【聯(lián)隊長說高鐵6】德國高鐵和德國高速列車

【標(biāo)準(zhǔn)開頭】論高鐵的現(xiàn)有定義:?
中國指新建設(shè)計開行250~350km/h動車組列車,初期運(yùn)營速度至少200km/h的客專線路。 ?
國際鐵路聯(lián)盟UIC認(rèn)為高鐵的定義相當(dāng)廣泛,包括高鐵領(lǐng)域下的眾多系統(tǒng)。歐洲把舊線改造時速達(dá)到200公里、新建時速達(dá)到250~300公里的定為高速鐵路;1985年聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(是官方組織)在日內(nèi)瓦簽署的《國際鐵路干線協(xié)議》規(guī)定:新建客貨運(yùn)列車混用型高速鐵路時速為250公里以上,新建客運(yùn)列車專用型高速鐵路時速為350公里以上。 ? ?
日本作為世界上最早開始發(fā)展高速鐵路的國家,日本政府在1970年發(fā)布第71號法令,為制定全國新干線鐵路發(fā)展的法律,對高速鐵路的定義是,凡一條鐵路的主要區(qū)段,列車的最高運(yùn)行速度達(dá)到200公里/小時或以上者,可以稱為高速鐵路。 ?中國標(biāo)準(zhǔn)高于最早的歐洲標(biāo)準(zhǔn),而低于后來的歐洲標(biāo)準(zhǔn),屬于中等標(biāo)準(zhǔn),是發(fā)展中國家的高鐵標(biāo)準(zhǔn)。?
美國標(biāo)準(zhǔn):美國聯(lián)邦鐵路管理局曾對高速鐵路定義為最高營運(yùn)速度高于145公里/小時(90 mph)的鐵路,但從社會大眾的角度,“高速鐵路”一詞在美國通常會被用來指營運(yùn)速度高于160公里/小時的鐵路服務(wù),這是因?yàn)樵诋?dāng)?shù)爻税⑽鳂房炀€(最高速度240公里/小時)以外并沒有其他營運(yùn)速度高于128公里/小時(80mph)的鐵路客運(yùn)服務(wù)。

談起德國高鐵,那也是一部波瀾壯闊的史詩。作為高鐵技術(shù)實(shí)力雄厚的國家之一,德國從“二戰(zhàn)”的教訓(xùn)中恢復(fù)過來,再次通過行動,驗(yàn)證了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的理論。當(dāng)英國和法國在高鐵的道路上不斷摸索的時候,德國也闖出了自己的道路,打造出了屬于自己的品牌。德國開通高速鐵路比法國晚了10年,比日本晚了27年,但依然在世界高鐵領(lǐng)域取得了不可替代的地位。德國的高速列車被稱為ICE(Inter City Express)(城際特快列車)。不把自己的列車稱為“高速列車”,也反映了新時代德國人嚴(yán)謹(jǐn)和謙遜的一面。
法國的高速列車技術(shù)目前出口到了韓國,摩洛哥,意大利,西班牙和中國。德國的高鐵或高速列車的技術(shù)也不堪示弱,至今出口到了中國,西班牙,俄羅斯和土耳其。
目前,德國新建和改造的高鐵的運(yùn)營里程約為1560km。ICE高速列車幾乎可以去到德國任何城鎮(zhèn)(魯爾區(qū)位于多特蒙德附近,也有ICE在開行)。德國目前擁有兩條商業(yè)運(yùn)營時速300km的高速鐵路,分別是2002年通車的法蘭克?!坡】瓦\(yùn)專線和2017年底完全開通的慕尼黑—柏林客運(yùn)專線。



德國的慕尼黑—柏林高速客運(yùn)專線于2017年12月10日全面建成并開通。它從規(guī)劃到最終建成花了26年,期間一度經(jīng)歷著爭論,抗議和停工。
據(jù)報道:德國柏林與慕尼黑之間的這條高鐵路段,是規(guī)劃中的歐洲高鐵中兩個大動脈的一段,即從俄羅斯到西歐和從北歐到意大利的十字大動脈的一部分。如果這兩條大動脈建成了,在德國出行就方便多了。在這條新的高速鐵路建設(shè)中,最大的難題是穿越德國的綠色心臟——圖林根森林。當(dāng)時很多環(huán)保人士反對這一設(shè)計,因?yàn)槔迷械蔫F路路基改建即可。但是,原來的鐵路設(shè)計時速最高為200km/h,不能滿足高速交通的要求。所以,德鐵公司最終決定修建全新的高速鐵路。為了不破壞這一自然資源,德鐵在這一路段修建了22條隧道,并在兩條最長的隧道入口處安裝了隔音防護(hù)措施。
新的高速鐵路的開通在一定程度上也給其它交通方式增加了壓力。比如,和高速鐵路相比,飛機(jī)的飛行時間雖然短,但是乘客在登機(jī)之前還需要提早2小時到達(dá)機(jī)場候機(jī)、安檢,到達(dá)目的地后,還需要乘坐其它交通工具進(jìn)入城中心,這樣下來,從慕尼黑去往柏林也要耗時4小時,而且旅行費(fèi)也會相應(yīng)提高。
這條線路總長623km,ICE列車的標(biāo)桿車由柏林開往慕尼黑的最少用時為3h55min(ICE Sprinter班次),比過去縮短了兩個小時(然而在德鐵官網(wǎng)上最快班次的車票可不好搶)。德國東部的ICE列車跑起來總算不用“那么憋屈”了。目前該線路每天可運(yùn)輸10000人次,全程花費(fèi)約為1023元人民幣,可謂不菲。目前,該線路的運(yùn)營主力為ICE1型、ICE3型、ICE4型和ICET型高速動車組。
每天,最快的ICE Sprinter班次(由ICE3型高速列車擔(dān)當(dāng))列車會在柏林與慕尼黑之間對開3趟(早上6點(diǎn)、中午12點(diǎn),晚上6點(diǎn)各對開一趟),最短行車時間為3h55min。每小時就會有2趟由柏林往返法蘭克福的ICE列車服務(wù),由于新線中法蘭克福到萊比錫與萊比錫到柏林的高速線路并到了一起,乘客去法蘭克福不用在萊比錫換乘。ICE1型列車每天在柏林與慕尼黑之間往返12次。ICET型列車每天在該線上開行17列,當(dāng)兩趟ICET重連后可運(yùn)輸740人。
柏林到紐倫堡用時2小時55分鐘,比原來省了2小時;哈勒到紐倫堡用時2小時,比原來省了1小時40分;萊比錫到慕尼黑用時3小時14分,比原來節(jié)省1小時35分;埃爾福特到慕尼黑用時2小時15分鐘,比原來節(jié)省2小時。
萊比錫到斯圖加特每2小時開行一趟ICE,用時4小時20分;班貝格到埃爾富特用時45分,約一小時發(fā)一班車;哈勒到漢堡用時3小時15分,每2小時一班車;維滕堡到法蘭克福用時3小時35分,每2小時發(fā)一班車。乘客在中途換車是非常方便的。

前高鐵時代的德國

在詹姆斯·瓦特改良蒸汽機(jī)后,德國發(fā)明家魯?shù)婪颉さ屹悹柊l(fā)明了壓縮點(diǎn)火式引擎(俗稱“柴油機(jī)”)并于1892年申請了專利。狄賽爾發(fā)明柴油機(jī)以前,也有發(fā)明人制造出使用汽油的內(nèi)燃機(jī),但應(yīng)用不廣泛,影響很小。從此,人類步入內(nèi)燃機(jī)車時代。
但是鐵路內(nèi)燃機(jī)車沒有立刻出現(xiàn),因?yàn)樵嫉牟裼蜋C(jī)應(yīng)用于實(shí)用的內(nèi)燃機(jī)車在技術(shù)上可不容易。小型高效的內(nèi)燃機(jī)由瑞士蘇爾壽工程公司研發(fā)(狄賽爾曾在此工作數(shù)年)。最早的內(nèi)燃機(jī)車出現(xiàn)在1912年,在瑞士溫特圖爾至羅曼斯霍恩鐵路試驗(yàn)運(yùn)營。最終成功投入商業(yè)運(yùn)營的柴油電力傳動的600馬力的小型內(nèi)燃機(jī)車于1925年在美國問世。20世紀(jì)50年代起,全世界開始大規(guī)模使用內(nèi)燃機(jī)車。
德國是世界上最早試驗(yàn)高速列車的國家。1899年,普魯士國家鐵路聯(lián)合10家電力和工程公司,在馬林費(fèi)爾德到佐森72km的鐵路上進(jìn)行高速列車試驗(yàn)。列車采用10kV/45Hz的三相交流電作為動力源。科隆道爾茨公司生產(chǎn)的1輛軌道車安裝西門子-哈爾斯克公司的電力設(shè)備,另一輛軌道車安裝德國AEG公司的電力設(shè)備。1902年,前者在該鐵路上試驗(yàn)速度達(dá)到206.7km/h,后者達(dá)到210.2km/h。這些實(shí)驗(yàn)證明了電力高速列車是可行的,但離最終應(yīng)用還要等三十年。
高速列車技術(shù)的進(jìn)步離不開“大人物”,日本有十河信二和島秀雄,德國則有弗朗茨·克魯肯貝格??唆斂县惛褚园l(fā)明“齊柏林”號快車名留史冊。

弗朗茨·克魯肯貝格1882年生于德國漢堡一個商人家庭,雖然在大學(xué)里學(xué)習(xí)海軍工程,但他對飛機(jī)和飛艇興趣濃厚。在一戰(zhàn)時期,他開始設(shè)計各類飛行器,并批評當(dāng)時的使用氫氣的飛艇很不安全(1936年,德國興登堡飛艇在美國降落時起火燒毀,36名乘客遇難)。克魯肯貝格還提出懸掛式單軌鐵路,但資金短缺,沒有造出原型車。最終,他想到把飛機(jī)引擎裝到火車上,這就誕生了“齊柏林”號。
“齊柏林”號借鑒了許多先進(jìn)科技,比如采用“齊柏林”號飛艇的流線型頭型,采用鋁材車廂,采用寶馬公司的12缸汽油發(fā)動機(jī)(第一代使用6缸汽油發(fā)動機(jī)),為安裝在火車后面的四葉螺旋槳提供400馬力的動力?!褒R柏林號”在1931年3月10日開始處女行,載客40人,創(chuàng)造了時速200km/h的速度記錄。此后,“齊柏林”號在德國巡回展覽。1931年6月21日,“齊柏林”號創(chuàng)下了230.2km/h的世界鐵路速度紀(jì)錄,該紀(jì)錄直到1954年才被打破。
然而,“齊柏林”號在創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)記錄后便被遺忘,沒有投入商業(yè)運(yùn)營。因?yàn)榱熊嚥捎煤娇瞻l(fā)動機(jī),成本很高,而且列車還處于試驗(yàn)性質(zhì),商業(yè)運(yùn)營的安全性很成問題。但克魯肯貝格的天才想法沒有被拋棄,德國國家鐵路部門吸取了他許多好點(diǎn)子,并把這些點(diǎn)子用在了新銳列車“飛翔的漢堡人”號上。“二戰(zhàn)”爆發(fā)后,“齊柏林”號被兵工廠拆解,變成武器。

1932年,“飛翔的漢堡人”號列車投入使用,開行在柏林與漢堡之間。它也采用了流線型車身,經(jīng)歷了風(fēng)洞試驗(yàn)后,風(fēng)阻力降到了最低,并裝備兩臺410馬力的邁巴赫柴油機(jī)。德國工程師們還把發(fā)電機(jī)與驅(qū)動車輪的電動機(jī)同時安裝在列車的走行部,通過柴油機(jī)給發(fā)電機(jī)發(fā)電,發(fā)電機(jī)帶動電動機(jī)驅(qū)動車輪前進(jìn),構(gòu)成“柴油-電力傳動”模式。1957年,“飛翔的漢堡人”號退役。1933年,“飛翔的漢堡人”號曾達(dá)速160km/h,平均速度也達(dá)到125km/h。
1936年5月11日,DB Class 05002蒸汽機(jī)車開到了200.4km/h的速度。之后,德國人的火車速度記錄在1954年被法國人打破。
戰(zhàn)后的德國奔向高速之路
1965年,德國宣布,將高速列車的研發(fā)提上日程。當(dāng)年6月,慕尼黑舉辦國際交通運(yùn)輸展覽會,時任德國聯(lián)邦鐵路主管的Dr.?pfering向各國展示了剛剛研制成功的DB Class 103電力機(jī)車,表示該型電力機(jī)車將在慕尼黑到奧格斯堡的既有線上運(yùn)行,運(yùn)行時速達(dá)到200km/h。這一成就為德國進(jìn)一步發(fā)展鐵路機(jī)車提供了經(jīng)驗(yàn)。DB Class 103在1970年5月27日正式投入運(yùn)營,在ICE橫空出世以前,它都在執(zhí)行著繁忙的旅客運(yùn)輸任務(wù),被稱為“全歐快速列車”和德國城際運(yùn)輸?shù)募沽骸?003年,該車退役。

20世紀(jì)70年代,德國聯(lián)邦鐵路公司還研發(fā)了試驗(yàn)性的DB Class 403電力動車組,DB Class 403被公認(rèn)為是ICE的前輩,這也是德國最早研制的動車組。DB Class 403包含6輛客車,車身,電氣設(shè)備分別由不同的公司完成制造。DB Class 403按照當(dāng)時最先進(jìn)的高速列車的理念來制造,列車的造型很獨(dú)特,這個造型被戲稱為“唐老鴨”。它的每個轉(zhuǎn)向架上都有牽引電機(jī),這降低了整車重量,也減少了軌道負(fù)載。列車的加速度很高,試驗(yàn)速度也達(dá)到220km/h,實(shí)際運(yùn)營時速則定為200km/h。DB Class 403在1973年3月2日由制造商交給DB,在同年的11月28日和1974年8月8日進(jìn)行試運(yùn)營。1974年9月29日,DB Class 403正式投入使用,在不萊梅與慕尼黑之間提供城際運(yùn)輸服務(wù)。由于當(dāng)時沒有高鐵,它很多時候開不到200km/h,還因?yàn)槭窃囼?yàn)性質(zhì),減振技術(shù)并不完善,在很高的速度下,乘客們會覺得不舒服。
1979年,DB Class 403被DB Class 111取代。

DB Class 403在1981年退出運(yùn)營后,被轉(zhuǎn)給漢莎航空公司。經(jīng)過進(jìn)一步技術(shù)改造,DB Class 403被改名為ET403動車組,作為機(jī)場快車投入使用。

聯(lián)邦鐵路在DB Class 403影響下決心繼續(xù)研發(fā)更高水平的高速列車。德國聯(lián)邦技術(shù)研究院在1982年9月開始新型城際特快列車的研制工作。整個工作耗資9400萬德國馬克,其中DB負(fù)責(zé)分擔(dān)40%的經(jīng)費(fèi)。1985年3月19日,DB Class 410試驗(yàn)列車投入使用,為兩輛動車編組。在比勒菲爾德到哈姆試驗(yàn)線上開出300km/h,這是德國火車首次達(dá)到時速300公里。之后,增加3臺中間車,編號為DB Class 810。
1985年10月26日,DB Class 410在試驗(yàn)中達(dá)速317km/h,但這個記錄在3年后被ICEV打破。后者在1988年5月1日開出406.9km/h的德國列車最高試驗(yàn)速度,這也是當(dāng)時世界列車的最高試驗(yàn)速度。城際試驗(yàn)快車采用了革命性的技術(shù),涵蓋外形設(shè)計、列車制動、驅(qū)動方式、牽引供電等,而此時的ICE1還在吃奶······


德國高鐵漫長的口水仗
日本新干線早已在1964年成功運(yùn)營,法國TGV也從1981年起經(jīng)營得有聲有色。新干線的成功在一定程度上刺激了德國,但德國高鐵經(jīng)歷了漫長的爭論才最終發(fā)展起來。一邊是科研人員努力研發(fā)試驗(yàn)列車,另一邊是德國交通運(yùn)輸部與聯(lián)邦鐵路的“口水大戰(zhàn)”。他們爭論的焦點(diǎn)是“如何投資,如何兼容,采用何種動力”。
日本新干線斥資3800多億日元,法國和英國則采用混合模式,既修建客運(yùn)專線,也有客貨混跑線,投資確實(shí)省很多,線路還充分利用。德國某些人認(rèn)為,為什么要修建高速客運(yùn)專線呢?
于是有專家提出方案:鐵路白天跑高速客運(yùn)列車,晚上就跑貨車。事實(shí)證明,這樣是行不通的,因?yàn)榇罅康木€路維護(hù)工作都是在晚上進(jìn)行的,晚上沒機(jī)會開行貨運(yùn)列車。而且高速列車可以爬上35‰的坡,貨運(yùn)列車只能爬10‰的坡,修這樣的鐵路既不能發(fā)揮高速列車的爬坡性能,也不能足夠地保證鐵路的使用壽命,因?yàn)樨涍\(yùn)列車的軸重太大,容易破壞客運(yùn)軌道。一般的客運(yùn)專線上不可能運(yùn)行貨運(yùn)列車。如果為了兼容貨運(yùn)列車開行,就要降低客專的坡度,鐵路的建設(shè)投資一定會增加。再者,客車與貨車在設(shè)計目的和技術(shù)條件等方面本就有很大差異。客貨分線顯然是更好的選擇。
爭論的另一個點(diǎn)在于火車開行的兼容問題。很多德國人呼吁長短途客車分線開行,提高效率。在談到貨車和市郊通勤列車的線路兼容問題時,貨運(yùn)列車公司認(rèn)為在同一線路上,市郊通勤列車不但密集開行,還有絕對優(yōu)先權(quán),影響貨運(yùn)列車運(yùn)行,因此應(yīng)該修建貨運(yùn)專線。
第三就是火車采用何種牽引方式的問題。日本的動力分散技術(shù)非常成熟(1992年上線的300系列車由于采用交流傳動,列車設(shè)備維護(hù)量大的問題基本得到解決),法國TGV的動力集中方式的技術(shù)路線也非常不錯。當(dāng)時的德國還是決定先采用動力集中方式,因?yàn)檫@是德國與法國研制列車的專長。
德國人對高鐵的爭論還延伸到環(huán)保,經(jīng)濟(jì),便捷性,與飛機(jī)競爭的勝算等方面。德國高鐵的發(fā)展不可謂不穩(wěn)重,但耗費(fèi)了太多寶貴時間,致使最早的高速新線從規(guī)劃到建成花費(fèi)了20年。
1970年,曼海姆—斯圖加特和漢諾威—維爾茨堡兩條新的高速客貨共線城際鐵路開始規(guī)劃,并計劃開行時速為200km/h的高速列車(那時的DB Class 403已經(jīng)邁進(jìn)準(zhǔn)高速水平,但允許它達(dá)速200km/h的路線太少)
高鐵與高速磁懸浮
德國人還針對輪軌式高速鐵路與高速磁懸浮展開爭論。1970年,原西德政府研究技術(shù)部就開始對“未來長途運(yùn)輸系統(tǒng)新技術(shù)”(包括高速磁浮和高鐵經(jīng)濟(jì)技術(shù)極限水平)進(jìn)行研究,德國鐵路協(xié)會負(fù)責(zé)研究“輪軌系統(tǒng)”,德國道尼爾公司負(fù)責(zé)研究高速磁懸浮列車。1991年,磁懸浮研發(fā)進(jìn)入總結(jié)階段,磁懸浮技術(shù)研發(fā)投入15.6億馬克,輪軌技術(shù)研發(fā)投入6.4億馬克。
一向嚴(yán)謹(jǐn)甚至?xí)l(fā)神經(jīng)的德國人也在搞“雙邊戰(zhàn)略”。一開始,高速列車速度目標(biāo)值為300km/h,由于經(jīng)費(fèi)短缺,研發(fā)工作受阻,聯(lián)邦鐵路之后在制定高鐵實(shí)施計劃時把高速列車速度定在250km/h(還是慢于法國的TGV-PSE動車組)。1981年2月,當(dāng)法國TGV創(chuàng)造了380km/h的速度紀(jì)錄時,德國人終于感受到巨大的壓力。
德國隨之取消了大量的研究項(xiàng)目,加上聯(lián)邦鐵路在市場競爭中虧損越發(fā)嚴(yán)重,研制新型高水平輪軌列車的腳步就越發(fā)加快了。1982年5月13日,原德國聯(lián)邦鐵路成立新的董事會,確定發(fā)展高速鐵路的計劃。同年8月,德國聯(lián)邦鐵路投資1200萬馬克(后加到1800萬馬克),西德聯(lián)邦政府技術(shù)研究部投資4400萬馬克,合作的眾多鐵路工業(yè)企業(yè)投資1600萬馬克,共同試制ICEV高速列車。腳步一快起來,目標(biāo)一旦明確,試制工作在3年后就有了結(jié)果(1985年是德國首條鐵路——漢諾威—維爾茨堡鐵路開通150周年,在這個時間點(diǎn)上,德國也迫切想要對外展示優(yōu)秀的新型鐵道車輛)。ICEV的研制很順利,其采用2動3拖編組。ICEV先是在1985年11月,創(chuàng)下了324km/h的速度紀(jì)錄,又在1988年5月1日,在靠近德國格明登市的地方,在漢諾威—維爾茨堡高速新線上達(dá)到了406.9km/h的最高速度。
ICEV采用計算機(jī)控制的交流傳動技術(shù),鈍型車頭(區(qū)別于TGVA的梭形車頭),它的動力轉(zhuǎn)向架不是把牽引電機(jī)—齒輪箱單元固定在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上,而是把一部分齒輪箱單元固定在車體上,一部分固定在轉(zhuǎn)向架上。這減輕了簧下重量(不由懸掛系統(tǒng)中的彈性元件所支撐的重量,如車輪,減震器,彈簧)和簧上重量(車輛剩余部分的質(zhì)量)。ICEV有3種制動方式:盤式制動,再生制動(第一優(yōu)先)和線性渦流制動(第二優(yōu)先),均由計算機(jī)控制。采用線性渦流制動的列車制動時會加熱軌道,因此要在列車開行在無砟軌道上時才使用渦流制動機(jī)。
德國高鐵新研發(fā)的部件都會在ICEV上做實(shí)驗(yàn),以保萬無一失。一段時間里,ICEV還是德國高鐵技術(shù)的門面擔(dān)當(dāng)。1985年12月,聯(lián)邦鐵路確定了ICE設(shè)計任務(wù)書,1986年ICE1高速旅客列車開始研制。1991年,ICE1上線后,ICEV真正開始退居二線,直到被很多人淡忘······
在德國人的努力下,ICE高速動車組和TR常導(dǎo)高速磁懸浮列車橫空出世。德國并不是對發(fā)展高速磁懸浮線路毫無作為,但由于成本高昂,對客流量預(yù)計不明確,德國的高速磁懸浮列車最終沒有投入商業(yè)運(yùn)營,且在2009年把全套高速磁懸浮技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了中國。中德兩國合力修建了上海龍陽路到浦東國際機(jī)場的高速磁懸浮示范線路。上海磁懸浮示范線長約30km,在2002年12月31日開通。由于高速磁懸浮與高鐵屬于兩種軌道交通系統(tǒng),聯(lián)隊長在此對磁懸浮列車將不作過多介紹。

德國磁懸浮列車






ICE列車

ICE動車組是德國的形象工程,它的開行在當(dāng)時可謂象征了統(tǒng)一后的德國的前途是一片光明的。
ICE(BR401)是德國第一代高速旅客列車,在1991年6月2日投入商業(yè)運(yùn)營,開行在漢諾威—維爾茨堡(327km)和曼海姆—斯圖加特(99km)兩條高速新線上。白色車身與紅色條帶涂裝是ICE的標(biāo)志之一。ICE1采用鋁材車廂,動力集中方式,2動12拖,獨(dú)立式轉(zhuǎn)向架,車長358米,車寬3020mm,定員645人,車重798噸,軸重最大19.5噸,牽引總功率9600千瓦。ICE1采用交流15千伏/16.7赫茲的供電制式,可開行到瑞士和意大利;由于信號方式不同,不能開行到荷蘭和比利時;由于軸重太大,不能開到法國。它在高速新線上最高運(yùn)行速度為280km/h,在隧道內(nèi)限速250km/h,在既有線上開行時ICE1只能開到200km/h。它的運(yùn)行速度在當(dāng)時僅次于TGVA。ICE1采用異步電機(jī)牽引的交流傳動方式,采用交流傳動早于300系一年。車下設(shè)備盡量用裙板包起來。


ICE1的舒適是非常有名的。它含5輛一等車,6輛二等車,1輛餐車。1等車內(nèi)含3個可容納5人的小包間,適合開個小型商務(wù)會議或家庭使用。一等車座椅為2+1方式,二等座為2+2方式。二等車內(nèi)有4個可容納6人的小包間。二等車中有一輛含供殘疾人使用的盥洗室,有供DB工作人員使用的包間。車廂中間有會議專用包間,允許旅客借用;里面有復(fù)印機(jī)、打字機(jī)、會議桌、行李架,垃圾箱和無線電話。餐車一邊為酒吧區(qū),一邊為用餐區(qū),中部為廚房和服務(wù)臺;酒吧和用餐區(qū)頂部有采光天窗。列車客車內(nèi)有空調(diào),座椅上安裝了耳機(jī),可以選擇音樂;有的座椅甚至配備了電視。

ICE1采用磁軌制動,在速度為250km/h的時候,列車常規(guī)制動距離4820米,緊急制動距離2300米。每輛拖車下裝有4個磁軌制動裝置。緊急制動狀態(tài)下,由于磁軌制動的摩擦系數(shù)隨著速度下降而迅速上升,因此列車在減速到50km/h的時候取消磁軌制動。據(jù)說,磁軌制動可以使列車緊急制動距離減少25%到30%。日本研究過磁軌制動,但是考慮到這會帶來軌道溫度上升,磨耗加劇的問題,因此放棄了。

ICE1每列造價5000萬馬克,是TGV的三倍。

ICE1開行后每年要運(yùn)輸65000人次。列車投入使用后,出現(xiàn)了問題:高速運(yùn)行時的噪音大,車體的穩(wěn)定性也不足——餐車?yán)锏谋P子在顫抖,水也從杯子里灑了出來。為了改善列車的平穩(wěn)性,DB決定:從1992年8月31日起,ICE1和新投入運(yùn)營的ICE2都逐步采用064型雙層車輪。傳統(tǒng)的單層車輪由堅硬的鋼材整體制造而成,采用弧形踏面,列車高速運(yùn)行時,車輪向內(nèi)彎曲。雙層車輪則是在內(nèi)輪外包裹一層鋼圈,鋼圈與內(nèi)輪之間有一層橡膠,用來降噪和吸收震動。ICE1使用新車輪后,乘客的餐盤再也不顫動了。
但就是064型雙層車輪造成了高速鐵路史上最慘重的災(zāi)難。1998年6月3日早上10:59,由慕尼黑開往漢堡的ICE884次列車在離漢堡只有130km的艾舍得小鎮(zhèn)公路橋下脫軌,造成101人喪生,公路橋被列車3號車廂撞倒,5號和6號車廂被倒塌的公路橋擊毀。事故發(fā)生的原因是DB日常只采用手電筒檢查車輪(用過專業(yè)儀器,但DB認(rèn)為它不可靠),致使沒有發(fā)現(xiàn)884次列車車輪在事發(fā)時存在嚴(yán)重的金屬疲勞問題。事故發(fā)生前3分鐘,1號車廂的一個車輪的外側(cè)鋼圈斷裂,鋼圈擊穿了1號車廂的地板,插入了兩位乘客的座椅扶手之間。乘客喬里·狄特曼一家當(dāng)時被嚇了一跳,立刻離開包廂,去求助列車工作人員。他們在3號車廂找到了列車長,列車長不同意命令司機(jī)立即緊急停車,但同意跟隨乘客去受損的包廂內(nèi)調(diào)查事故。當(dāng)喬里一家?guī)е熊囬L走回受損的包廂時,脫軌事故發(fā)生了。斷裂的鋼圈插在座椅扶手中間后,就一直卡在列車地板之間,在通過艾舍得公路橋下的下行第一組道岔時,暴露在車外的鋼圈的末端帶起了道岔上的護(hù)軌,致使列車出軌。已經(jīng)脫軌的列車在通過埃舍德公路橋下的第二組道岔時,3號車廂受到其它車廂和軌道的推擠,向右側(cè)擺動,撞上了公路橋的橋墩,繼而引發(fā)了公路橋倒塌,擊毀列車,導(dǎo)致101人喪生的嚴(yán)重鐵路事故。這件事也讓DB的聲譽(yù)大受影響。從此,ICE還是改用單層車輪。



蘭德呂肯隧道列車事故

2008年4月26日,一列ICE-1在從漢堡經(jīng)由漢諾威-維爾茨堡高速鐵路前往慕尼黑的途中,于20時58分在蘭德呂肯隧道入口撞向一群誤入軌道的羊群,造成兩端動力車頭以及12節(jié)車廂中的10節(jié)車廂出軌。列車在駛?cè)胨淼雷咝屑s500米后停車。148名乘客中有17人受傷。由列車、線路和隧道造成的損失高達(dá)1000萬歐元,福爾達(dá)至布爾格辛之間的路段也被迫關(guān)閉了約兩個半星期之久。
1997年6月,ICE2(德鐵編號BR402)在科隆—漢諾威—柏林鐵路線上開行。ICE2采用1動7拖編組,牽引總功率為4800千瓦,軸重是19.5噸。ICE2的設(shè)計時速也達(dá)到280km/h,與ICE1在性能上沒有明顯差別,外形上區(qū)分二者的方式是:ICE1只有長編組,車頭下沒有自動車鉤,ICE1餐車高出其他車廂一截。ICE2的開行是為了服務(wù)一些客流量少的地方。通過自動車鉤,ICE2可以重聯(lián)。ICE2尾部的拖車是控制拖車,設(shè)有駕駛臺。

ICE3(德鐵編號BR403)是由西門子公司研制的歐洲首款高速動力分散動車組(ICE3也是西門子獨(dú)立研制的第一種高速列車),它的研制目的是適應(yīng)更快,更廣的旅客運(yùn)輸任務(wù)。ICE3研發(fā)的直接原因則是德國第一條高速客運(yùn)專線——法蘭克福 - 科隆城際鐵路的修建(柏林—漢諾威—維爾茨堡城際鐵路和曼海姆—斯圖加特城際鐵路都是客貨共線鐵路)。
1995年,法蘭克福 - 科隆高速客專開始動工修建,鐵路全長177km,無砟軌道路段長約155km,線下最高時速定為300km/h。由于沒有貨運(yùn)列車開行,為了使線路盡可能緊貼高速公路并減少占地面積,線路的最大坡度設(shè)到40‰。這個坡度已經(jīng)超過了法國高鐵東南線35‰的最大坡度。因此,列車單位重量的牽引功率必須達(dá)到20千瓦/噸,而ICE1和ICE2只有10千瓦/噸,無法在高速新線上爬坡,只有設(shè)計一種新的動力分散方式高速動車組,ICE3就應(yīng)運(yùn)而生了。
ICE3的技術(shù)要求是動力分散;軸重不能超過17噸,否則無法開行到法國。
2000年6月,ICE3正式向公眾公開。2002年,法蘭克?!?/strong>科隆高速客運(yùn)專線正式投入使用。
ICE3采用橢球形車頭,4動4拖編組,定員是391人,車體長度為200米,車體寬度為2950mm,軸重是15噸,最大軸重能達(dá)到17噸,采用異步交流電機(jī)和GTO逆變器牽引,牽引總功率為8000千瓦,最高設(shè)計時速為330km/h。ICE3只有交流15千伏/16.7赫茲一種電流制式,后續(xù)的ICE3M(德鐵編號BR406,M代表荷蘭)則有四種電流制式。ICE3M除了有交流15千伏/16.7赫茲,還有交流25千伏/50赫茲,直流3千伏和直流1.5千伏這三種電流制式,可以開行到荷蘭的阿姆斯特丹中央車站。ICE3MF(F代表法國)則可以開行到巴黎東站,在法國高鐵東歐線開行時,最高運(yùn)營時速能達(dá)到320km/h。在直流區(qū)間,ICE3M和ICE3MF的最高牽引功率為4300千瓦,最高運(yùn)營速度為220km/h。ICE3設(shè)有一等車3輛,二等車4輛,餐車1輛,而且車輛裝有自動車鉤,可以重聯(lián)運(yùn)行。



ICE3乘車環(huán)境非常舒適,二等車上有供家庭出行使用的小包間;司機(jī)室后邊設(shè)有觀光席。ICE3的制動性能也比ICE1和ICE2更佳,它在50km/h以上采用再生制動和線性渦流制動進(jìn)行常用制動,50km/h以下才會用機(jī)械制動進(jìn)行常用制動,因此機(jī)械裝置的維護(hù)量很小。
ICE3的衍生型號都被歸為Velaro系列。
2006年5月8日,俄羅斯鐵路和西門子簽訂了8列Velaro RUS的合同。Velaro RUS在俄羅斯被命名為“薩普桑”號。它們在2009年12月在莫斯科到圣彼得堡的既有線上首次開行,最高商業(yè)運(yùn)營速度是230~250km/h。由于俄羅斯的鐵路是寬軌鐵路,這些列車相當(dāng)于是放大的ICE3。2009年5月2日,游隼號列車在一次試運(yùn)行中達(dá)到281km/h的最高速度,從而創(chuàng)造了俄羅斯鐵路迄今最高的速度紀(jì)錄。



中國北車唐山軌道客車制造的CRH3C屬于Velaro CN,相當(dāng)于是放大車體的ICE3?,軸重是17噸,車內(nèi)加裝飲水機(jī),牽引總功率提升到8800千瓦,最高運(yùn)營時速可以達(dá)到350km/h,最高試驗(yàn)速度達(dá)到394km/h。

西班牙鐵路局在2001年7月與西門子簽訂了16列Velaro E列車的合同,西班牙在此基礎(chǔ)上研制了AVES103高速動車組,設(shè)計時速是350km/h,實(shí)際最高商業(yè)運(yùn)營時速是330km/h。2006年8月,AVES103開出了西班牙列車最速:403.7km/h。

2013年,土耳其國鐵向西門子采購了7列車長200米、8輛編組的的Velaro,命名為HT80000(編號為HT80001的車輛的技術(shù)源自Velaro D,車重460噸,設(shè)計時速可達(dá)320km/h,編號HT80101~HT80106的車輛的技術(shù)源自Velaro TR,車重519噸,最高行駛時速可達(dá)300km)。2015年HT80000開始開行在安卡拉-伊斯坦布爾高速鐵路和博拉特里-科尼亞高速鐵路。土耳其高鐵采用1435mm標(biāo)準(zhǔn)軌距,Velaro的供電制式為交流15千伏/16.7赫茲,牽引總功率為8000千瓦。


Velaro D(德鐵編號BR407,也稱“新ICE3”)在2016年12月(原計劃為2012年,但中間一度因?yàn)榧夹g(shù)問題被延誤)投入德國高鐵網(wǎng)。比至于之前的ICE3,Velaro D商業(yè)運(yùn)營時速也能達(dá)到320km/h,可開行到法國,荷蘭和比利時。BR407體型碩大,隔音、節(jié)能,運(yùn)行的可靠性更高。目前正在運(yùn)營的列車有17列(第17列抵扣了西門子向DB延期交貨的部分賠償款),開行在法蘭克福-科隆高速客運(yùn)專線等高速線路上。2011年8月4日,一列BR407在紐倫堡-慕尼黑高速鐵路進(jìn)行的試運(yùn)行中,最高速度達(dá)到352km/h。

BR407為8輛編組:1號端部車廂:42個一等座席;2號變壓器車廂:51個一等座席,其中24個為靜音區(qū)域;3號整流器車廂:18個一等座席,16個餐車座席;4號中部車廂:45個二等座席,殘疾人專用衛(wèi)生間,列車長辦公席,員工休息室;5號中部車廂:76個二等座席;6號整流器車廂:76個二等座席;7號變壓器車廂:72個二等座席,全靜音區(qū)域;8號端部車廂:64個二等座席
歐洲之星E320是Velaro的第5款變種,于2015年作為國際列車開行,開行10列。(歐洲高速國際列車還有TGV TMST,TGV Thalys和BR407)E320防火性能優(yōu)異,設(shè)計時速為320km/h,可以搭載900名乘客從巴黎北站開往倫敦,最短運(yùn)行時間為2小時。2013年9月,歐洲之星宣布計劃自2016年12月起利用新的E320列車開辦倫敦至阿姆斯特丹之間的服務(wù):列車每日對開兩班,并在中途??堪蔡匦l(wèi)普、鹿特丹及史基浦機(jī)場等地。




西門子和龐巴迪合作研發(fā)的ICE4(德鐵編號BR412)是德鐵第四代高速列車,這是德國300列高速列車替代計劃的一部分。ICE4在2015年12月4日亮相,其最大軸重達(dá)到18噸。ICE4采用12輛編組時,車長346米,為6動6拖編組,牽引總功率為9900千瓦,最高速度為250km/h,總重740噸,座位數(shù)比ICE1多87個;采用7輛編組時,牽引總功率為4950千瓦,總重455噸,最高速度為230km/h。ICE4供電制式為交流15千伏/16.7赫茲,采用阿爾斯通的ETCS列控系統(tǒng)和德國標(biāo)準(zhǔn)的LZB和PZB列控系統(tǒng)。
ICE4目前可作為國際列車開行到使用ETCS的國家,比如瑞士。德鐵計劃用ICE4取代所有的ICE1和ICE2。



德國還研發(fā)了兩種可以在既有線上開行的擺式動車組ICET和ICETD。德國借鑒了VT610型菲亞特技術(shù)的內(nèi)燃擺式動車組和西班牙Talgo的技術(shù),在1997年開發(fā)了高速擺式動車組ICE T和高速內(nèi)燃擺式動車組ICE TD 。前者的最高運(yùn)營時速為230km/h,后者的最高運(yùn)營時速為200km/h。ICET和ICETD一般在既有線開行,利用擺式功能,不需要減速就可以通過小半徑彎道,但也開行在高速客運(yùn)專線,比如柏林—慕尼黑高速鐵路。

未來展望:法蘭克?!D房蛯?,85km,設(shè)計時速為300km/h;哈瑙—格爾恩豪森客專,55km,設(shè)計時速為300km/h;烏爾姆—斯圖加特客專,設(shè)計時速為250km/h。