国外铁路货车发展趋势研究论文

摘要：从提高运输能力和经济效益、促使运输市场重新分配等方面，论述高速铁路建设对内部经济发展的影响；从节省时间的价值、对区域经济的影响等方面，论述高速铁路建设对外部经济发展的影响。以京沪高速铁路建设为例，对京沪沿线单位旅行时间价值进行猜测，并对京沪高速铁路旅行时间效益进行计算。关键词：高速铁路，内部经济，外部经济，建设，研究高速铁路是一项投资规模大、建设周期长、影响面广、社会效益大的项目，这已经从日本新干线和法国TGV等国外高速铁路的建设中得到证实。目前，我国对修建高速铁路的研究和讨论，大多集中于项目的资金来源、修建的可行性、成本核算，以及可能的运营收益和投资回收期等内部性经济问题，而对其产生的外部社会经济和环境影响考虑较少。本文以拟建的京沪高速铁路为例，对高速铁路建设的内外部经济进行研究。1高速铁路的内部经济1提高运输能力和经济效益目前，京沪铁路运输能力严重不足。京沪线约占全国铁路总长度的8%，但却负担着全国铁路14%左右的旅客周转量和10%左右的货物周转量。京沪线平均运输密度客运达3000多万人次，货运达8000多万t，分别为全国铁路平均水平的5倍和5倍，已达到客货混用双线铁路运输能力的极限。京沪高速铁路建成后，将从根本上改变京沪通道运能紧张状况。届时，北京—上海旅客列车速度将达到300km／h，全程运行时间只需5小时，单方向年输送旅客可达到8000余万人，形成一条快捷的大能力客运通道。同时，既有京沪线的运输能力也将被释放，其单方向年货运能力达3亿t以上。由于铁路行业具有规模效应，客、货运量的增长将降低铁路运输成本，提高铁路经营利润。在国外高速铁路的经济效益方面，占日本铁路营业里程9%的日本新干线，年收入占铁路总收入的40%。法国TGV东南高速铁路全线开通的第一年即实现盈余。1991年，TGV东南线的客运收入为50亿法郎，纯利润高达亿法郎。经过近10年的运营，TGV东南线的财政收入，已偿还线路建设和高速列车购置的全部债务。2促使运输市场重新分配与高速公路和航空运输相比，高速铁路在多项技术经济指标中具有明显优势，尤其在速度和价格方面，高速铁路是性价比最好的运输方式。如日本新干线的列车运行时间，从原来的5小时缩短到2小时，旅行速度提高了一倍，票价却比飞机便宜，迫使东京—名古屋航班停运。每小时发1趟列车，全程旅行时间仅2小时的巴黎—里昂TGV高速线，已夺走大部分航空市场。连接伦敦、巴黎、布鲁塞尔的欧洲之星列车，以及巴黎与布鲁塞尔之间的Thalgs高速列车，也夺走了航空的相当部分市场份额。德国ICE高速列车投入运营后，也对航空运输产生巨大压力，汉莎航空公司不得不减价，并逐步把中短途运输让位给ICE。在长途旅客运输方面，高速铁路的安全性和舒适度也具有一定的优势。因此高速铁路在各种交通方式的竞争中，能够形成运输市场的重新分配，进一步强化铁路的运输地位。2高速铁路的外部经济1节省时间价值的计算作为基础设施，交通运输业的社会效益远大于其自身的经济效益，其中可计算的旅行时间节约一项，就显示出巨大的社会效益。例如，日本新干线仅旅客由既有铁路改乘高速铁路每年节省的时间价值一项，就相当于修建东海道新干线所需的全部费用。节省时间价值的计算是通过以旅行时间的减少来增加其他活动的时间，再计算其他活动的时间价值而间接得到的，是一种机会成本的计算方法，即计算放弃一种最可能的替代活动所损失的效益。人们的活动一般分为经济活动和闲暇休息游乐活动，因此，计算旅行时间的价值就转化为确定工作时间的价值和闲暇时间的价值，同时考虑将旅行所节约的时间用于工作或用于闲暇的概率。设忽略闲暇时间价值，则旅行时间价值可用式计算：式中：R为旅行时间价值：Q为旅客改乘交通方式的人数：f为年份，r为旅客出行有效利用系数，即为旅客工作出行占总出行的比例，△C为旅客改乘交通方式所节约的旅行时间：P为单位时间价值。R=Q×r×△C×P在公式中计算P是关键，它与地区的经济发展水平、人均收入等密切相关。一般经济发展和人民生活水平越高的地方，旅行的单位时间价值也就越高。1京沪沿线单位旅行时间价值的猜测国民生产总值的猜测。2005年国民生产总值182321亿元，比2004年增长，2004年比2003年增长。假设从2006年一2010年的增长率为10%，利用回归分析猜测2010年的国民生产总值约为300000亿元。人均生产总值的猜测。根据猜测的2010年国民生产总值，以2010年全国人口为14亿人计算，可得出2010年人均国民生产总值约为21429元。京沪沿线单位旅行时间价值的猜测。据计算，京沪沿线人均GDP始终保持在全国人均GDP的2倍左右，设2010年京沪地区人均GDP仍保持这个水平。从历年比值中可以算出均值为0取该值为京沪沿线地区人均GDP与全国的比值，则京沪沿线人均国民生产总值约为44786元。目前劳动法规定每周工作时间限时40小时，则一年的工作时间为2000小时，从而京沪沿线单位旅行时间价值约为24元/h。2京沪高速铁路旅行时间效益的计算若仅统计京沪间天天开行的5列一站特快列车的客流，北京—上海的日均直达客流2006年4月份为5506人、5月份为5277人、6月份为4518人。这3个月的日均直达客流为5100人次，若不考虑黄金周及暑期客流的上扬，则一年近1815万人次。根据回归分析，到2010年北京—上海间的直达客流将会达到350万人次。若设北京—上海的运行时间节省为6小时，r取50%，则京沪高速铁路直达客流旅行时间节省的价值为：R=××6×24=352亿元2对区域经济的影响有利于沿线经济发展及技术创新源的产生。在京沪高速铁路沿线，无论是京津塘，还是长三角，都是中国现阶段最发达的经济区之一。京沪沿线地区面积虽然仅占全国的3%，但工农业总产值却占全国近40%。尽管京沪沿线的工业相当发达，但赖以生存的能源却相当贫乏，大部分能源和原材料需要从区外调入。一旦高速铁路投入运营，在客货分线的基础上，货物运输量将会大幅度增加。北京、上海、苏州、南京等城市都是科技力量雄厚的地区，是我国重要的科学技术开发基地。京沪高速铁路的建设和运营，为沿线技术资源、生产资源和市场间的优化组合提供了便利条件。此外，高速铁路本身就是高科技发展的产物，它涉及电子、信息、材料、航空、环保等一系列高新技术领域。高速铁路的建设不仅能提高铁路系统内的知识密集度，而且还将带动一大批相关的高新技术产业的发展，促进.我国产业向高、精、尖方向发展。促进沿线第三产业的发展。高速铁路建成后，由于旅行时间大大缩短，会产生诱发客流。据猜测，各地区间客流量的诱发率平均为20%—25%。旅客人次的增加，无疑会给沿线的餐饮业、商业、服务业等第三产业的发展带来机遇。增加劳动就业机会。高速铁路对劳动就业机会的增加主要表现在：①建设本身需要投入大量劳动力，其维护和运营也需要新增岗位与部门；②因高速铁路的建成有助于传统经济和知识经济的发展，导致生产的增加，再加上第三产业和旅游业的发展，必然增大就业机会：③高速铁路的运营可以改善旅行条件，节省旅行时间，提高地区的通达性，从而改善投资环境，吸引更多外资，创造更多就业机会。有助于减小地区间的经济发展差异。一个国家或者大范围的区域往往由于历史、地理、政治等原因形成不均衡的区域发展特征，全国性高速铁路网或跨区域的高速铁路可以使不同地区的核心城市连接更加紧密，从而促进经济交流、产业扩散，以及人员和技术的交流，为地区的发展做出贡献。高速铁路不仅能扩大运输能力、降低运输成本、节省旅行时间、促进区域经济发展，而且还能节约资源，减少运输活动对环境的破坏和污染。在法国TGV高速线上，每旅客公里的单位能耗为16g石油当量，而目前许多飞机的平均单位能耗为每旅客公里57g石油当量，同时高速铁路的有害排放物比飞机要小得多。由此可见，高速铁路产生的社会效益是巨大的。

国际铁道车辆系统动力研究新进展瑞士Bombar山er公司，研究了采用耦合轮对机车转向架的曲线通过和稳定性优化问题。众所周知，在传统的车辆设计中，曲线通过和稳定性是一对矛盾。研究人员曾采用多种方法试图同时提高这2种基本性能，该文针对机车轮对要传递牵引力的情形，开发了一种轮对交叉耦合机构，可以分离轮对导向和牵引力传递功能，并在瑞士联邦铁路公司460系列机车上成功应用，其车轮旋削周期较以前延长3倍一4倍。 美国运输技术中心(TTCl)H．Wu研究了货车转向架心盘摩擦对曲线通过和横向稳定性的影响，并对目前采用的心盘润滑材料进行了评价。主要结果如下：(1)在正常的车辆和轨道状态下，心盘润滑条件对轮轨横向力影响很小； (2)对于采用滚动接触旁承(RSB)的货车而言，心盘摩擦因数对车辆横向稳定性有重要影响，为了降低货车蛇行危险，心盘摩擦因数最小不能低于0．3； (3)常接触旁承(CCSB)可以有效地改善货车横向稳定性，于采用常接触旁承的货车来说，心盘摩擦对车辆失稳速度影响很小； (4)仿真结果显示，常接触旁承较滚动接触旁承平均提高蛇行失稳速度约16km凡；(5)聚酯作为心盘摩擦材料具有良好的应用前景。 此外，澳大利亚昆士兰中央大学的Y．Handoko等利用VAMPIRE软件首次研究了非对称制动力对货车曲线通过性能的影响。他们简单地采用正负摇头力铁道车辆 第42卷第1期2004年1月矩来模拟非对称制动力的作用。结果表明，货车通过曲线时若施加负的摇头力矩将增大冲角和轮轨横向力，不利于曲线通过。2车辆运动稳定性研究进展 车辆非线性运动稳定性属于理论性很强的研究领域，甚至涉及浑沌、分叉等深层次概念。近2年国际上对此专题的研究仍以理论研究为主，但出现了一些新观点，如曲线上的运动稳定性、轨道体系对车辆运动稳定性的影响等。 丹麦工业大学H．True等在转向架非线性运动稳定性及分叉研究的基础上进一步分析了具有干摩擦悬挂阻尼货车轮对的动力学稳定性问题。 澳大利亚F．Xia和丹麦工业大学H．Tme研究了三大件式货车转向架的动力学问题，其主要特点是考虑了楔块二维干摩擦特性(以前均简化为一维问题)，计算出了三大件式货车转向架的线性和非线性临界速度分别为102．6km凡和73．8km凡。计算结果说明三大件式货车转向架呈现浑沌运动。 澳大利亚Y．Q．Sun等强调在货车蛇行运动稳定性计算中考虑轨道离散支承模型的重要性。结果表明，考虑粘弹性轨道模型计算得出的蛇行失稳临界速度要低于不考虑轨道模型(即“刚性”轨道)之值，一般低10％以下。值得指出的是，这一工作早在2年前已由中国西南交通大学完成[：，引。他们采用车辆—轨道耦合动力学方法求解车辆临界速度，其结果是，采用中国的铁路参数，车辆临界速度差异在8％以下(考虑实际轨道弹性结构时临界速度更低)，结果是类似的。该项研究结果对经典的车辆动力学计算方法(不考虑轨道结构弹性)中车辆临界速度的计算提出了质疑。因为经典方法会过高地估计车辆运行稳定性，因而是偏于危险的。 德国DLR的J．Arn01d等探讨了考虑车轮弹性对铁道车辆运行性能的影响，认为轮对结构弹性会导致较刚性轮对更大的横向振幅，因而也会影响到整车的运行性能。 波兰华沙技术大学K．noinski等认为，考虑铁道车辆在曲线轨道上的运动稳定性是必要的。而在此之前人们研究车辆运动稳定性问题一般是针对直线轨道上车辆自激振动横向稳定性，曲线轨道(半径及超高等)被认为是一种外界激扰源而抑制了自激振动，因此该文必将引起一定争论。 德国G．Schupp从理论上讨论了机械系统数值分叉分析方法在铁道车辆运动稳定性中的应用可能性。3．2国外应用情况 纽约地铁l 080节新车厢，每年补充200节新车厢；美国、加拿大、南非等国重载货物列车数千辆；美英国道比AEA铁路技术公司J．R．Evans等针对近年来英国铁路愈来愈严重的轮轨滚动接触疲劳(RCF)问题，从车辆动力学角度分析RCF产生的原因及防止途径。首先开展了准静态曲线通过仿真分析，给出了车辆悬挂设计、轮轨踏面、润滑及车速等因素对轮轨滚动接触疲劳的影响关系；其次，进行了动力学仿真分析，这更有助于确定引起RCF的接触条件，并可分析轨道几何不平顺对RCF的影响。 南非SPOORNET的R．Frohling等从理论分析和运用经验方面介绍了大轴重(30t)条件下车轮踏面磨耗及滚动接触疲劳问题。该项研究主要是结合在瑞典运营的新型货车UNO所出现的车轮磨耗严重及踏面剥离损伤问题而开展的理论分析工作，最后提出了对车轮型面重新设计的方案。 此外，法国J．B．Ayabse和H．C1＼011et对半赫兹条件下轮轨接触斑的求解方法进行了研究。英国I．Persson等采用遗传算法对铁路车轮型面进行了优化，并认为该方法可以用于钢轨断面优化及轮轨型面匹配研究。4 车辆系统动力学其他领域研究进展 在本届国际会议上尚有其他一些与车辆系统动力学相关的论文进行了宣读、交流，主要包括车辆悬挂(主动)、弓网动力学及车辆空气动力学等几个方面。相对而言，这些方面的论文数量较少，但也展示了铁路车辆系统动力学研究中的一些新问题。4．1 车辆悬挂 日本M．Adac山为了同时提高车辆曲线通过性能和运动稳定性，在车辆二系悬挂中增加了辅助弹簧(横向弹簧)，采用VA朋PIRE软件进行了动态仿真，结果显示，该措施可以减小高速曲线通过时车体稳态横向加速度。 中国西南交通大学邬平波等采用柔性车体模型并 考虑半主动悬挂研究了客车的动力学响应。车体模型考虑了一阶垂弯、一阶横弯和一阶扭转模态，车辆其他部件仍视为刚体。计算比较了刚体和柔性车体模型下车体的垂向、横向平稳性指标，并利用滚动振动试验台进行了半主动悬挂试验。 日本H．nunashima等试图采用二系主动悬挂来改善A(>T(自动轨道运输)车辆的乘坐舒适性。采用Ho控制理论实现横向力的主动控制，仿真结果显示A(订车辆乘坐舒适性可以得到明显提高。4．2 弓网动力学 瑞典P．Harell等针对多受电弓受流情形，研究了接触网区段叠合(图8)对弓网动力学的影响，此项研究此前未见报道。接触网叠合区 意大利S．Bru山等讨论了受电弓—接触网系统的中频、高频动态相互作用，主要分析了弓网接触力与离线之间的关系、吊杆对接触力的影响以及接触导线不规则磨耗的成因等问题。4．3 空气动力学 意大利F．Cheli等采用数值仿真和风洞试验的方法研究了给定风场下作用于铁道车辆车体上的空气动载荷及其相应的车辆响应。 日本铁道综合技术研究所M．Suzuh等采用运行试验和数值分析方法研究了列车在隧道中运行时车辆振动与空气动作用力的相互作用，以及减轻空气动力所导致的附加振动的对策。5 车辆系统动力学研究展望 综上所述，近2年来国际上铁道车辆系统动力学研究进展显著，特别是在提高车辆曲线通过性能、提高车辆运行稳定性和解决车辆微道相互作用实际问题等方面研究十分活跃，研究出许多新方法和新技术。结合这些研究进展，笔者认为今后在以下方面将会引国际铁道车辆系统动力学研究新进展 翟婉明起普遍关注并得到进一步发展： (1)随着列车向快速化及高速化方向发展，综合解决车辆直线运动稳定性和曲线通过性能的方法、途径和技术措施将会继续成为广大铁路研究人员研究的热点之一。 (2)主动控制技术是改进铁路机车车辆运行品质的有效方法，在铁路发达国家已得到广泛应用。然而，随着铁路运输与航空、公路运输竞争的进一步激化，不断提高列车运营速度并同时提高乘坐舒适性已成为现代铁路追求的目标。而实现这一目标的手段在很大程度上便是采用先进的主动控制技术。因此，这一领域发展前景广阔。 (3)轮轨接触理论研究已日臻完善，而轮轨运输系统中由于轮轨滚动接触而产生的问题越来越多。因此，如何合理运用轮轨系统动力学(车辆做道系统动力学)理论研究解决这些实际问题(如轮轨不规则磨耗、滚动接触疲劳问题)，必将成为本领域研究的一个重要方面，而要解决不规则的轮轨磨耗难题，需要发展同时考虑车辆俄道高频相互作用和损伤机制的综合模型。 (4)车辆微道相互作用研究已越来越能反映铁路中的各种实际因素，今后将进一步走向实际工程应用，如高速(快速)铁路桥头过渡段轨道设计、大轴重货车对线路的动力作用研究、轮轨磨损及轨道沉陷预测、车辆榇道动态相互作用脱轨研究及安全评判标准确定等。 (5)高速列车运行过程中(特别是通过隧道时)空气动力效应对车辆振动性能的影响问题已日益受到人们的关注，是进一步改善乘坐舒适性(包括降低噪声)不可回避的研究课题。 (6)动力学仿真技术已在国际车辆系统动力学研究与应用领域得到十分广泛的应用，发挥了极大效用。各种车辆动力学仿真软件日益成熟。我国应注意这一趋势，组织开发各种大型通用动力学软件，为机车车辆动力学性能优化提供科学工具。与此同时，必须重视仿真软件的试验验证，只有经过广泛验证的软件才能用于指导生产实际。

很多人把这两个概念混淆起来，我也是上次去清华大学工业工程系培训中心去培训的时候我特意的咨询了一下他们的专家，具体的区别和联系：一般来讲，物流应该由7种要素组成：运输、配送、包装、搬运、流通加工、资讯、贮存等。其演变经历了三个阶段，既产成品配送阶段、-物流管理阶段和综合物流管理阶段。60年代初，彼得.德鲁克以哲人的睿智预言世界：物流领域是经济增长的"黑暗大陆"，是"降低成本的最后边界"，是"第三利润源泉"。物流公司规模越来越大。今后的发展目标主要是物流内涵的拓展、过程的延伸、覆盖面的扩大，物流管理的日益专业化、标准化与资讯化。

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