应对未来需求,怎样让地铁当高铁开

由于我国人口众多,加上过去城市规划存在较大的问题,造成了一系列超大规模球核状城市。这种球核状城市对于早期发展而言效率是较高的,但当规模增大到一定程度,城市内耗就可能抵消城市效益。

所谓城市内耗,举个简单的例子,如果一半以上的人每天通勤都要花两小时,从时间价值来看,就相当于直接少了20%的劳动人口。(不过内耗和效益不一定作用于同一领域,因此不能因此就否定超大规模城市)

本世纪初,我国开始引进城市区域的概念。通俗的讲,就是把一个超大规模城市打散成几十上百个中等规模的区域,看起来连绵不断都是城市,但每个城市有相对较为完善的产业配套。如果不了解这种模式,可以去广东的东莞、中山这些地方看看,体验一下一镇一城。不过,这些城市区域的功能相对单一,真有一点镇上的感觉。华为落户之前,国际局在东莞就招过研发工程师,那真是一个难,比广州难一百倍。

将来随着城镇化的加深,符合国情的规划方法,大概率是一个省分成几个较大的城市区域。例如四川的乐眉成德绵经济带就可以视为一种城市区域,这是自然地理决定的。而现在搞的成渝经济走廊,反而由于距离太远且经济重心呈哑铃形分布,短期内并不太容易搞好。四川的其它地方很难再形成这种规模的城市区域,就不宜强行打散,而是先搞好球核状城市再说。

一个中等规模的区域,配套再好,也不可能解决全部的问题,否则就不用搞城市区域了,也就不需要发挥城市区域的优势了。城市区域的内部交通效率,直接关系到城市内耗,也就关系到10个300万人口区域,是否优于1个3000万人区域。

说了这么多,就引出了正题:能否把地铁和高铁相结合?

现在很多城市的所谓相结合,就是搞一个高铁站,有两三趟地铁通到高铁站,然后重新买票,重新进站上车,甚至有时要重新安检。以我从北京到天津经转京津高铁的经验,在北京南站下地铁,到坐上高铁列车,小步快走,时间正好,也至少要20分钟,还累得气喘吁吁。为什么不把地铁直接开到天津去呢?

以乐眉成德绵区域为例,从一头的绵阳,到另一头的乐山,总里程大约是250公里。如果地铁开出城市,就以250公里的时速飞奔,那么考虑到地铁在各个城市内部停站消耗的时间,全程大约需要3小时。如果路线只停换乘站,那么应可缩短至2小时。这就具备了极好的“用户体验”,毕竟绝大多数人并不是从一头坐地铁250公里到另一头,更多的情况是以成都为中心与两端通勤。

这种模式最重要的好处就是少走路,减少换乘等待时间和精力,人轻松。虽然中途在城市停站会耽误一些时间,但相比于地铁高铁换乘,那点时间根本不值一提,必要时还可以让一部分列车旁路一些城市来节省时间。

地铁的时速一般不超过100公里,要开到250公里,就需要移植一些高铁的技术。考虑到铁轨可以很容易的分段,比如在城市之间铺重型无缝轨,采用较大的转弯半径等,其实需要改进的主要是列车和接触网。

列车要开到250公里,其轮对、减震、电机和气动外形都需要有较大的改进,可能会增加30%的自重,这会导致作地铁运行时,耗能略有增加。另外,地铁的功率较小,变电站距很短,电压等级较低(例如通常为1500V直流)。而高铁一律是27kV,相差了近20倍。一列地铁列车要想开到250公里的时速,大约需要3000~5000kW的供电功率,制动功率也需要相应的增加。地铁的牵引功率有2000kW左右,虽然这是为了加速快,并不是为了跑高速,但是距离跑250公里时速所需的功率不远了,说明现有的地铁供电系统距离开高铁并不太远,适当的提高电压等级,例如增加到3kV,是可以满足高铁运行需要的,唯一的问题是变电站密度会比一般的高铁密。至于受电弓和接触网,可以采用在高铁上已经非常成熟的技术。

当然,还有很多的细节技术,例如结构强度,车厢间的连接,隔音降噪,调度自动化等。但这些都不是不可逾越的障碍。一旦量产,由于数量巨大,成本不见得有太大的增加。而带来的效益却是非常可观的。

轨道规划方面,方向一致的地铁,可以直接延伸为高铁。由于区域间速度快,大交路车可能只占一部分,路轨可以适当合并,比如8条地铁线合并为2条。而垂直方向的线路,在城市内地铁站换乘一次即可。如果区域间的通勤需求不足以塞满所有地铁,那么将其中一半做小交路运转即可,这也是远郊地铁线路的常规操作。

写了这么多,其实就是想抱怨一下换乘高铁的麻烦,请各位嘴下留情。换个高铁完全就是换了人间,兴师动众像是出远门,实在是很不中国。区域间通勤的便捷程度很可能关系到城市带能否真正实现,如果不够便捷,还要转乘高铁,就不可能消除中心球核的虹吸作用,历史的经验恰恰是修一条高铁抽干一众小城市。我隐约觉得,如果交通方便到一定程度,可能会触发虹吸和发散的临界点,不需要采用行政手段限制户口、疏解人口,就能实现城市规模的自然平衡,历史的经验正是通一条地铁搞活一片郊区。 我也知道现实治理结构和政治问题也是一个阻碍因素,比如现在去个机场都要换机场专线,真是奇观。但拉长到历史长河来看就不一定是个问题,所以还是先聊技术为好。

[修改于 3个月0天前 - 2022/07/01 21:44:22]

来自:综合交流区 / 科创茶话
16
3
EXA偊浪空天_Rykii
3个月1天前 修改于 3个月1天前
1楼


不太了解lz那里的情况。事实上,许多城市的地铁换高铁、飞机都可以直接进站,只需提前在网上订票,无需再次安检等程序。其实我们这边地铁换高铁跟换地铁的路线很相似,但高铁站毕竟相对很大,而大多数城市的地铁是晚于高铁建设的,所以后来开设的地铁换高铁的线路位置普遍并不令人十分舒服,再加上通勤对时间的要求,确实十分头疼。

地铁提速到高铁级别确实是个值得商榷的问题,毕竟它确实能极大提升通勤效率。交通相关企业很多并不盈利,但间接带来的经济效益相当可观,这应该也是lz提到如此想法的原因吧。其实个人认为对于还有以下技术问题需要解决:1、地铁站与站之间往往距离并不长,如果提速至如此,制动系统的频繁使用带来的问题(类比大客机与通勤客机的频繁起降);2、地下设备,建筑与(此前勘探的)地质结构对高速行车的承载能力;3、一般情况下以城市为单位运营的地铁公司(相对高铁)规模小,是否有能力承担相应的维护,保养和城际甚至省际调度。

以上纯属个人观点,如有谬误请多指教,才疏学浅,不喜勿喷,谢谢 sticker

(2022.06.30修正,对表述不清处补充说明)

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虚粒子233
3个月1天前
2楼

地铁提速,除了要考虑自身的气动,还要考虑基础设施的气动。

高铁的隧道,在气动方面的讲究,不必列出本身差多少。一是列车运行产生的压力波,被隧道反射以后,会回馈到自己身上。二是压力波和活塞风在隧道出口出引发噪音,实际上,高铁隧道不得不通过打竖井等方式来缓解这种噪音,否则会有“炮弹出膛”般的巨响。

对于隧道转开放线路的地面高铁都是如此,更不用说站点也设于地下的地铁站了

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客星晨出东方
3个月1天前
3楼

城际的地铁在我们这里已经有了(杭州到绍兴),但是一个很大的问题是地铁在郊区即使没有上下车也必须停靠,浪费大量时间,不像我们这里的公交车如果车上人很少甚至根本没人,且公交站上也没人的话一般不停车。

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客星晨出东方
3个月1天前
4楼

还有是很多地方的泥土松软,建在里面的地铁隧道不具备开很高速的能力,会塌的,我家门口的地铁站(杭州宝善桥站)塌过两次,有一次我就在边上,当时燃气管压断了,差点爆炸。


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铅球脑袋
3个月1天前
5楼

核心问题应该是高铁成本太高,

高铁跃进建设往往就是信心膨胀的,结果很容易破产。 

 最膨胀的是高铁之母日本, 1964年日本国铁建设世界第一条高铁通车,当年就造成日本国铁首次亏损, 后来高铁也连续大量亏损,1987年破产转民营。膨胀的日本民企也几十年萎靡。 

第二个大力发展高铁的是欧洲最独立自主的法国,从70年代就开始兴建,一直巨额亏损, 然后1996年破产。90年代后法国经济也开始萎靡。 

 西班牙高铁建设更卖力, 2011年超过法国,高铁通车里程欧洲第一。然后西班牙高铁债务,成了西班牙主权债务危机主因之一。 最近十几年,西班牙GDP是悬崖下跌,一直在萎缩减少。 

至于其他发达国家要么不搞高铁,经济一枝独秀, 比如美国。  要么如德国按经济和人口来说建的较少,也建的慢,走一步看一部,规划相对合理。 德国1991年才开始建高铁,此后30年里。  每年平均建30公里。 而且从本世纪开始。 所有国家,德日法西等主要国家高铁基本都停滞了,都玩够了。


目前世界只有12个国家有高铁, 而仅亚洲就有18个国家有地铁, 地铁是真正得到各国推广的,普遍创造价值的铁路。   就现在国内情况,地铁亏损线路仅仅占四分之三而已。高铁亏损线路看图大约是百分之90。唯一盈利的高铁,好像还是铁路局捧起来的,不用为很多基础服务买单。毕竟弄出几条盈利样板,是有利于宣传。

全国高铁总体一直是在亏损中,最近一年亏损一千亿以上, 而每年又新增负债几千亿投资。由于新建高铁大多是低效益地区,将来财报更不乐观。  

按照当前票价,根本收不回成本,只会滚雪球越来越大。  多数人没有感受到真实成本,所以不知道高铁的贵。  按照投资8万亿来算, 中国14亿人无论老小,每人要投资近6000元。 就为了几年才做一次车,节省块几小时,这个代价有点大。   考虑实际收益者是1亿经常出差的精英人士,如果让这些人买单,每人要掏8万元。  实际上出差这大多是公司报销, 让他们掏几百元路费,只为节省半天时间, 这些人也会很心疼。  要让他们再承受更真实的高票价, 那么多数人恐怕都会觉得不值得。 


 这么高成本的铁路,向地铁延伸,必然也大幅提高地铁成本。

  举个简单例子,地铁车门就是块2大玻璃, 而且车门很宽, 能瞬间吞吐大量人群。车厢里人挤人,只要挤不死人,就可以用力往里推。 

  而高铁车门厚重的像坦克, 门框狭小只能单人通过, 还要上台阶,吞吐速度慢几倍。 而且高铁和飞机一样,不能卖站票,远不能和地铁比运载能力。

 可想而知,地铁采用高铁的高规格,实际成本肯定会上升很多。从载客量来看,就能增长几倍。  

而高铁的优势又主要在中等路程, 远程干不过飞机,近程在城市站点多,高速噪音又更大,提不起速。 


地铁的存在逻辑,是缓解地面交通拥堵, 所以地铁都是建立在人口最稠密地区。 

高铁的存在逻辑,是加快城外速度。中国高铁本来投资就很多,又为了省钱,只留核心作用,多数都建在郊区,开发区,人烟稀少地方,和地铁热站不重合。  如果把高铁建到市中心,长途高铁要经过更多城区减速时间,耽误了主要功能。  


高铁为了速度,榨干了各方面拓展的可能性,只有骨头没有肉。 典型的计划经济主导产物, 历史上这种非市场需求主导的大建设, 大多是低效的, 后期难以真正深入融合到民间应用。    


  



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虎哥作者
3个月1天前
6楼

我从未说过在作地铁运行时要开高速,也没有这种暗示,1-4楼的三位为什么不约而同的谈此问题,让人费解。

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虎哥作者
3个月1天前
7楼
引用铅球脑袋发表于5楼的内容
核心问题应该是高铁成本太高,高铁跃进建设往往就是信心膨胀的,结果很容易破产。  最膨胀的是高铁之母日...

本文的重点是“一铁通”,我只是借用了“高铁”这个名字来称呼城际运转时的状态。如果觉得250不好听,那就开160,也够了。

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机器懒猫
3个月1天前
8楼

我觉得搞个像犀浦那样高架站台对面换乘就行了,一边是地铁,一边是高铁。

以后城市扩大了,地铁地下延伸,高铁退后,换乘办法依旧。



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虎哥作者
3个月1天前
9楼
引用机器懒猫发表于8楼的内容
我觉得搞个像犀浦那样高架站台对面换乘就行了,一边是地铁,一边是高铁。以后城市扩大了,地铁地下延伸,高...

这样也行,就是说不要搞那么多集中的高铁站,分散开来更方便一些。不过长远来看,恐怕不如地铁直接开长途。现在搞成这样,主要是权限划分、各级利益分割问题。

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航模发烧友
3个月1天前
10楼

感觉自由居家办公,只要完成指定任务,再加上 VR 或 AR设备,远程开会协同等。IT行业就是个例子。

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虚粒子233
2个月29天前
11楼

如果主要要求是“让地铁直接开到天津去”。也就是说,实际上是希望城际列车能够直接开到公司或者小区楼下

那按现在的技术,我能想到的问题大概有

城际运行的轨道,目前基本上无法使用现有的城际铁道。主要是地铁与国铁的信号制式和管理部门,技术标准不通用。虽然这几条看起来都是软件问题,但是似乎全世界都没有解决,以至于能让同一条轨道上混跑地铁和火车

其次,虎哥提了的供电制式问题,对于现存的地铁,贸然提升电压,有个严重的问题。地铁隧道的限界大小捉襟见肘,所以地铁接触网为了节省高度,和车顶的距离极近,大概是和人躺下来差不多。如果提升到国铁的数十KV,车顶和接触网之间就会直接击穿。

而地铁隧道的大小,基本上很难拓宽了——地铁列车本来就比国铁列车小一圈了,已经是按照隧道大小极限缩小了。再加上空气动力诸多考虑,建议造一条新的。

所以综合考虑,其需要的基础设施,实际上是新建一条深入市区的城际铁路。

如此耗资巨大的工程,想来还是研究快速换乘省事


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qwe
2个月29天前
12楼

做一个通用的铁路系统从很多角度都不经济。除了楼上所说的,还有个问题是城市内通行人数远多于城际,如果开行很多班次,运力浪费。如果让一部分车跑一半路程,那些针对高速的特性所增加的成本也就浪费了。还是同站台换乘可行性较高

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虎哥作者
2个月29天前
13楼
引用虚粒子233发表于11楼的内容
如果主要要求是“让地铁直接开到天津去”。也就是说,实际上是希望城际列车能够直接开到公司或者小区楼下那...

楼上二位说的问题,只要合理设计,都不是问题,其中大部分在顶楼已经回答过了。

顶楼说的是地铁当高铁开,可没说高铁当地铁开,也没有说要走现有的高铁线路。例如供电的问题,对于机车来说,适应两三倍的宽电压范围不是一个太难的设计,增加成本有限。比如让一部分车做小交路运转,这部分车为什么需要“高速的特性”?为何不用普通车呢,对于车辆调度来说都是极简单的问题。所有上面已经提出问题都不是颠覆性问题,与其优点比起来简直不值一提。

技术上真正的阻力是需要重新搞一套体系,就有较高的研发成本,和较多的反对力量。

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虚粒子233
2个月29天前
14楼

如此这般,便假设运行技术问题都解决了。现在来到一个轻松愉快的部分:车厢内部布局。

众所周知,地铁和高铁的车厢内部布局,都是特化了其对应的特点。 地铁,需求快速上下客,以及尽量使用空间塞满乘客(包括坐和站)。使用两侧硬质长椅,中间预留大过道及其站立辅助设施

高铁,要求在长途条件下安全,舒适,使用空间尽量塞满“座位”。使用航空座椅式布局,过道较小。车厢连接处有服务设备

由此可见,如果高铁(布局的车厢)跑地铁,自然会导致上下客能力不足,运量缩水,服务设备浪费。

地铁跑高铁,看起来是向下兼容了,但是对乘客来说,其设计是不人性化的。虽然人有时候可以在地铁上站一个小时,但是,如果明确表示,要在城际线路上实打实的站上一个小时,途中没有人上下客——所以根本没机会坐上座位,甚至变换站姿都不能。对于乘客的总体舒适度评价,还是会有很大影响的。

所以,在现在已经用于城际铁路的CRH1和CRH6型列车上,虽然其已经使用了地铁式的快速启停,和大面积双开塞拉门设计,但是内部布局仍然是横向软席座椅(类似长途客车),并且车厢连接处还有卫生间等设备。

看到这里的kcer们,有没有什么想法,可以设计一类既能适合地铁区间,又兼顾长途区间的车厢内部坐席布局呢


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虎哥作者
2个月29天前 修改于 12天21时前
15楼

当作为城市区域的快速交通工具时,其站间距离按10~50公里考虑的话,算上加减速(加速度参考地铁),也就十几二十分钟量级,停站30秒已经足够,所以一定要有快速上下的设计,节约停站时间,与地铁看齐。厕所也是不需要的,这种小概率事件,到站去解决以后等下一趟就行了。关于站一个小时的问题,地铁坐得远的情况下是司空见惯的,没有必要特别考虑。

当然,在科创这种用户均匀分布(没有别的意思,就是说大多数网友连地铁都没坐过)的平台上讨论这个问题会很困难。如果在北京人论坛,或者广州人论坛,由于大多数人是有深刻感受的,态度可能会大不一样。

实际上,现在远途地铁提速的趋势已经极为明显。比如,成都地铁18号线就是一条距离较远的线路,长度达70公里,最高速度是140km/h。该线路不但采用大小交路,还采用快慢套跑,是解决速度问题比较成功的方案,不过由于设置越行站,成本有所增加。

像上述18号线这样的线路能够搞成,是因为它没有出成都的行政区域,又有机场大工程所面临的高起点要求。如果跨越了行政区域,目前还有很多政策问题,导致难以按高速地铁的思路统筹设计。

可见,该问题坍缩成了:如何设计能(在城际线路上)跑250公里的地铁。而在没有技术瓶颈的情况下,这个问题进一步坍缩成了:谁买。

我想,如果经济繁荣能够维持,将来会有人买的。

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虎哥作者
12天22时前
16楼

据一位对刘志军同志的干劲非常了解的KC大佬讲,这个方案早在十多年前,铁道部就做过论证,已经进入推进实施阶段。

但由于各部门及地方利益谈不拢,被阻击。

从技术上来说,毫无任何问题。

实际上,我国不论高铁、普铁还是地铁,虽然应用场景五花八门,但最终都是铁道部的厂造的,铁路上的一切东西,不论业主是谁,技术上都是铁道部一家说了算。统一个标准,就是自己下个决心的事。

当年地铁接国铁,是让许多铁路干部职工兴奋了很久的计划。只可惜,那个满怀憧憬的年代已经过去了。

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