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1、铁 路【简介】铁路运输是一种陆上运输方式，以机车牵引列车在两条平行的铁轨上行走。但广义的铁路运输尚包括磁悬浮列车、缆车、索道等非钢轮行进的方式，或称轨道运输。铁路运输是已知陆上交通方式其中一种最有效的。铁轨能提供极光滑及坚硬的媒介让列车的车轮在上面以最小的摩擦力滚动。这上面的人会感到更舒适，而且节省能量。如果配置得当，铁路运输可以比路面运输运载同一重量物时节省五至七成能量。而且，铁轨能平均分散列车的重量，令列车的载重力大大提高。 【运作】一个铁路运输系统包括很多元素，而且它们之间是相辅相成的。如果没有合适的系统，火车将无法顺利运行。 首先，是铁路沿线的地理环境。 其次是系统的用途为何：客运还是
2、货运？如果是客运，还要考虑乘客是通勤者还是中、长途旅行者。 当弄清楚需求后，便要决定建造的铁路类型：轻铁、重铁还是高速铁路。另外还有单轨铁路、橡胶车轮轨道系统和磁浮铁路等，因为这些线的列车也是以轨道导引行走。现时很多大城市都设有城市轨道交通系统或电车系统。 决定建造的铁路类型后，便要小心选择使用的轨距。 火车动力方面，古时用马，后来有蒸汽，现在则用柴油或电力。如果是电力，便需要电气化的系统。这样一来，又有不同的方法为火车供电。最普遍的是高架电缆及轨道供电。 最后，要根据交通流量决定路轨的数目。如果流量是小的，可以只建一条路轨，但一定要有避车处让多余一列火车使用这条铁路。流量大的，可以铺双线甚至
3、多线，有些繁忙的路段甚至有八线平行行走，每个方向有四条路轨。最早为方便装卸货物和旅客上下列车，设立了铁路车站。后来为了便于铁路运作和提高效率，设立不同类型的车站：编组站、区段站、中间站、客运站等。 【控制与调度】列车的运行、进站、出站、编组都有调度指挥系统控制，并且相关的监测、信号设备（包括硬件和软件）有专门的铁路局电务部门进行细致维护。 具体设备包括： 1.TDCS（列车调度指挥系统）：由中国铁通专网组网，设有极其严密的反病毒和防火墙设置，IP地址和口令频繁更换，负责执行全部调度方案； 2.站内（或区间线路所）计算机联锁设备或电气集中联锁设备：负责执行管内所有信号机的信号控制，道岔的定位与反
4、位，并且严格执行它们之间严密的逻辑运算关系； 3.区间轨道电路自动闭塞系统：轨道电路负责执行验证运行列车前方，轨道是否被占用，与同线前行列车的追及距离，轨道是否完整良好等。目前主流的设备是ZPW2000A移频自动闭塞系统，轨道载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz，调制方法为频移键控。 目前第六次提速后，我国的列车运行控制系统已达到CTCS-2级。 未来的CTCS-3，将会使用更先进的无线调度方案，GSM-R系统，目前该系统已在最新的青藏线、大秦线、胶济线运行。 【世界铁路简史】希腊是第一个拥有路轨运输的国家，至少二千年前已有马拉的车沿著轨道运行。1804年，理查特尔维域
5、克在英国威尔士发明了第一台能在铁轨上前进的蒸汽机车，但没赚到什么钱。第一台取得成功的蒸汽机车是乔治史蒂芬孙在1829年建造的“火箭号”。1820年代，英格兰的史托顿与达灵顿铁路成为第一条成功的蒸汽火车铁路。后来的利物浦与曼彻斯特铁路更显示了铁路的巨大发展潜力。很快铁路便在英国和世界各地通行起来，且成为世界交通的领导者近一个世纪，直至飞机和汽车发明才减低了铁路的重要性。高架电缆在1888年发明后，首条使用高架电缆的电气化铁路在1892年启用。第二次世界大战后，以柴油和电力驱动的列车逐渐取代蒸汽推动的列车。1960年代起，多个国家均建置高速铁路。而货运铁路亦连接至港口，并与船运合作，以货柜运送大量
6、货物以大大减低成本。现时在全球236个国家和地区之中，有144个设有铁路运输（包括全世界最小的国家梵蒂冈在内），其中约 90 个国家提供客运铁路服务。铁路依然是世界上载客量最高的交通工具，拥有无法被取代的地位。中国第一条铁路建于上海，由英国人兴建，后被清朝地方官员买回并拆毁。而正式使用的第一条铁路和蒸汽机车则是由李鸿章兴办的开滦公司煤矿所建。 【世界铁路发展历史】1688年，英国的资产阶级发动“光荣革命”，宣告了资本主义制度的诞生。新的生产关系解放了生产力。手工工场日益精密的技术分工，使各个生产过程简单化到能够用机器代替手工劳动，使手工工人的技术趋于专门化，这都为机器的发明和应用创造了良好的条
7、件。工业革命拉开了序幕。工业革命首先是从纺织行业开始的。在纺织行业中，大机器生产逐步取得了主导地位。机器的发明和应用，蒸汽机应运而生，随后利用蒸汽机的原理制造出在公路上跑的蒸汽车，也就是后来的汽车。几十年后，能在轨道上运行的蒸汽火车头问世。1825年9月27日，世界上第一条行驶蒸汽机车的永久性公用运输设施，英国斯托克顿达灵顿的铁路正式通车了。在盛况空前的通车典礼上，由机车、煤水车、32辆货车和1辆客车组成的载重量约90吨的“旅行”号列车，由设计者斯蒂芬森亲自驾驶，上午9点从伊库拉因车站出发，下午3点47分到达斯托克顿，共运行了31.8公里。斯托克顿达灵顿铁路的正式开业运营，标志了近代铁路运输业
8、的开端。铁路以其迅速、便利、经济等优点，深受人们的重视。在它的发源地英国自不必说，修筑铁路成为最热门、最时髦的事情。19世纪50年代是英国铁路修建的高潮时期，1880年主要的线路基本完成，1890年全国性铁路网已形成，路网总长达 32000公里。美国：铁路最多的国家美国铁路营业里程居世界第一位，现有本国铁路260423公里，其中一级铁路为212742公里，轨道延长里程为354813公里，另外还有美国拥有使用权，非本国在国内修建的铁路23112公里。 美国于1830年5月24日第一条铁路建成通车，全长21公里，从巴尔的摩至埃利州科特。19世纪50年代，筑路规模扩大，80年代形成高潮。从 1850
9、1910年的60年间，共修筑铁路37万余公里，平均年筑路6000余公里。1887年筑路达20619公里，创铁路建设史上的最高纪录。 1916年，美国铁路营业里程达到历史上的最高峰，共408745公里。但此后，由于其它运输方式迅速发展等原因，不断拆除和封闭线路，铁路线路长度不断缩减。铁路一度被称为“夕阳产业”。 美国铁路网由6条横贯东西、十多条连络南北和十多条由东北向西南的主要干线以及大量的支线和地方线所组成。美国的现有铁路中，阿拉斯加铁路由州政府直接管理，全国铁路旅客运输公司（AMTRAK）为联邦政府直接经营管理，联合铁路公司为联邦政府与私人投资独立经营，其他铁路都由私营铁路公司经营。私营铁路
10、公司最多时有6000多家，而后在竞争中或合并或破产，减少到几百家。美国政府为扭转铁路运输业的困境，进行了许多改革。如，1976年国会通过了铁路复兴和管理改革法。对铁路运费实行部分自由化，对一些铁路公司进行改组或合并，建立铁路更新改造资金和债务保证基金，对无利润的地方铁路线由政府拨给资助款等。该法的执行使美国铁路系统在设备、运营和财政等方面有了一定的改观。1980年，国会又通过了斯塔格斯铁路法。该法把市场竞争作为铁路运价和业务的最有效调节者，在管理上放宽对铁路的控制，给予铁路行业一定程度的自由，以便它能在运输市场中自由地经营。如，铁路可以自由地调整运费以应付竞争，同货主签订运输合同，对驮背运输免
11、税等，使铁路行业财政得到改善，竞争能力得到提高。目前，铁路行业的市场占有率己停止下滑，铁路正在走向复兴。部分国家修建第一条铁路的时间表序号国 家 修建时间 序号 国 家 修建时间1 英国 1825 10 意大利 18392 美国 1830 11 瑞士 18443 法国 1832 12 西班牙 18484 比利时 1835 13 秘鲁 18515 德国 1835 14 印度 18526 加拿大 1836 15 澳大利亚 18547 俄国 1837 16 南非 18608 奥地利 1838 17 日本 18729 荷兰 1839 18 中国 1876目前世界上铁路总长及各洲的分布 目前，全世界11
12、7个国家和地区拥有铁路约120余万公里，其中美国铁路20多万公里，俄国铁路10多万公里，中国铁路突破7万公里，印度、加拿大的铁路 6万多公里。其他如法国、德国4万多公里，阿根廷3万多公里，日本、意大利、墨西哥、巴西、波兰、南非等2万多公里，英国、西班牙、瑞典、罗马利亚等1万多公里，4000公里以上的有澳大利亚、匈牙利、新西兰、奥地利、芬兰、智利、古巴、挪威、保加利亚、比利时、巴基斯坦、土耳其、朝鲜、印度尼西亚、伊朗、埃及等。分布在各洲的比例大约为：美洲368%，欧洲342%，亚洲175%，非洲75%，大洋洲40%。 【铁路的发展趋势】铁路作为陆上运输的主力军，在长达一个多世纪的时间里居于垄断地
13、位。但是自本世纪以来，随着汽车、航空和管道运输的迅速发展，铁路不断受到新的浪潮的冲击。为了适应社会和经济发展的需要，适应货主和旅客安全、准确、快速、方便、舒适的要求。各国铁路纷纷进行大规模的现代化技术改造，同时改革运输组织工作，积极采用高新技术，在重载、高速运输和信息技术方面取得了新的突破，再加之现代管理和优质服务以及铁路的区域联网、洲际联网，使铁路增添了新的活力，在陆上运输中仍继续发挥着骨干作用，在现代化运输方式中占着重要的地位。各国铁路客运发展的共同趋势是高速、大密度，扩编或采用双层客车。采用动车组和电力机车牵引旅客列车是实现客运高速化的重要条件。轻轨交通将倍受青睐，因为它是改善城市交通环
14、境、最富有生命力的一种交通工具；市郊铁路与地下铁道、轻轨铁路紧密合作，共线、共站，共同组成大城市的快速运输系统，这是各国解决人口密度较大地区客运繁忙的有效措施。在未来的铁路发展中，大城市快速运输系统将同全国铁路网连接，紧密配合，形成客运统一运输网。在货物运输方面，集中化、单元化和大宗货物运输重载化是各国铁路发展的共同趋势。重载单元列车是用同型车辆，固定编组、定点定线循环运转，首先用于煤炭运输，后来扩展到其他散装货物，对提高运能，减少燃油消耗，节省运营车、会让站、乘务人员等都有显著效果，经济上受益很大，如美国铁路货运量有60是由单元列车这种方式完成的。俄罗斯曾试验开行了重量为43407吨的超长重
15、载列车，列车由440辆车组成，全长65公里，由4台电力机车牵引，情景十分壮观。现代铁路的列车性能已趋于能源和维护费用的极限。旅客列车的速度受到安全的约束，货物列车的重量也已达到桥梁和线路的活载极限。铁路的软件革命即改进管理与控制，可使铁路的技术设备发挥更高效能。由电子计算机、光导纤维、数字技术构成的信息系统，将改变传统的通信、信号两个领域的关系。发展的趋势是以计算机联锁，取代目前的电气机械联锁。另外，自动排列进路，可使密集列车运行作业最优化，并使调度员摆脱人脑速度和能力的限制。在电气化铁路上，采用最高用电量控制技术，即在峰值时，可自动地暂时切断采暖等用电，以保证正常牵引用电。目前，日本及西欧各国大部分电气化铁路都采用了远动系统。这种系统的发展过程是：从有接点的继电系统，到无接点的半导体电子系统，直至电子计算机控制系统。在硬件方面，各国都在加强铁路机车车辆的技术改造。随着内燃机车代用燃料的出现，对传统内燃机车发动机重新优化已成必然，目前，大部分电力机车采用直流串励电动机，这种电机尽管有良好的牵引特性，但易发生空转。采用交流电力机车已是发展方向。对于货物车辆来说，除采用大型货车外，在降低货车自重，提高轴重或增加轴数等方面下工夫。对于客车来说，为了达到高速化的目的，重在发展轻型化车辆。转向
