修保养方法等四方面问题展开调查讨论,在第5次调查会召开后,国铁总裁于1957年7月向运输大臣提出修建东海道本线的立项建议。
1957~1958年:
1957年8月,政府内阁会议决定由运输省成立“日本国有铁道干线调查会”。
在第5次调查会上,会长向运输大臣作出回答:
东海道有必要修建新线路,考虑到运输不畅的时期及修建所需时间,工程应尽早着手实施。
随后,设立2个分科会,第一分科会研究新线路的形式、使用方式、动力方式、工期及投资概算,第二分科会研究资金、投资计划及运费等问题,2个分科会于1958年7月提交了最终报告。
与此同时,日本政府经济企划厅成立“与交通有关的阁员协议会”,就新干线与航空、高速公路网等综合交通运输能力问题进行详细讨论,得出了“东海道新干线计划需尽早着手施工”的结论。
最终,1958年12月在内阁会议上作出了“有必要建新干线”的决议。
该项目自1959年度起获得预算,并正式开工。
②新干线建设标准等技术方面的准备过程
1958年,国铁内部成立“新干线建设基准委员会”,着手讨论有关路线、线路设备、机车车辆、电气化、运行等基本设计问题。
1960年,根据“日本国有铁道建设基准”中关于需特别设计的情况,向运输大臣提出申请,获第一次建设基准特别认可。
1961年,根据工程进度,就上述需特别认可事项的变更、订正、追加等情况,向运输大臣提出申请,获第二次建设基准特别认可。
1962年,就有关机车车辆的事项进行同样的申请,获第3次建设基准特别认可。
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