中国高铁与日本新干线技术比较

日本东京大学教授日本铁道技术协会副会长曾根悟

译/审校：轨道世界外文译者小组王飞等

本文简述了日本高速铁路发展缓慢但稳定推进情况，以及中国高速铁路快速发展情况，比较并分析了发展的路径，讨论了具体的系统构成。除此之外还简要介绍了与日本十分不同的欧洲铁路发展情况，比较中日两国高铁技术的优缺点，这将有助于改善世界铁路客运发展，并以改进两国各自系统的不足方面。

1.中日高铁发展简史

世界上第一条高速铁路（高铁）就是建于1964年的日本东海道新干线。这显然意味着日本不仅拥有悠久的高铁运营经验，而且在高铁上也拥有最多解决问题的经验，因为日本的高铁客流量远比欧洲其他国家更密集。

另一方面，中国在20世纪90年代末才开始了列车提速的内部研讨，并于1997年进行第一次最大速度超过140km/h的真正试跑，然而同时期的日本山阳新干线已经以300km/h运行。直至2003年前中国都是基于中国自身的认知和能力进行研究和发展，但进展缓慢而不能赶上国家经济快速增长的需求，于是中国政府决定转变基于自身内部的发展高铁的路径到引进发达国家技术上来。因此，基于以引进日本和德国的技术为主的战略计划和充足资源，随着中国铁路第六次提速，列车速度第一次大幅增加发生在2007年（其中CRH1、CRH2、CRH5和CRH3的技术和制造源国家，分别是德国、日本、意大利以及德国）。在这个时候，世界各地铁路人员才突然惊诧地意识到，中国高铁轨道线路长度超过了6000公里，这比包括其他任意国家包括日本、德国等都要长。

从2007年到2015年，仅八年之后，中国的线路长度超过16000公里，这比分别排在第二到第五位的西班牙（3400km）、日本（2800km）、法国（2100km）、德国（1800km）等所有国家加起来的总和还要长。

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2.中日高铁基础交通数据比较

为比较数据和理解差异，一些主要数据见表2所示。

3.中日高铁科技成就比较

3.1.概述

3.1.1.日本和中国的原始铁路技术

可以认为几乎所有关于高铁的技术都起源于日本，因为日本是世界高铁的先驱，但事实上并不是这样。当日本决定建造东京到大阪之间的新干线时，这仍然是一个双线电气化铁道，在东京附近和大阪附近四线，它已经接近其运输能力的极限，尽快增加两条或多条轨道是一个非常迫切的要求。日本国家铁路的大多数管理者打算沿着传统的窄轨铁路附近添加一条双线铁路。穿越人口稠密区在短短五年内在同一线路上实现增加两条铁路轨道非常困难的，因此建设一条拥有必要换乘的独立线路的可选方案是最可行的。19世纪末，在日本的第一条铁路开始运行后的三十年间，一些人曾非常希望通过更换窄轨使其变为标准轨距来改进日本国有铁路。日本国家铁路公司的主席石河信二属于这少数者之一，但是公司其他有影响力的人都不赞同这一想法。因严重的铁路交通事故而辞职的岛秀雄被石河信二任命为总工程师，他们一起极力主导用新双线标准轨铁路来代替传统线路。石河信二和岛秀雄耐心地说服了铁路公司内的其他高层领导，因此，新干线项目成功启动了。在这种情形下，新干线必须在开通时实现足够的交通承载力来应对老线路越来越多的乘客、规模越来越大的货物运输。因此，所有的建设和列车连同运营系统的研发都是稳妥的，不容许出现任何重大的失误。稳妥研发意味着没有太多创新，宁可车轴很重，不能快速移动，更加保证安全，和很小的可能在未来轨道设计中去提高列车速度。

3.1.2.日本列车原始设计：开发运行在较高速度维持稳定运营的轻型转向架

新干线列车是以小田急电铁自主创新的快速列车组为基础研发的，后者在1957年以108m长的车身、147t的空车重量在1067mm宽的窄轨上创造了145/km世界速度记录。新干线0系列的列车，相比而言较重，平均每辆车56t，25m长。为了避免质量的基本不增加，新干线列车选择了轮距为2.5m、轮径为0.91m的轮对，并且证明了有足够的稳定富余度跑到210km/h。日本国家铁路公司计划对为了每辆列车减少4t，实现15t的最大轴重，但是失败了。这主要是因为牵引设备质量需要足够的富余量，这就意味了16t的轴重能够刚好满足乘客满载。

3.1.3.日本列车原始设计：动力分散

基于当时的日本私有铁路标准，高性能动车组的设计，配备动力的车辆牵引系统拥有有8个牵引电动机，并由一个牵引控制器控制，这是一个自然而唯一的解决方案，而不是一些带动力的和不带动力的车辆（例如拖车）中的设计优化结果。在日本高铁取得成功后，英国和法国分别在1976年和1981年开始跟进，但是，他们的的类型不同集中牵引系统。直到上个世纪90年代，交流电动牵引系统出现，除日本外的很多铁路工程师意识到集中牵引系统要优于分散式牵引系统，牵引电机的维护量少和非动力轴的制动系统维护量大些。但是，在1992年日本的新干线，成功推出了世界上第一个带有交流可再生制动系统的高速动车组新干线300，如图1所示。在这一创新的动车组研发工作中（作者就是团队成员之一），揭露了一个非常重要的发现：一个拥有必要制动系统的非动力轴比有动力轴质量更大，这将会产生更多热量和更多的维护工作，因为从理论上说，制动系统会将动能转换到热能。因此，日本的新干线500系列列车从10M6T的形式改变成了16MT（0T），减少了空簧的和总的重量。这一重要的认知是在1994年于巴黎召开的铁路研究世界大会（WCRR）由作者提出来的。

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图1 日本新干线300系列世界首列采用再生制动的高速列车

3.1.4.中国设计理念

2003年，中国决定从发达国家引进高速动车组，其中不包括诸如法国TGV、德国ICE-1、意大利ETR-500动力集中式高速列车。这个明智而清晰的决定应该是建立在前文所述日本所取得的成果与中国在研发中华之星的困难之上。中华之星与长白山的分散动力不同，它是集中牵引式。所有引进的CRH1、CRH2、 CRH5，及CRH3都具有分布式牵引系统，但有两种不同类型：CRH2含驾驶室头车为拖车，其余的CRH1、CRH5、CRH3型，这些均是源于欧洲，驾驶室头车带有动力。

这个不同之处来自日本的研发经验和以下所提及的两个重要观点：其一是从电磁兼容（EMC）上看,驾驶室头车的前面转向架上驱动电机造成信号电路发生多次故障，从粘着上看也是一样。在雨天的情况下，由于是湿的，前转向架的轮子趋向滑动和滑离。与此不同的是，含驾驶室拖车与中间电机的结构并不需要复杂的粘着控制，如果制动未运用到前面的转向架，由于不会打滑，轮子可以用于可靠的速度和位置传感器。

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图2 日本国有铁路N700系列

运用车身倾斜控制列车可以以270km/h时速通过曲线半径2500m区段

目前，中国设计的高速列车CRH380型，就是上述提到的两种类型。CRH380A and AL 由含驾驶室拖车和带动力中间车构成而其余的CRH380B, C, 和 D h由含驾驶室带动力车和中间带动力车及拖车组成，带动力和不带动力的车数相同即4M4T或8M8T. 如果中国铁路要规范牵引系统，笔者强烈建议具有含驾驶室拖车及尽可能多的带动力车组合，因为这在经济上是可行的。即使运用复杂的、高性能的再粘着控制系统，在不利条件下微小打滑也不可避免，这就意味着所获得的速度和位置有许多错误。如果14M2T编组的CRH380AL的设计被认为与使用相同牵引电机的6M2T编组CRH380A 提供太多富余量，太贵，则12M4T的方案可能是解决建造成本最好的方案。但是运营成本更好的还是14M2T，因为它有好得多的制动性能。

3.2.中日高铁子系统成就比较

3.2.1.供电系统

在日本的原始技术中，其他国家还没有采用的有准连续供电系统，其采用了两个连续性接触网段和轨旁转换开关。该系统的动作原理如下：假设列车从A经由B到C运行，开关D保持关闭，直到整个列车进入B区。D关闭时，时间很短，一般为0.3秒，D打开后，开关E关闭。本系统利用两个内部相连的受电弓结合简单而较高的受流方式实现近乎完美的取电，因为不断加速及含再生制动的减速和稳定的电气连接，即使一个受电弓失去机械接触，也能稳定供电。

目前欧洲体系禁止并联两受电弓系统的使用，防止不同段的两个电源的使用造成短路。转换开关是由原来的气吹开关改进而来，然后改为真空开关，现在逐渐向半导体式发展。

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图3准连续供电系统

中国曾研究过使用一种准连续的电力系统，但现在已经放弃。这其中的原因应该是更容易采用欧洲型动车组和转换开关从真空断路器类型到半导体的改进还在过渡进程中。

3.2.2.电磁兼容性

在日本，基于过去经验教训，有很多特殊的设计，以避免电磁兼容问题。与上述提到的标准实践不同的是，采用八节编组的N700系列的九州和三洋新干线不是带含驾驶室拖车的6M2T，而是含驾驶室头车带有动力的8M0T，停在35‰较陡坡段有一半切除时能具备重新启动牵引条件。为了应对由于驱动电机的EMC问题，从电磁散发或抗扰的角度来看，位于前面的牵引电机和转向架、头车后部的转向架、其他车的转向架都与之前的是略有不同的设计。至于关注的粘着，前两个转向架加速和减速的力被挤压，而后面的和最后的车辆则输出全部力。

3.2.3.引入再生制动列车后相位平衡措施

作者接触到一个实践例子，在三相电网获取单相高压电需要调整相位平衡措施。从1964年东海道新干线开始，使用斯柯特接线牵引变压器，将三相交流转换为矩形双相交流。一个相位提供到上行轨道，另一个则提供到下行轨道。因此，在一般情况下平均方面，建立了一个更好的相位平衡，因为自上行和下行的列车之间平均电压基本上是平衡的。情况在两个方面发生了改变：在一个由吸流变压器（BT）输送系统到一个自耦变压器（AT）系统的转换方面，以及再生制动列车方面。

一个吸流变压器用来把在运行轨道上产生的返回电流输送到一个负极馈线上，这条馈线与接触网的导线有着相同的高度，从而与相邻电缆线产生的电子干扰消除了。这对避免电磁兼容来说是有利的，但在升压变压器区段受流存在缺点，即每当有列火车驶过吸流变压器区域时，吸流变压器的输出电压会被由受电弓产生的电弧打断。为了解决这个问题，由吸流变压器供电方式调整为自耦变压器供电方式，使得运行在变电所一个供电臂和另一个供电臂的上下行列车的能量均衡。

另一个这种情况下的重要改变是在1992年引入可再生制动列车。牵引变压器从三相到两相转换的原理是：当两相之一的功率和等于另一相功率和，三相是平衡的。在引入再生制动之前，最坏的情况是一个相位处于最大功率而另一个相位为零。在这种最糟的情况下，三相到两相的转换没有影响，三相的一个相位获取的总功率相同，但在引进再生制动之后，最坏的情况是正的在一边而负的在另外一边，在此情况下，三相到两相转换有一个负面的影响，这种情况比从三相的一个相位获取正或者负的电更为糟糕。

为了应对这一不利影响，连同网侧和列车侧的电压稳定器，在必要地方增设一个额外的铁路静止功率调节器（RPC）。一个RPC能把有效电能从一侧转换到另外一边，并且独立地吸收两侧必要的的再生电能。

从单纯技术角度来讲，铁路功率调节器有时可以看作是必要的，但从总体的系统整体设计的经济性来讲，它的设置是否合理还值得怀疑的。

3.2.4.车辆轻量化设计结果

轻量化车辆建造专有技术的掌握是日本目前最为先进的地方，主要有以下三个因素：

（1）道床和基建薄弱；

（2）许多私营列车运营商和车辆制造商；

（3）对于货运重载列车没有足够多的缓冲强度。

第二次世界大战后，大城市和郊区之间的交通需求迅速扩大，而其中大部分需求由JPRs的郊区线负担。因此，轻量化和高性能电动车组在20世纪50年代由JPRs发展了起来，成为新干线基础列车的一个院校，而另一个原型为JNR研发的交流电气化型。一些欧洲列车制造商认为日本的车辆质量小在撞击事故中没有足够的强度，还有一些制造商认为它没有足够的刚性来应对振动。

这些过去的批评在许多场合都被证明是错误的，一个典型的案例是2011年7月23日的温州动车事故：轻质铝合金车体的CRH2撞上坚硬的不锈钢车体的CRH1，在这种情况下，毁损比CRH1列车严重的多。后面的批评是一半是对的，一半是错误的，因为这是一个乘坐舒适性和节能性之间的设计平衡问题。CRH2的原型，东部新干线E2列车的轴重不足12吨，是日本权衡的结果，而CRH380A的轴重大体为15吨是中国权衡的结果。

3.2.5.机车信号ATC系统

虽然在更小型的城铁里，已有一些机车信号系统，但世界上第一个干线铁路自动控制系统（ATC）采用机车信号的是新干线，虽然已过去了半个多世纪，但它至今仍然是不完善的，这样的一个系统也没有最终版本。日本的ATC系统不是为了无人驾驶而准备的，而是为了让制动操作几乎自动化，可以让列车能以在低于30km/h的时速人工驾驶时停在指定位置。

然而法国高速列车（TGV）有不同设计理念，列车自动防护系统（ATP）应显示一个即将到来的线路情况，帮助司机驾驶操作，只有当司机没有反应时，系统才会自动进行驾驶干预。德国的设计理念和法国的相比有一点不同，但也没有相差太多。

中国已从欧洲和日本引进了几种信号系统，目前根据不同列车，不同系统在同一轨道上可共存。从驾驶员容易混淆的角度、更多维护量、系统冲突等方面来看，几种信号系统共存在一个轨道上是不可取的，。

为了在将来更好的解决这个问题，现在有许多潜在的解决方案，如按照地区、线路类别、速度范围和气候条件等对系统进行分类。中国解决方案的成果和进展引起了发达国家的高度重视，虽然目前还没有哪一个国家需要这样的解决方案。

3.2.6.日本落后的轨道和基建

新干线的缺陷往往体现在基础设施上，相邻线路之间4.2米（在东海道新干线的情况下）或4.3米（三洋新干线和所有此后建设的线路）的线间距太短，双线隧道断面64平方米过小，不支持反向的信号系统，这在世界上绝无仅有，并且在经停车站道岔的进、出站有时速不超过70km/h的速度限制。

东海道新干线基础设施落后是正常的，因为它是高铁建设的先驱，它无法向别人学习，以及因为在1959年建设初期，日本自身的经济力量不够强大。山阳新干线较小改造后，符合世界标准的深度改造始终没有实现。

与此相反，中国能选择来自世界各地的许多产品，并且传统的强大的重载线路，在适当的时候，可进一步改造实现高铁。一些日本基建专家从限速问题认为，应该禁用落后道岔的两个或多个移位电机来保持必要的可靠性，这被认为是道岔问题的主因。

4.其他发达国家的高铁技术

4.1.英国

1976年，英国成功开通第一条时速200km/h铁路。尽管高铁（HST）的成功使那些日本牵引工程师大为震惊，他们曾自信地认为需要很多动力轴来满足黏着限制，但由于这条高铁是非电气化线路，所以日本和其他许多国家忽视其影响或者并不重视。这项高铁技术只出口到澳大利亚XPT，所有其他重要高铁都是电气化线路。

4.2.法国和德国

在完成机车牵引列车进行200km/h运行实验后，只有少量列车在此线路上运行，而法国真正意义上的高铁运营始于1981年，德国始于1991年，分别是法国的法国高速列车（TGV）和德国的德国高速动车组1代(ICE-1)，两者都在首尾两端使用机车集中牵引的固定编组。在法国人眼里,法国TGV是学习了日本新干线很多技术并有很大改进的高速系统。这一成功，加之在常规运行前创下的一个380km/h的超高速度记录，在日本引起广泛关注，特别是关系到日本很多技术难题主要成因之一——受流。法国铁路专家了解了日本的供电难题后，想转而使用燃气轮机代替，它可以避免受流问题，但世界石油危机使得法国再次回到使用电力上来。TGV只设一个受电弓，置于车辆后部上方，通过使用车顶高压电缆供电给前面的机车头，来解决高速运行时的受流问题。经过严格的数量和受电弓位置测试，日本紧随采用了相同的方式并加以改进，其中电气连接处理与法国相似。结果表明最好的位置并不在总是有旋转气流的车头或车尾，而最好在整流气流的位置；并且受电弓的数量最好为两个，即使其中一个受电弓从接触网中掉线了，也能几乎一直保持实现电连接。由于欧洲供电部门和法规禁止两个或多个受电弓的运用，同样的受流系统就不能被欧洲采用。

4.3.法国技术与日本技术比较

法国技术与日本技术非常不同。这是自然的事情，因为法国学习了日本的经验，所以法国在许多方面超过日本，例如以下方面：

受流：平均间隔地放置很多单独的受电弓和尾端上方一个受电弓相比，后者可单独供应它自己所在的机车，并且通过车顶电缆为头车牵引装置供电。

列车自动防护系统：如上所述，给司机更多的自由。例如，在1981年，法国正常最高时速限制为260km/h，但实际可以提高到285km/h。

列车长度：在日本，1964年允许最大长度为300米，25米长的十二节列车编组；1970年为400米，由25米长的十六节列车编组，或者按要求由一对最大长度的一半即200米长的列车再编组（即两个200米长的列车重联在一起）。

适应不同需求的列车运行计划：日本按照最繁忙需求进行固定模式调度，当某天或某时间段需求较少时取消空闲多余的列车运行。与之相对应的是法国的列车基本运营调度计划，它是以最小需求时期来定，并可增加，如，两列车重联，在已发布的列车前增加列车运行。在日本，列车运营调度计划会在列车开行的前一个月做好，来保证预定座位的售卖，而法国只需要根据运营前两天的销售数据情况确定就可以。

由于法国TGV采用不同方法，可被认为是法国铁路的改善之处。下面的情形是日本认为没有被改进的地方：

集中牵引系统：减少维护工作量意味着数量更少的高功率牵引电机，维护工作越多，所需无动力车轴越多。在日本的实际运营中，，为尽力避免额外的质量和火灾的可能性导致的制动摩擦会增加维修工作。

铰接式转向架的配置：乘客脚下的无噪声转向架而较小的总质量与数量较少但大得多的轴重比较。日本的轨道比法国差，它优先考虑的是减少最大轴重。

空气悬挂：法国人解释说，相对于通勤列车满载与自重之比很大，而TGV满载与自重之比小，TGV不需要变量参数悬挂。

4.4.近年法国技术与日本技术的比较

距法国TGV最初于1981面世，已经35年过去了。上述提到的大部分差异，世界各地的铁路工程师已经有了判断。

受流一度曾是新干线的严重问题；法国TGV摆脱了不时发生的受流问题，但后来日本工程师也做了进一步改善，即，如上所述的并联的受电弓受流系统。

ATP：彼此基本原则仍然不同，但日本ATC系统已经进行了提高完善，以此保证乘坐舒适性和准点运行；法国需要训练有素、经验丰富的司机而日本所有司机都满足。

动车组长度：东海道新干线是非常特殊的新干线，其最大运输能力还不足以满足最大的交通需求。为此，JR东海中部铁路公司，东海道新干线的运营商，不希望建造除16列编组以外的，也不希望设备改善后客运能力下降。但所有其他运营商，如JR East，Tohoku（东北）、Joetsu（上越），、和Hokuriku（北陆新干线）运营商、JR West，山阳新干线和部分北陆新干线运营商，以及JR Kyushu，九州新干线运营商，都有着不同的编组以满足不同需求。由最大长度半长组成的重联动车组连接在一起的方案，目前在日本没有被广泛采用，是由于在火灾情况下疏散乘客有困难。在日本，火灾逃生的方向认为必须是两个方向，向前和向后都可以。这是为了实现乘客疏散，乘客须能够穿过连接着的车厢；但要在新干线高流线型的车头释放旋梯并不可行。中国在实际中分布建造由8车的CRH380A和16车组成的CRH380AL车型,这似乎是从原来的TGV的实践中学来的。JR West也曾经这样做过，但近年来两列8节车的重联已不再运用。

分散式动力：当直流牵引电机使用时，在分布式与集中式牵引系统之间有过激烈的争论，但是一当交流牵引电机出现，因其非常轻便且几乎没有维护工作，而且基本上都在使用，除了法国某些地方，其他地方仍然认为分布式牵引具有无可比拟的优越性。

空气悬挂：在不只是在理论上且实际上空气悬挂优越性证实以后，TGV也将引入了空气悬挂以改善乘坐舒适性。

铰接：1957年制造的OER（Odakyu Electric Railway ）超特快（SE）列车，为新干线的0系提供过很多的技术思路、部件和实践，也是铰接式构成。日本国有铁路（Japanese National Railways）和JR East对比并曾还实际建造过铰接车，结果是既不多优越也不逊色。

5.中国技术起源

仅引进分布式牵引：显然它和日本是一样的，但原因是完全不同的。日本引进该系统作为唯一可行的高可靠性的速度解决方案，该方案1976年被英国HST否决、1981年被法国TGV否决、1991年被德国ICE-1也否决。日本无法向欧洲铁路工程师说服分散式动力系统的优越性，直到上世纪90年代，牵引电机由直流电机向交流电机转换，需要整流器维护，而交流电机质量小，无需维护。中国决定采用是在2003年，这被认为是聪明之举，因为当时不少人仍相信TGV是世界上最好的。中国的决定应该是基于2003年以前的经验基础上的，当时新产品研发也没有许可，而眼光敏锐的负责人评估了许多论文甚至包括作者的。

几种不同系统并存：这是因为日本和欧洲的技术同时使用造成的。这有两种作用，有利与不利：前者有利是可以从中国的经验来评判；后者不利就是系统变得复杂和造价高，有时甚至因为各系统间的干扰难以维持安全。在许多子系统中，供电/受流和信号系统是极其重要的。日本采用的供电/受流是有优越性的，不间断取电使得可连续供电、再生制动经过不同相区，也能直接从主变压器获得备用电力，而不是通过一个庞大、昂贵、笨重的带AC-DC-AC转换器的蓄电池来备用，这是对于16.7Hz接触网必须的吗，但50Hz或60Hz接触网并不需要。

无论是车载还是轨旁，如果一条线上的列车使用不同的信号系统或是相同动车组经过不同信号系统的区间，系统将变得复杂。除了昂贵的建造，不同系统有时会彼此干扰；用初级的方式想要根除系统间的干扰几乎是不可能的，因为系统A设计者不了解系统B，反之亦然。

在不久的将来，中国必须尽可能通过统一或分离系统的方式来解决这些问题：无论哪种方式都有优缺点；全国性的统一往往导致进一步改进步伐停止，而分离系统会限制必要的跨区运行或联网运营。

狭义认识上的中国起源：真正高速动车组的流体动力设计被认为是这一类的

典型例子（图4）。世界上第一个建造高铁的日本，它的隧道直径小，相邻轨道线间距也小。为了应对恶劣条件，日本高速列车具有长而且奇怪的(车头)前造型。

给世界范围高铁出力，中国工程师有必要给出一组功最大速度所需功能的最优或接近最优化的参数。虽然高速动车组的基本尺寸3.4米宽，1.3米高不是最优的解决方案，但由于日本和中国间的历史联系，这在日本新干线还是很常见的。在其他亚洲国家，交通需求量没有在中国或在日本那么高，这些国家可能在最优尺寸以及在编组数量上都需要更多的设计。

中国高铁与日本新干线技术比较

图4 中国高铁CRH380A；基于新干线500系(车头形状)、E2(牵引系统)、ICE3(前面的驾驶室)，中国铁路设计师进行了全面提升改进。

中国高铁与日本新干线技术比较

图5 东日本的E5

E6借助车身倾斜控制列车可以实现目前最大320km/h时速通过曲线半径4000m区段

6.日本技术和中国技术的进一步讨论

6.1.最佳的动力车与非动力车数量之比及制动系统的设计

日本确立了一种固定编组动力车的最佳设计；如果车辆编组构成足够多，比如10到16辆，所有中间车辆应该是带动力的，而两端的车为非动力的。有时这被认为是提供了过剩功率，过于浪费，但它实际上并不是如此。这意味着即使仅利用过剩功率用于制动，这也比产生摩擦或任何其他类型的动能转化为热能的刹车都要好。降低电流以利用已安装的过剩功率很容易，所以变电所并没有太多的负担，而且有很大的可能性降低车轮在加速中打滑的概率。

对于一个较短的列车编组而言如6节或8节编组，在一些严峻的情况下，如一个牵引单元已切除并处于较陡坡段上，为了不使车轮打滑，所有车轴应具备动力并降低牵引力，否则会导致头车列车速度及位置检测方面明显误差。此外，应特别注意不要造成电磁兼容问题，如在节3.2.2所提到的。

与日本的做法截然不同的是，由ICE-1和ICE-2集中式列车组演变的德国ICE-3列车，为了达到法国高铁线LGV最大轴重不超过17吨的目标，基于欧洲机车技术，形成了带动力含驾驶室头车、中间带动力车和拖车组成的编组。研发CRH380B和CRH380BL过程中，由于带动力的头车的辐射(干扰)，中国高铁工程师遇到了电磁兼容问题。

6.2.安全可靠的设计与运营

从高速动车组的设计来看，最重要的因素是安全、可靠和高性能的制动系统。虽然最终的制动性能必须通过机械制动保证，但考虑到各种电气系统复杂多样的故障，常用制动和紧急制动都应依赖于可再生模式下的电制动，这样不会产生大量的热量。如果一些电气子系统不可靠，如供电中断相当长的时间，或是在靠近供电区边界较长的区域，电制动会通过电阻制动来辅助，并产生大量的热。

从列车运营角度看，日本于列车运营期间的实践，已经在列车运行时间、黏着、温度升高、列车间隔、供电电压波动等领域建立起了足够优势，可以说在14M2T列车组而不是12M4T列车组方面，功率富余和安全上都做得非常好。与欧洲的列车运营相比，日本工程师对他们列车运营的安全可靠性更有信心，这是因为通过从变电站获得过剩电流几乎没有任何的负效应；从接触网上的电流导入更容易实现。因此，当由七个单位组成的整体中的任一组(2M)被切除，其余六个组仍然可以在正常模式下运行列车，而并非在紧缺模式下运行。

6.3.列车自动防护系统（ATP）设计

关于司机们的职责，新干线和法国TGV的设计理念彼此是不同的。早期，法国TGV由于减速、能耗和某些情况下列车平均速度，有更好的乘坐舒适性。通过几个阶段的进步，新干线ATP，称ATC，发展到今天的连续式数字型ATC，并非而非阶梯式的，制动的可靠依赖于动车组性能。但作者和其他一些铁路工程师并不认为这是防护系统的最终版本。原因如下：作为一种防护装置，因为即使在最恶劣的情况下，可应用的制动性能应该是非常低的，如大雪覆盖轨道，列车也必须防止撞毁；在正常情况下，人工驾驶时间明显少于ATC自动驾驶。实际中，在2014年2月的一个雪天，东京某线列车采用高性能连续式控制的ATC，使用相同的设计理念，只是一个设备细节上不同于新干线的ATC，其最终也与前行列车发生了碰撞。

7.日本铁路和中国铁路的特点

在众多有高铁的国家之中，就日本几乎没有中速铁路：新干线网络2769公里，时速达260km/h或更高速度，众多运营公司的传统线路共计24900公里，其最高速度不超过130km/h；仅有两家公司运营的70公里长的线路最高速度在130km/h到260km/h之间，一个是160km/h的京成电铁，另一个是北海道州和北海道之间的140km/h的青函地下隧道段线。

日本铁路最重要的社会角色之一就是市郊通勤交通。几乎所有在东京大都会的通勤交通，都在约50公里半径、总人口约达260万的地方，它由轨道交通构成，并结合了家与火车站之间的其他交通方式，如巴士、自行车或私家车，它通过临停接驳模式，而不是泊车换乘模式。东京高密集人口和有效的经济运转能持续保持，得益于这高密度的铁路交通。

相反，中国有许多中速铁路，但没有高效的市郊铁路。如果从外部原因看，这是非常奇怪的，这两个国家都有许多的大城市，适合通过高铁或中速铁路连接，并且一些大城市诸如北京、上海、重庆等在市郊有大量的人口，可通过有效的市郊铁路来连接。中国城市地区铁路的一些线路是地下铁路，但实际上在郊区的铁路，线路大多是与国铁网络相独立高架线路，车站位置、站间距、列车调度模式都并不是那么有效率。在世界上大城市的市郊铁路网中，如在德国、奥地利、讲德语的瑞士地区、PER(法国类似的线路，市郊快线)，都比中国城市网络要好，但还是不如由JPRs（日本私有铁路）和JRs（日本国铁）联合运营的铁路，以及地方铁路也是如此。

8.日本和中国高铁保持重要联系

在前面章节的分析中显示，在相似社会条件和经济活动下，以及基于现代铁路技术，高铁、中高速线和市郊线线的现状彼此大不相同。

在高铁领域，如果我们把日本的经验和相关具有高可靠、安全性部件的专有技术，以及中国高效建设、制造的能力和快速发展结合起来，其成果将会为世界各地的高铁带来莫大的贡献。

在日本，几乎没有任何现有的中速线路是被合理社会化运用的。山形和秋田新干线列车能在新干线轨道上快速运行，而传统线路虽然已经从窄轨改造为了标准轨，但是因为平交道口和一些其他技术原因带来的安全性问题，运行在其上时只允许速度不超过130km/h。在中国建立的实际专有技术，将有助于日本将有需求的传统线路改造为中速铁路。

地方政府经营的中国市郊铁路，在许多方面与中国国铁线路不同。在日本，1960年后，民营铁路与地方政府铁路（涵盖地下铁路)和国家铁路开始相互谈判在大东京地区互通运营的问题，并最终达成了互通运营协议。这是一个非常大的成功，专业的民营铁路列车运营在日本的卫星城市逐渐盛行起来。涉及专业的重要点包括建造可步行到达的车站，如何结合快速、限停与在每站停车的慢速列车，以及如何在各主要车站组织跨站台换乘。在如果中国能采用这种方式，考虑进出入时间，那么家与工作地点的旅行时间将能够大大地缩短。

9.结论

日本和中国都有各自的优点和不足之处。在这样的情况下，结合彼此优势，一个国家同其他国家的人一起努力才将会为铁路行业以及在高铁、中速铁路、市郊铁路各领域的乘客带来巨大的好处。如果这些重要领域实现了最佳联合，那么两国的事实上的标准，可帮助于世界其他地区的客运铁路服务。

素材来源：轨道世界外文译者小组《浙江大学学报(英文版)》