中国高铁为何很少走平地,宁可斥巨资修高架桥?花得值吗?
中国是世界上高铁里程最长的国家,截至2022年底,已经达到了4.2万公里。而且中国的高铁技术也独步全球,时速可以达到350公里甚至更高。
但是,如果你坐过中国的高铁,你可能会发现一个有趣的现象:中国的高铁基本都是在高架桥上行驶,而日本和德国等其他国家的高铁轨道则大多建在平地上,使用高架桥的路段很少。
这是为什么呢?难道在地面上建设铁路不是更省钱吗?为什么中国要花费巨资修建高架桥呢?这钱花得值吗?
要想让高铁能够安全、快速地行驶,最关键的要素就是它的行驶路径要越直越好,必须减少轨道弯路和坡度的起伏。
这样可以降低列车的阻力和摩擦,提高列车的动力和效率,同时也可以减少列车的震动和噪音,提升乘客的舒适度和安全感。
因此,在设计高铁线路时,有一个专业名词叫做曲率半径,就是指轨道弯曲程度的大小。
曲率半径越大,轨道越直;曲率半径越小,轨道越弯。我国高铁修建的最小曲率半径为3500米,这比普通的铁轨要大得多。
但是,我国的地形非常复杂多变,有平原、丘陵、山地、盆地、沙漠、草原等各种地貌。
如果要在这些地形上修建直线或近似直线的铁路,就必须进行大量的土方工程,比如开挖、填埋、**等。
这样不仅会造成环境破坏和生态影响,还会增加工程难度和成本。而且,在一些地质条件不稳定或易受自然灾害影响的地区。
如冻土地区、沼泽地区、泥石流和洪水易发区等,在地面上修建铁路也会面临安全隐患和维护困难。
因此,使用高架桥就可以有效地解决这些问题。高架桥可以让线路变得更加笔直,避免了大量的弯道和坡度。
同时,高架桥也可以规避复杂地形和不利地质条件的影响,保证了轨道的稳定性和耐久性。
例如,在青藏铁路上,就有一段长达550公里的冻土高架桥,它可以防止冻土的融化和沉降,保证了列车的平稳行驶。
在京沪高铁上,就有一段长达164公里的高架桥,它可以避免了沿途的沼泽地、湖泊和河流的影响,保证了列车的高速行驶。
除了可以保证高铁的速度和稳定性,高架桥还有一个重要的优点,就是可以节约土地资源和保护生态环境。
我国是一个人口众多、耕地稀少、生态脆弱的国家。我国的人均耕地面积只有0.1公顷,是世界平均水平的40%,是美国的14%,是印度的50%。
因此,中央划出了18亿亩的耕地红线,要求不得随意占用或破坏耕地资源。而高铁的修建势必要占用一些耕地,如何把占用面积降低是设计人员需要考虑的一个重要问题。
使用高架桥就可以有效地减少对耕地的占用。因为高架桥只需要在一定间隔处设置桥墩,而不需要在整个路段上覆盖铁轨。
这样就可以让桥下的土地得以继续用于耕种或其他生活用途。坐高铁时我们会发现,很多路段的高架桥下都有菜地,地里的蔬菜长势不比其他田里的差。
而且,高架桥的设计都是经过精密计算的,其中一个重要的指标就是不能遮挡桥下土地的阳光。这样就可以保证桥下植物的光合作用和生长。
除了节约耕地资源,高架桥还可以保护生态环境和野生动物。在一些自然保护区或生物多样性丰富的地区,如果在地面上修建铁路,就会破坏原有的生态系统和动植物的栖息环境。
而使用高架桥就可以避免这种情况,让高铁能够**地穿越各种自然景观,为野生动物提供了一片未被打扰的栖息地。
例如,在京张高铁上,就有一段长达6.5公里的野生动物通道,它可以让野猪、狐狸、鹿等动物在桥下**穿行。
在牧区,高架桥也可以让牧民放牧时**可以从桥洞下通过,不会受到列车的影响。
虽然看起来修建高架桥比修建平地铁路要花费更多的钱,但实际上使用高架桥还可以降低建设成本和提高建设效率。
高架桥可以减少****和赔偿费用。在一些人口密集或房价昂贵的城市或乡村。
如果要在地面上修建铁路,就必须征用大量的土地和房屋,给当地居民带来不便和损失,同时也要支付高额的赔偿金。
而使用高架桥就可以避免这些问题,因为高架桥只占用很小的一部分土地,不会影响当地居民的生活和工作。
例如,在北京市,京沪高铁的高架桥占地面积只有平地铁路的1/10,节省了约10亿平方米的土地。
高架桥可以减少土方工程和材料消耗。在一些地形复杂或地质不稳定的地区,如果要在地面上修建铁路,就需要进行大量的土方工程,比如开挖、填埋、**等。
这样不仅会增加工程难度和风险,还会消耗大量的人力、物力和财力。而使用高架桥就可以简化这些工程,因为高架桥只需要在一定间隔处设置桥墩,而不需要对整个路段进行土方处理。
这样就可以节省大量的土方量和材料用量。例如,在京沪高铁上,使用高架桥比使用平地铁路节省了约2.5亿立方米的土方量和约100万吨的钢材。
高架桥可以提高建设效率和质量。在一些气候恶劣或自然灾害频发的地区,如果要在地面上修建铁路,就会受到季节、天气、水文等因素的影响。
导致工期延误和质量下降。而使用高架桥就可以避免这些影响,因为高架桥可以采用预制构件和现场组装的方式进行建设,不受环境条件的**。
这样就可以提高建设速度和质量。例如,在京沪高铁上,使用高架桥比使用平地铁路缩短了约2年的建设时间。
除了可以降低建设成本和提高建设效率,高架桥还可以增加运营收入和降低运营成本。
高架桥可以提高列车的运行速度和客运能力。由于高架桥可以保证线路的直线性和稳定性,列车可以以更高的速度行驶,从而缩短旅行时间和提高客流量。
例如,在京沪高铁上,使用高架桥后,列车的最高时速从300公里提升到350公里,从北京到上海的旅行时间从5小时缩短到4小时15分。
这样就可以吸引更多的乘客选择高铁出行,增加运营收入。
高架桥可以减少列车的能耗和维护费用。由于高架桥可以减少轨道弯道和坡度的起伏,列车可以以更平稳的方式行驶,从而降低能耗和摩擦。
例如,在京沪高铁上,使用高架桥后,列车的能耗从每百公里0.12吨标准煤降低到0.1吨标准煤,每年节省约20万吨标准煤的能源消耗。同时,高架桥也可以减少轨道和车辆的损耗和故障,降低维护费用。
例如,在京沪高铁上,使用高架桥后,轨道的寿命从30年延长到50年,车辆的故障率从每百万公里0.5次降低到0.2次。
使用高架桥不仅可以为我国的经济社会发展提供强大的动力和支撑,也可以为我国的科技创新和国际竞争力提供有力的证明和展示。
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