铁路货物运输

绪论 公元1768年蒸汽机发明之后，人类就打破了经济上的活动范围限制，历史上称此为工业革命开始。 公元1775年瓦特改良蒸汽机：机械动力来源更加方便，并使铁路蓬勃发展，将人类活动空间带向更宽广的范围。

十九世纪末期(1886年) ，由于奔驰(Benz)公司制造完成了世界第一部小汽车，促使小汽车开始被大量的使用，世界各国公路网也开始密布地扩散开来，人类生活方式渐趋向于使用小汽车，铁路运输由于可及性较公路为低因而渐被取代，日趋没落。 近年来，随着小汽车的快速发展，而带来的空气、噪音污染与都市拥挤问题，在在都使得人们重新对铁路加以评估，希望能利用铁路电力推动所产生的低污染、高运量等特性，来根本解决人类城际间与都市地区的运输问题。

铁路运输之发展过程 工业革命以后，人类藉由蒸汽机的帮助而将化学燃料转换成动能施用于机械上，所产生的第一项交通工具即为火车，而火车则为铁路运输系统中的运载工具。

铁路运输发展史 世界铁路的发展史，大略上可分为以下五个时期 萌芽期(约1825年至1900年) 公元1825年时，英国人史蒂文森(Stephenson) 在Stockton到Darlington之间建造了世界上第一条公共服务铁路，长仅29哩，以每小时15哩的蒸汽火车头牵引三十四节车厢行驶其上，车厢内共载有600位乘客及900公吨的货物

到了1850年，英国与欧洲大陆已造了1.2万哩的铁路。美国为了开疆拓土，亦于1833年开始建筑铁路，并于1869年5月在犹他州盐湖城(Salt Lake City)附近的布罗蒙特瑞完成东、西两岸铁路的通车典礼

蓬勃期(约1900年至1945年) 由于欧美各国在海外殖民与拓荒所需，铁路迅速地发展成为陆上运输的主干，加上其独占性，使得铁路业者成为运输业界的领导者。 以美国为例，公元1920年时，全美国轨道里程数合计已经达40万公里，铁路业者也有一千零八十五家之多；到了1941年时，全世界的铁路总长度已达126万多公里，其中美洲占了47% ，欧洲占了33%  

衰退期(约1946年至1964年) 当铁路业者正享受独占利润，无心改善服务质量之际，科学家们正同时着手于飞机的设计与汽车内燃机的改良。 二次世界大战以后，小汽车在技术上获得了关键性的突破，美国福特公司开始制造数百万辆的廉价小汽车，让当时美国人民彻底地接受了小汽车的方便性，各国政府有鉴于汽车将广泛地被使用，而纷纷投入大量资金修筑完善的公路系统。 

铁路方面由于长久以来的独占，使得服务水平每下愈况，更加上铁路在可及性上不及公路高，因而逐渐遭到各国政府的漠视，甚至制定许多法案限制铁路业者的营运，以避免铁路业者获取不当的独占利润。

铁路运输营运量开始大幅衰退，以美国为例，到了1955年时铁路长度约仅剩下35万公里，1965年时，铁路又减少了4万公里，铁路公司减少为552家，铁路客运量仅及1940年的20%，货物运输因此成为铁路的主要营业项目 1930年时美国的铁路货运量仍占全国货运量的74.3%，到了1965年时则仅剩下43.5%，铁路运输业开始被认为是没有前途的「夕阳工业」

复苏期(1964年至2000年) 1964年时，日本建造了世界上第一条时速200公里的高速铁路---新干线子弹列车，行驶于东京及大阪之间，每天平均载客达45万人，尖峰日则超过百万人，营运七年就将10亿美金的建设成本连本带利还清

近几年来，日本(1964年) 、法国(1981年) 、德国(1991年 ) 、荷兰、比利时、瑞士、西班牙、葡萄牙、意大利、英国、韩国、台湾等国家，更陆续完成了更新更快的高速铁路系统，彻底改变了铁路的不良形象。

现代轨道运输的发展期(2001年以后) 现代化高速铁路的发展，使得民众改变过去对铁路的刻板印象，而逐渐喜欢搭乘快速、便捷、舒适的现代化轨道运输系统。 如要彻底解决都市交通问题，非采用低污染、大运量之大众铁路捷运系统不可，而现代化的大众捷运系统则是由传统铁路发展而来，由于大众捷运系统具有专用路权， 能提供迅速且大量的运送服务。

我国铁路发展史 中国铁路运输的发展，由于受到满清帝国闭关自守政策的影响，在发展时间上落后西方国家甚久 清朝的铁路建设 公元1876年时，在中国的英国商人眼见欧美铁路业者皆获厚利，因此屡向清廷提出铺设铁路之议，以利于榨取中国内陆资源及营销英国商品之用，几经周旋，终经清廷许可，由当时英商怡和洋行出资，铺设了10英哩的淞沪铁路，未料营业不久即发生铁路行车事故，后来便由朝廷下令由两江总督沈葆祯备款收回此段铁路

1881年时，清廷为了开采煤矿所需，兴建唐山至胥各庄之间约九公里之唐胥铁路，才真正开启了中国铁路运输史的序幕。 1981~1921年期间，在中国境内共兴建了约10000公里的铁路。 1911年4月间，清廷为了收回路权以巩固国政，遂宣布将实施铁路国有政策，终于形成暴动。

3. 铁路运输系统的特性 铁路之优点 运量大、运价低廉且运送距离长 铁路机车因采电力驱动，故具有较高的动力，可牵引联结之列车，担任大运输量的任务，而且由于阻力小，能源消耗量低，故运价甚为低廉。

行驶具自动控制性 铁路运输由于具有专用路权，而且在车辆行驶上具高度导向性，因此可以采用列车自动控制(Automatic Train Control, ATC)方式控制列车之运转，达到车辆自动驾驶的目的。

有效使用土地 铁路运输因为可联挂多节车厢，故可在有限的土地上作大量的运输 污染性较低 铁路的污染性较公路为低，在噪音方面，铁路所带来的噪音污染，不仅较公路低而且是间断性的，在都市中公路则是持续性的高噪音污染

受气候限制小 铁路运输由于具高度导向性，所以只要行车设施无损坏，在任何天气下，皆可以安全行驶。

铁路之缺点 资本密集且固定资产庞大 设施庞大不易维修，且战时容易遭致破坏 货损较高 ( 根据统计，美国铁路货损比例高达3%，远高于公路运送所产生的比例) 营运缺乏弹性 编组费时  

4. 铁路运输的基本设施 传统铁路运输系统中的一些基本设施(infrastructure) 车站 铁路路线与号志 选线 要兴建一条铁路，选择路线的工作甚为重要，选线时若仅就地形与工程方面考虑而言，必须注意下列四项原则: 路程最近/路线平直/坡度平坦/工程最易

路基与道碴 路基指用以铺设铁轨设施的路面，而为了适合铁轨之铺设，原有路面过高者必须挖掘成路堑(open cut)，过低者必须填筑使成路堤(embankment)以利铁轨之铺设。 道碴则是铺设于路基上的碎石，其主要作用即在于均匀分散轨枕所传来的列车压力使其均匀地分布于路基上。若遇雨天时，道碴更可利于排水，避免轨枕积水妨碍行车安全。

钢轨与轨枕 钢轨是铁路设施中列车行驶的支撑设施，列车借着钢轮与钢轨的磨擦得以前进、减速并煞车，所以钢轨的材质对于行车质量而言甚为重要。 就传统铁路的行车经验而言，单位长度愈重的钢轨愈能承受钢轮的重压，适合高运量列车行驶。

一般钢轨的分类皆以一单位长度之重量来表示，英美制以钢轨每码长的磅数(磅/码)表示，公制则以每公尺长的公斤数(公斤/公尺)表示，大约可分为下列三个等级: 轻轨钢轨:重量为70~90磅(31-40kg)适用于运量较低之支线 中型钢轨:重量为100~127磅(45-57.5kg) ，适用于普通路线 重型钢轨:重量为110~152磅(50-69kg) ，适用于运量较高之干线

轨距则是指两条平行钢轨的内侧距离，可分为宽轨、标准轨和窄轨三类，标准轨宽为1 轨距则是指两条平行钢轨的内侧距离，可分为宽轨、标准轨和窄轨三类，标准轨宽为1.435公尺，凡轨宽大于此数者属宽轨，小于此数者则为窄轨，例如台铁所用者是窄轨系统，轨距为1.067公尺，苏俄、芬兰等国家则是使用1.52公尺的宽轨系统，至于目前各国最现代化之高速铁路则都属标准轨。

轨枕是铺设于钢轨下面的坚固耐用物体，可以使两轨之间得以保持一定的轨距，以确保行车安全，并承受列车行驶所产生的压力。 轨枕必须具有良好的弹性以减少列车行驶所产生的剧烈震动，并增加旅客乘坐时的舒适性，现今铁路运输系统上所使用的轨枕，依材质不同分为木枕、钢枕及混凝土枕(又名P.C.枕)三种，其中又以木枕的性能最佳。

道岔 行驶中的列车若欲驶向其他路线，必须在不同路线的钢轨会合处装上特殊的装置，用以引导钢轮进入他轨，此项装置即为道岔(turnout)，通常铁路列车经过道岔时，必须降低行车速率，因此可能造成旅行时间的延误。

号志 铁路运输中列车亦必须遵循号志命令行驶，以确保行车安全，现今营运中的铁路列车大多装有自动停车装置(Automatic Train Stop,ATS)

机车及车辆设备 机车 铁路机车是列车的动力来源，机车的辆数与牵引力大小均会影响列车的行驶速度与服务质量。理想的机车除了能够提供足够的马利之外，在维修保养方面亦须具方便性。目前世界上较常为人使用的机车有下列四种型式

蒸汽机车 利用燃煤将水加热成水蒸气，再将水蒸汽送入汽缸，藉以产生动力，来推动机车的钢轮转动，此型机车的牵引力从最初的350公斤逐渐改良达44吨左右。 优点是价格低廉而且维修容易，缺点则是牵引力不够大，热效率甚低(仅为6%) 而且会污染空气造成乘客不舒适；重联牵引时亦需要增加驾驶人员，导致费用增加。

柴电机车 1911年美国通用公司开始试验以内燃机做为铁路的动力来源，此型机车之千引力一般为2千~3千吨

电力机车 利用机车上的集电架将高压电流自轨道上空之电线，直接输入至机车内的电动机，再将电流导入牵引马达，使之带动机车车轮，此型机车之牵引力约可达1万吨

机动车 铁路之列车除了以机车联挂客、货车厢牵引行驶之外，也有将驾驶间与客车合在一起行驶者，此种车辆在铁路之营运上称为机动车(railcar)，例如:台铁之自强号电联车(EMU)及柴联车(DMU) ，即为一种机动车。

铁路车辆(或车厢)之集合，英文通称为「rolling stock」。铁路车辆(vehicles)约可分为下述三类: 客车 货车 工程车

5.高速铁路发展情形 高速铁路运输系统 (High Speed Rail,HSR) 营运速率可达每小时 200公里以上之铁路系统。

高速铁路发展 1964年日本新干线铁路首先完成世界上的第一条高速铁路，奠定了高速铁路的发展基础。这条从东京到大阪之间的东海道新干线，以时速210公里营运，吸引了大批的旅客乘坐，于七年内就偿还了兴建时所有的费用及利息负担

日本已先后完成了四条高速铁路路线 法国TGV也已完成了三条客运路线，营运速度比日本新干线更为快速，更在1990年5月间创下传统铁路的最高行驶速度达到513.5km/hr 德国的城际高速铁路(Inter-City Express,ICE)则自1991年完成汉堡慕尼黑的高铁路线，并开始营运，但ICE高速铁路在兴建之初，即将服务目标设定于旅客与货物运输，因此ICE高速铁路的最大坡度仅为12.5%

西班牙与意大利的高速铁路也是采客、货运共线，亦都在1992年分别开始正式通车营运了。 韩国、中国大陆及台湾都加入高铁的建设行列，从各国已发展完成之高速铁路营运情形看来，高速铁路由于正好满足了原有运输市场(旅运具离约200~400公里左右)的真空地带。

高速铁路发展阶段 第一代:V=200-250km/h,轮轨粘着制 日本东海道新干线,1964年,V=210km/h 上越新干线(260),北陆新干线(270),京沪

第三代:V=400(350)-550km/h,磁悬浮 试验速度:德国440km/h,日本550km/h MLX-01磁悬浮高速列车

第四代:V=2000-3000km/h ,磁悬浮 高架低真空管道,空气10-20%,未来10年 第五代:V=22,500km/h,真空磁悬浮 纽约至洛杉矶只需半小时,为设想

对“未来地铁”的原理进行的简化 -第四代 管道内真空度由完全真空变为低度真空，保留10—20%的空气，即将常温时的空气密度1.2kg/m3降为0.12-0.24kg/m3。 列车时速由22500公里降低为2000-3000公里； 把“地下铁道”改成主要以高架桥为主要形式，以降低工程造价。 经过了这些简化之后，在充分利用当代科技成果的基础上大力开展试验研究，未来10年以后，这种超高速铁路很可能成为现实。

低真空管道式超高速铁路 -第五代 70年代末，美国一家咨询公司设计了一种称为“行星号”的未来地下铁道，理论时速可达22500公里，这种超高速列车不但可以获得极高的速度，而且其运营费比普通铁路便宜90%，比飞机便宜95%。 这是一种理想型的超高速铁路，限于现代科技水平，“未来地铁”还难以实现。而且在当今世界上，把列车提高到那样高的速度也没有这种必要性

（三）高速铁路发展过程 1903年10月德国电动车试验速度210km/h 1955年3月法国试验速度331km/h 1964年10日本东海道新干线,V=210km/h 1981年法国建成TGV东南线,V=270km/h 1990年5月法国创造了513.5km/h的最高时速 1991年德国高速铁路,V=280km/h 意大利(1988),英国(1989),西班牙(1988年,摆式列车)等国家先后建成高速铁路

（四）各国高速铁路里程

（五）高速铁路模式 日本新干线:全部修新线,旅客列车专用, 动力分散型,独立转向架 日本400系列高速列车

法国TGV:部分新线,部分旧线,客车专用, 动力集中型,铰接式转向架

德国ICE:新线,旅客列车与货物列车混用, 动力集中型,独立转向架

英国APT:既有线,摆式动车组,客货混用 同时也采用动车组

四、高速铁路规划 日本新干线 法国TGV网 德国ICE网 欧洲高速铁路网 各国在建及规划的高速铁路里程

（一）日本新干线 总规模7000km,一日到达 目前5条1952km,计划5条1440km, 规划12条3500km

（二）法国TGV网 目前1282km 规划新建2300km 既有线改建 为高速铁路4700km

（三）德国ICE网 目前427km V=200的既有线1230km V>250的新线270km 路网总计1900km

（四）欧洲高速铁路网 欧共体2010年规划,本世纪初,路网达到3万km,V>=250km/h 新建0.9万km新线 由15条干线连接欧洲16个国家的主要城市

京沪高速铁路 一、京沪高速铁路的技术决策 （一）运输模式 1、与既有线的分工 提高客运速度，缩短京沪大通道的时间 增大客货运能力，适应经济发展的需要 2、运输组织方式 中速车上线 跨线换乘 高速车下线

（二）速度目标值 土建设计速度：350km/h 运营速度： 初期：高速列车 250~300km/h 中速列车 140km/h 争取 160km/h 远期：高速列车 350km/h 机车构造速度：稍大于运营速度 （三）机车车辆与牵引模式 牵引模式：动力集中 机车车辆：国产与国外购入

二、京沪高速铁路的线路标准 （一）线路纵断面标准 （二）线路平面标准 （三）轨道结构与路基宽度 三、工程情况

重载运输 采用单机、双机或多机牵引的大功率内燃或电力机车，增加货物列车编组辆数，大幅度提高牵引吨数。 牵引吨数大，行车密度小 以美国为代表。 多机牵引超重列车 单元列车 牵引吨数小，行车密度大 以西欧各国、日本为代表 牵引吨数大，行车密度大 前苏联为代表 组合列车、超长列车

我国铁路的重载列车 可以有效的增加运输能力，又能降低运输成本，提高经济效益。 发展原因： 发展背景： 大宗货运提供了可靠的货源基础 电力、内燃机车有了长足的发展 在工务工程方面为发展重载运输积极创造条件 发展模式： 1、组合式重载列车 2、单元重载列车 3、整列式重载列车

2020年中国铁路规划 运营里程 2005 75200 km 2020 120000 km 电气化铁路 2005 22300 km 2020 60000 km 客运周转量 2005 52500 亿人km 2020 100000 亿人km 货运周转量 2005 15560 亿tkm 2020 20000 亿tkm 客运专线 2010 7400 km 2020 18000 km

提速是中国铁路的发展之路 500km 朝发夕归 1500km 夕发朝至 2500km 一日到达 货运 120 km/h

重载专线 2.5 亿吨/年（近期） 4.2 亿吨/年（远期） 12 吨/秒 货运—提速和重载并举（大秦线） 重载专线 2.5 亿吨/年（近期） 4.2 亿吨/年（远期） 12 吨/秒 一般线路 120 km/h 5000 t/列 5000 万吨/年

中国铁路CRH动车组 CRH1 CRH2 CRH3 CRH5

青藏铁路