铁路

铁路是行驶通道或轨道的一种，由钢轨构成，早先是由木制，但现在通常为钢制，通常由钢轨首尾相接铺成两条线，构成供车辆行驶的永久性道路；按这样形式铺设两条或多条轨道的路。^[3]

第一条铁路1825年诞生在欧洲。1964年日本高速铁路问世，铁路发展开始出现新的曙光。^[2]法国于1971年始建高速铁路，至今TGV高速列车通行范围已覆盖60%国土。^[2]1983年，京秦铁路通车，这是中国新建的第一条双线电气化铁路。^[4]英国的“欧洲之星”于1994年5月6日举行通车典礼，穿越英吉利海峡，最高时速达300公里，由20节车厢组成，长达400米。2007年11月14日，位于伦敦市中心的圣潘克拉斯国际车站启用，成为“欧洲之星”开往法国等国的英国始发、终到站。2011年6月30日，京沪铁路开始正式运营。2017年9月21日，"复兴号"率先在京沪高铁实现350公里时速运营。中国将成为世界上商业运营速度最高的国家。2018年9月23日，广深港高铁香港段正式通车，标志着中国高铁技术达到世界顶尖水平。

铁路系统分为：车务段、客运段、工务段、机务段、车辆段、电务段、供电段、通信段。^[5]根据基础设施设计速度的标准，铁路可分为高速铁路（250km/h以上）、快速铁路（200km/h左右）和普速铁路（160km/h以内），简称高铁、快铁和普铁。其中快铁和普铁在某些国家地区里又称中速铁路和常速铁路。^[1]2020年，由欧盟地平线2020计划资助的5GRAIL项目正式启动。旨在通过开发和测试用于轨旁基础设施和车载设备的未来铁路移动通信系统（FRMCS）原型，验证首个FRMCS规范。^[6]

铁路具有运量大、能耗低、污染小、安全性强、用地省等优点，被誉为“绿色交通工具”，是比较理想的一种运输方式。铁路作为国民经济的重要基础设施，与其它运输方式一起，为经济发展、社会进步、提高人们生活质量作出了贡献。^[7]

1825年9月27日，世界上第一条铁路在英国诞生，斯蒂芬森制造的“运动号”蒸汽机车行驶在铁轨上。^[8]  

1865年，外国人在北京铺了500米铁轨，被“骇为妖物”。^[8]  

1876年，英商擅自在上海建造吴淞铁路（河南路苏州河北岸至吴淞镇），次年清政府化重金赎回又全拆了。^[8]

1881年，李鸿章修建第一条自建铁路——唐胥线（唐山—胥各庄），筑好路基满清政府不准铺轨，唯恐蒸汽机车隆隆震动之声惊扰“东陵神灵”。李鸿章退而求其次——铺轨后不行机车，终于“皇天开恩”，允许铺轨后用骡马拉着煤车在铁路上行走。^[8]

1895年甲午战败，清政府始悟“铁路为首要之务”。1896年，开建京沪铁路第一段津京段（其他二段为津浦段、沪宁段，1912年京沪线完工，却被长江阻隔。1968年南京长江大桥通车，全线真正贯通）。^[8]

1881年至新中国成立之前，中国铁路总长21949公里，年均修建322公里（其中1881～1911年，清末30年修建2992公里）。^[8]

铁路诞生后的第一个百年，因速度的绝对优势，至1920年全球总长迅速发展为127万公里。第二个百年却因航空业和高速公路的兴起，铁路运输量被严重分流，甚至有的铁路段被拆除，至今总长约130万公里。^[2]

1964年日本高速铁路问世，铁路发展开始出现新的曙光。日本战后经济复兴，但连接京滨、名古屋、阪神三大经济圈的东海道干线运能已近极限。东海道干线建成后每天往返60列，日均客运量6万人次，促进了经济振兴。其运量增长与日本国内生产总值增长基本同步，通车第四年日本成为全球第三大经济体，新干线因而与富士山、樱花齐名。^[2]

法国于1971年始建高速铁路，至今TGV高速列车通行范围已覆盖60%国土。德国于1982年实施高速铁路计划，1985年试用ICE新车。^[2]

1983年，京秦铁路通车，这是中国新建的第一条双线电气化铁路。1992年，大秦铁路全线贯通，这是中国第一条重载列车线路；第一条实现微机化调度集中系统线路；第一条采用全线光纤通信系统的线路。^[4]英国的“欧洲之星”于1994年5月6日举行通车典礼，穿越英吉利海峡，最高时速达300公里，由20节车厢组成，长达400米。^[2]

2003年10月12日，秦沈铁路作为中国第一条客运专线铁路正式投入运行，设计时速为每小时200千米，最高时速为300千米。^[4]2006年7月1日，青藏铁路顺利实现了全面通车，全长1956公里，是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。^[4]

2007年11月14日，位于伦敦市中心的圣潘克拉斯国际车站启用，成为“欧洲之星”开往法国等国的英国始发、终到站。英国“欧洲之星”客运公司与法、比、德、荷、奥及瑞士的铁路公司签署协议，决定组建欧洲铁路联盟，类似于航空运输业的星空联盟、寰宇一家和天合联盟，为各国旅客提供统一的列车时间表，发售各款通用车票，联合与航空业竞争。2007年6月20日，法德高速铁路正式开通，标志着筹划多年的泛欧高铁网络逐渐成形。据统计，未来10年内欧洲9个拥有高速铁路的国家将投入2000亿美元，使总长5000公里的铁路线延长至1.5万公里；拥有欧洲最大高铁网的法国，在2020年之前从1900公里发展到4000公里。^[2]

2008年8月1日，京津城际高铁开通运营，这是中国第一条具有完全自主知识产权的高速铁路。2009年12月26日，武广高速铁路开通运营，这是世界上一次建成运营里程最长的时速350千米高铁。2011年6月30日，京沪铁路开始正式运营。2017年9月21日，"复兴号"率先在京沪高铁实现350公里时速运营。中国将成为世界上商业运营速度最高的国家。2018年9月23日，广深港高铁香港段正式通车，标志着中国高铁技术达到世界顶尖水平。^[4]

在中长运输方面，高速铁路较航空客运有诸多明显优势：一是运送能力大；二是旅途全程时间短（节省往返机场、候机时间），如“欧洲之星”自伦敦至巴黎只需2小时15分钟，已占据两国首都之间70%的客运市场；三是舒适、便捷、安全性好；四是受气候变化影响小，准点率高；五是人公里能耗低，对环境影响小。^[2]

2020年11月1日，由欧盟地平线2020计划资助的5GRAIL项目正式启动。该项目为期30个月，项目预算为1300万欧元，共包含8个工作包，旨在通过开发和测试用于轨旁基础设施和车载设备的未来铁路移动通信系统（FRMCS）原型，验证首个FRMCS规范。^[6]

截至2021年底，中国铁路营业里程从新中国成立初期的2.1万公里增长到超过15万公里，高铁营业里程从零起步增长到超过4万公里，“四纵四横”高铁网全面建成，“八纵八横”高铁网加密成型。^[9]

1949年新中国成立之初，全国仅有2.1万公里铁路。从新中国成立到1978年，铁路营业里程由2.1万公里增长到5.2万公里，中国铁路网初步形成，铁路成为国民经济大动脉。^[9]

1978年12月，党的十一届三中全会作出了把党和国家重心转移到经济建设上来、实行改革开放的历史性决策。到2012年底，铁路营业里程由改革开放初期的5.2万公里增长到9.8万公里。铁路网功能逐渐完善，服务质量不断提高，铁路运力紧张与人民群众出行需求旺盛的矛盾逐步缓解。^[9]

伴随哈大、合福、南广、西成、兰新、贵广、成渝、宝兰、银西、沪苏通、合杭、郑太、京张、京雄等高速铁路的开通运营，京广、东南沿海、海南环岛、沪昆、云桂、京哈、连乌等长大高铁通道全线贯通，中国逐步形成以“四纵四横”为主骨架，并向“八纵八横”加速延展的发达的高铁网。长三角、珠三角、京津冀三大城市群高铁连片成网，东部、中部、西部和东北四大板块高铁互联互通。^[9]

在高铁网快速延展、加密成型的同时，世界上一次性建成并开通运营里程最长的重载铁路——浩吉铁路建成通车。世纪性战略工程——川藏铁路雅安至林芝段开工建设。新的进出疆大通道格尔木至库尔勒铁路投入运营。富民兴藏的新天路、高原电气化铁路——拉萨至林芝铁路投入运营。^[9]

日本铁路网由JRs线路和其他轨道交通方式线路（包括大型民铁、东京地铁、地方交通、公营）组成，其中JRs线路主要是横跨全国的干线铁路，后者则主要为城市或市郊轨道交通线路。截至2011年3月，日本铁路营业里程为27642.8公里，其中JRs线路20142.1公里，占总里程的72.9%。从路网质量来看，2010年日本铁路的电气化率为61.8%（JRs为55.9%），复线率为32.9%（JRs为38.2%）。

截至2011年7月1日，日本提供铁路（包括干线铁路、城轨地铁等）客货运输服务的企业有205家，其中客运公司193家、货运公司12家，客运公司中以原日本国铁民营化改革后成立的6家JR客运公司为主，货运主要是JR货运公司。

客运方面，2011年度日本铁路客运量为226.32亿人，其中JRs完成88.37亿人，其他铁路完成137.95亿人，分别占39.0%和61.0%；旅客周转量为3950.67亿人公里，其中JRs完成2469.37亿人公里，其他铁路完成1481.30亿人公里，分别占62.5%和37.5%。虽然JRs完成的客运量比重小于其他铁路，但由于运距较长，旅客周转量占总周转量的比重还是远远大于其他铁路。同年，新干线客运量达3.07亿人，旅客周转量为814.20亿人公里，分别占JRs铁路客运量和旅客周转量的3.5%和33.0%。

货运方面，2011年度日本铁路货运量为3988.6万吨，货物周转量为199.98亿吨公里，分别比上年度减少8.6%和2.4%。JR货运公司完成的货运量和货物周转量所占比重分别为70.5%和99.2%（2010年）。

1.铁路线路^[10]

2.沿线车站^[10]

3.铁路机车^[10]

4.铁路车辆^[10]

5.铁路供电设备^[10]

6.铁路机车车辆修理整备设备^[10]

7.铁路通信信号设备^[10]

国有铁路：铁道部投资建设和管理的铁路，包括组建有内部综合性支线管理机构的铁路。^[11]

合资铁路：铁道部与其他部委、地方政府、企业或其他投资者合资建设和经营的铁路，包括规范改制的铁路支线有限责任公司或股份有限公司（简称规范改制公司）。^[11]

地方铁路：地方人民政府投资建设和管理的铁路。^[11]

特别繁忙干线：在国家重要的交通运输大通道担当客货运主力，在路网中起极重要的骨干作用且客、货行车量达到或超过100对的线路。^[11]

繁忙干线：连接经济发达地区或经济大区，在路网中起重要的骨干作用且客、货行车量达到或超过60对的线路。^[11]

干线：连接大中城市，在路网中起骨干作用且客、货行车量达到或超过15对的线路。^[11]

支线：连接中小城市，在路网中起联络作用或为地区交通运输服务，或客、货行车量不超过15对的线路。^[11]

新线：指未交付运营部门的工程临管线路。^[11]

高速铁路：列车最高运行速度大于200km/h的铁路。^[11]

快速铁路：列车最高运行速度超过120km/h但不超过200km/h的铁路，其中以客运为主的线路不低于160km/h。^[11]

城际铁路：指长度在500km以下，客货运输繁忙、相邻两大城市间的铁路。^[11]

车务段，负责车站范围内列车的操作控制、指挥和调度，管理车站的客货运输业务，负责车站范围内列车的操作控制、指挥和调度。经常坐车的客运车站，属于车务段管辖范围。^[5]

客运段，负责旅客列车工作人员的管理，做好旅客列车服务（包括乘员和餐饮服务）。除车站工作人员外，上车后联系最多的客运段工作人员、售票员和列车长属于客运段工作人员。^[5]

工务段，负责铁路线路、桥梁和隧道设备的维护和维修，包括桥梁、隧道、涵洞、路基、铁路、道岔、轨枕等。此外，我们经常遇到的铁路道口也属于工务段的管理。^[5]

机务段，主要负责铁路机车（俗称“火车头”）的使用、综合准备、全面维修（一般为中修、分段检修），简单地说是“开动列车”和“修理机车”，机务段一般位于重要的铁路枢纽城市或重要的货运编组站附近。^[5]

车辆段，主要负责列车车辆（不包括火车头）的操作、准备、保养及其他工作。该车场亦通常分为货车车厂、巴士车厂及电动车组，负责综合使用货车、巴士车辆及动车组，以及整备车体及整体维修车体。^[5]

电务段，负责运行中的地面信号、机车信号和道岔的管理和维护。一般来说，它是负责铁路“交通灯”的单位。电力服务部门的职责是维护信号设备，正常显示信号，维护开关机和开关，使开关正常运转，并确保列车正常运行。^[5]

供电段，负责铁路运输信号的供电、电气化铁路的牵引供电、铁路地区的供电、电力设备的维护和保养等。供电部分的功能与地方电力系统大致相同。^[5]

通信段，主要负责其管辖范围内各种通信设施的日常维护，利用有线通信、无线通信、光纤通信等技术和设备，在铁路运输生产和建设过程中进行各种信息的传输和交换。^[5]

以中国为例。

高铁项目。^[2]

雅万高铁项目。^[35]

5G专网铁路港口项目。^[36]

铁路5G服务项目。^[37]

为了铁路大提速，国家投入巨额经费，组织了50余项重大科研攻关，反复论证，其中用于第六次提速的费用260亿元，掌握了200公里及以上提速改造的成套技术。铁道部对提速线路进行彻底改造和加强，铺设无缝钢轨（沪宁线全段无一接缝），钢轨全部使用60千克重轨，轨枕更换为最新的三型轨枕，道砟更换为一级道砟，改造信号系统，采用世界最先进的安控系统，组织开展大规模的新技术新知识培训，全方位整治提速区段沿线治安环境等。^[8]

提速成功还有赖于牵引技术革命。解放前中国蒸汽机车依赖国外进口，1952年，四方机车车辆厂仿制成功中国第一台“解放”型蒸汽机车。当时蒸汽机车时速一般五六十公里。20世纪80年代，国产“东风型”内燃机车时速可达90公里，90年代京沪线上“东风型”内燃机车允许时速120公里。2004年，京沪直达列车用上最先进的东风11G型准高速内燃机车，最高时速可达180公里。2006年起，京沪线实行电气化改造，电力机车功率大，加速性能好，车速更快。第六次大提速的亮点就是CRH（中国铁路高速ChinaRailwayHighspeed）“和谐号”高速动车组的投入运行。现在开工建设的京沪高铁，就是向电力牵引时代的最快进行挑战。^[8]

中国6次提速引起世界注目：在提速区段既开行时速200公里及以上的动车组，又开行900米长、5500吨重载的货物列车和双层集装箱列车，这是世界铁路首创；在繁忙干线客货混行、行车密度很大的情况下，密集开行时速200公里及以上的动车组列车，这种运输组织方式，世界铁路独有；一次提速到200公里及以上的线路里程总量、最高时速值等，亦居世界铁路前列。^[8]

在既有铁路线已提到200公里及以上时速后，如继续大面积提速，投入更大，并不经济，不如新建客运专线。铁路时速100～120公里称常速，120～160公里为中速，160～200公里为快速或准高速，200～400公里为高速，400公里以上为特高速。但随着技术进步，高速的水平也随之提高。1985年，联合国欧洲经济委员会在日内瓦签署的国际铁路干线协议规定：新建客运列车专用型高速铁路时速为300公里，新建客货列车混用型高速铁路时速为250公里。中国铁路发展趋向之一，是将既有线120公里以上时速提高到160公里以上，即中速提升到快速，扩大快速、高速铁路的覆盖面；扩大西部铁路网规模，完善东北、西北、西南地区铁路通道，强化中东部路网系统结构；规划建设新线由1.6万公里调整为4.1万公里，铁路网覆盖全国20万人口以上城镇，特别为老、少、边、穷地区的资源开发、环境保护和劳动力转移，以及脱贫致富提供基础条件。至2020年，铁路复线率和电气化率分别达到50%和60%以上。^[8]

铁路根据运输对象（旅客和货物）的不同，可分为客货共线铁路、客运专线铁路和货运专线铁路。除了必要的技术作业车辆之外，客货共线混跑旅客列车和货物列车，客运铁路只跑旅客列车，货运铁路只跑货物列车。^[1]

高速铁路（高铁级线路）、城际铁路和城市轨道交通属于客运专线，重载铁路属于货运专线。^[1]

根据基础设施设计速度的标准，铁路可分为高速铁路（250km/h以上）、快速铁路（200km/h左右）和普速铁路（160km/h以内），简称高铁、快铁和普铁。其中快铁和普铁在某些国家地区里又称中速铁路和常速铁路。^[1]

1、轨道形式：常规铁路、单轨铁路（分跨座式和悬挂式）、磁悬浮轨道（分跨座式和沟槽式）、轻便铁路。^[1]

2、轨道结构：有砟铁路、无砟铁路，有缝铁路、无缝铁路（轨道的砟和缝两者性质互不影响）。^[1]

3、轨道间距：宽轨铁路、标轨铁路（标准轨道）、窄轨铁路（分米轨和寸轨）。^[1]

4、轨道数量：单线铁路、双线铁路（复线铁路）、多线铁路（三条以上数量平行轨道的线路）。^[1]

5、轨道重量：重轨、轻轨（不是城市轨道交通中的轻轨），重轨和轻轨两者当中各又细分多种不同数据规格。^[1]

6、轨道设备：电气化铁路和非电气化铁路，非电气化铁路不能跑纯电力机车，但可跑电力内燃混合动力机车。^[1]

7、轨道位置：高架铁路、地面铁路和地下铁路（不是城市轨道交通中的地铁）。^[1]

该系统实现列车运行计划自动调整。针对列车大面积晚点时影响因素复杂、人工调整慢等问题，综合考虑股道占用等线路资源和时刻变化等约束条件，建立多目标列车运行计划实时动态调整模型，利用智能算法提高应急处置效率。^[39]

增强进路和命令卡控能力。针对列车运行进路、调度命令和动车组作业卡控范围不完整的问题，通过扩展安全卡控范围增加发车进路无线预告、场间进路自动办理、行车作业完整性检查等功能，进一步提高进路办理和调度命令的安全自动卡控效率。^[39]

共享行车、客票、电调、灾害监测信息。针对各信息系统相对独立，行车过程中信息交互较少，遇到突发事件处理效率受影响等问题，搭建统一的行车信息数据平台，通过扩展外部接口共享行车调度指挥作业信息，进一步提高行车组织的效率和安全。^[39]

健全行车调度综合仿真手段。针对原有模拟仿真系统难以反映现场真实情况的问题，对行车调度典型场景进行建模，增加联锁、列控等系统实际逻辑功能，实现行车调度全过程综合仿真，为作业人员提供“实训”条件，进一步提高调度指挥应急处置能力。^[39]

实现列车自动驾驶ATO功能应用。通过扩充接口实现列车运行计划上车，ATO据此规划区间运行时分，必要时调整驾驶策略；CTC利用列车反馈的停稳停准信息实现更精确列车报点，并为行车指挥人员提供站台门状态信息。^[39]

智能高铁调度集中系统面向世界最大的高铁网络，提升了调度指挥的智能化水平和运输效率，总体技术安全可靠、自主可控。研究成果已获得发明专利4项，在京张高铁、京沈高铁得到应用。^[39]

当列车在钢轨上运行时，几十到一百平方毫米的轮轨接触面会产生多种方向、不同大小的应力，并承担数吨重的荷载。随着车轮在钢轨上不断滚动或滑动，荷载不断变化，可能导致轮轨材料的磨损、起泡撕裂甚至折断，进而引起或加剧车辆的噪声、振动、颠簸，影响乘坐舒适感，增大维护作业难度，甚至威胁行车安全。^[40]

由于轮轨接触面病害产生和发展的原因非常复杂，传统上一般通过实验来重现轮轨各种损伤的外观、产生机理和发展趋势。近年来，数值分析技术成为重现和预测轮轨作用及损伤象的有效手段。日本铁道综研所借助2018年引进的“究-2”型（CrayXC50）超级计算机，使用大规模并行计算技术和有限元方法，开发了一套大型并行计算模拟分析软件工具——“轮轨滚动接触模拟器”，该模拟器能够模拟左右车轮滚动，在前后1~2对车轴提供驱动扭矩时，对轮轨接触面各种应力的方向和大小进行数值计算分析，以图表形式得出仿真结果。此外，由于许多轮轨损坏现象通常发生在铁路曲线部分，需要对车辆在曲线上运行时产生的轮轨磨损情况进行模拟和动态分析，日本铁道综研所开发了单轴单轮模型、两轴两轮模型和两轴四轮模型，增加了列车在高曲线、急弯道处走行时，模拟轮轨相关作用的功能。^[40]

“究-2”型超级计算机具有9504个CPU，计算能力达每秒821.1万亿次浮点运算，适用于大型并行计算处理。日本铁道综研所利用该计算机开展轮轨、桥梁、隧道、列车运行等大型结构、复杂运动等力学现象的构造分析、运行模拟与数值仿真。同时，在模拟器中，日本铁道综研所对可能产生多种应力的接触面和外围部分，使用较小尺寸的细网格进行分割，并通过选择适当的元素和设置边界条件来创建整个分析模型，从而确保计算精度。而对其他部分则采取粗网格办法建模，并减少整体的自由度，从而提高模拟效率。^[40]

随着数字化技术的不断引入，铁路行业正在发生巨大变化。法国泰雷兹（Thales）公司近年来开展了多项铁路数字化创新研究，有助于降低铁路运输成本，提升铁路对乘客的吸引力。^[41]

（1）乘客密度技术

泰雷兹公司开发了一种人群检测技术（DIVA），利用车站和周围的闭路电视监控获取数据，采用计算机视觉算法生成实时数据和热图，使乘客和员工能够清楚地了解人流密度情况，对于应对新冠肺炎疫情具有重要作用。^[41]

该项技术主要具有三个方面的用途：一是有助于乘客避开车站内的拥挤区域，并为运营商提供观察、预测和警报的相关支持；二是为站台上的乘客提供引导，向站台上的乘客显示来车车厢的拥挤情况，以便在列车行驶时保证车内的社交距离和乘客安全；三是对列车站台进行监控，为车站工作人员显示每个车站区域的乘客密度水平，使工作人员能够快速监控拥挤情况。^[41]

（2）列车驾驶咨询技术

泰雷兹开发了一种列车驾驶咨询技术（Greenspeed），能够监控列车行驶速度、天气条件和轨道拥堵情况，通过平板电脑向驾驶员提供信息，帮助驾驶员根据环境参数对列车进行加速或制动，从而实现以最优方式驾驶列车。根据泰雷兹公司的研究，该技术将减少15%的排放量。^[41]

（3）自动驾驶技术

泰雷兹目前正在与法国国家铁路公司（SNCF）等共同开展自动驾驶技术试验，利用传感器使列车具备状态感知功能，同时为列车提供路线、乘客安全和周围环境等方面的信息，计划在2025年全面实现干线列车自动驾驶功能。^[41]

经过多年发展，美国铁路货运精确调度系统（PrecisionScheduledRailroading，简称PSR）促进铁路货运在财务、运营和服务等方面大幅改善。该系统基于固定的列车时刻表，对传统铁路货运资产使用和服务质量提出了挑战，有助于减少不必要的成本、改善资产使用的效率和效果，实现铁路货运全过程管理。^[42]

在实施PSR之前，美国铁路货运列车采用等待货物装满后开行的方式。到达目的地后，铁路货运车辆通常会临时存放在铁路侧线上，等待收货人来取货。实施PSR之后，铁路货运列车的运行方式逐渐向客运列车接近：货运列车无论满载与否都会根据时间表发车，列车开行路线主要集中在高运量线路上。由于出发时间提前确定，货主都知道货物从A点到B点的运输时间和方式，从而提前与铁路部门协调安排时间。采用PSR使得货运车辆在轨道或仓库中的闲置时间减少，从而可以使用更少的资产和更低的运营成本实现更高的货运量。^[42]

当前的运输过程通常涉及多种运输方式和多个运输阶段，使得实际运营情况将会产生较大误差，降低了精确决策的能力。PSR2.0将对运输链条中各实体之间的影响和控制范围进行阐述、商定、衡量、监测和实施，考虑第一公里和最后一公里服务，并确保各个环节的顺畅流动。^[42]

PSR2.0将美国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级铁路，客运运营商，空运、海港、公路运输公司以及管道运营商，监管机构、立法机构、协会和行业团体均纳入平台中，支持各方之间的合作与协商。PSR2.0将为铁路行业和整个运输生态系统的转型提供新的机会，促进可持续运营和盈利增长。^[42]

欧盟地平线2020计划资助的5GRAIL项目，该项目开发的FRMCS原型系统基于国际铁路联盟（UIC）发布的FRMCS第1版功能和系统要求规范，以及3GPP发布的第16版5G技术标准。系统将在实验室和实际轨道条件下进行测试，支持欧洲列车控制系统（ETCS）、语音呼叫系统和铁路紧急呼叫系统，并将研究跨境场景以及与公路共存的情况。^[6]

UIC的主要目标是在2025年推出首个FRMCS系统版本，该版本将基于3GPP发布的第17版5G技术标准，可供各个国家开展铁路试点应用。5GRAIL项目是FRMCS设计的组成部分。FRMCS作为GSM-R的后续产品，将有力推动欧洲铁路的数字化变革，有助于实现欧盟的绿色交易目标（GreenDeal），发展高效的欧洲铁路客货运输。^[6]

欧洲数字化自动车钩（DAC）项目2023年取得重要进展，完成了历时数月的首次实际测试。试验采用搭载多种数字化自动车钩原型的货运列车，在过去一年半多的时间里，已在欧洲的七个国家累计行驶了10000公里。^[43]

数字化自动车钩是推动欧洲货运列车数字化的关键装备。采用传统的车钩装置，仅德铁货运公司的货运车辆，每天就需要在欧洲范围内手动进行多达70000次的连挂操作，以完成列车编组。如果使用自动车钩，货运列车可在几分之一秒内完成数字化连挂，包括制动线和数字控制线。一旦运输中所有的调车和操作都可以实现自动化，列车运行速度就可实现更快的突破。此次货运列车试运行的顺利完成，已经证明了数字化自动车钩的实用性。试验中，列车共进入了25个不同的编组站，并在低海拔、阿尔卑斯山区等不同地理条件，以及零下25至40摄氏度的极端天气条件下进行了运行测试，评估了数字化自动车钩在不同运行场景和环境条件下的功能表现，并找出需要改进的问题。^[43]

目前，数字化自动车钩正在进入下一个开发阶段，即编制与之相匹配的货运列车新标准，为未来自动车钩在欧洲的批量生产和应用做好准备，德国联邦数字化和交通部（BMDV）将为后续的试验追加提供700万欧元资金。为扩大数字化自动车钩项目应用范围，相关离合器制造商正在进行开发工作，基于试运行提供的试验结果，提出用于批量生产的解决方案。除德铁及其子公司德铁货运公司外，参与该开发项目的DAC4EU联合体还包括瑞士联邦铁路货运公司、奥地利铁路货运公司，以及Ermewa、GATX和VTG这三家欧洲的货车装备公司。^[43]

铁路仍是重要的国民经济基础设施，是国民经济的大动脉和发展的基础，在综合运输体系中起重要的作用。^[7]　　

铁路是保证中国客运通畅的重要运输方式之一，是中长途旅客运输的主要力量。从各种运输方式所占份额来看，2000年铁路旅客发送量虽然只占全社会的7．1％，但客运周转量却占到36．8％，是中国客运的重要运输方式之一。从旅客平均行程分析，2000年铁路为431公里，公路仅为49公里，这说明，在客运市场中，公路在短途方面有优势，铁路在中长途旅客运输方面占有优势。^[7]　　

从宏观经济角度看，铁路建设投资对当前扩大内需、拉动经济增长具有重要的推动作用。发展铁路运输业可以较多地增加对建材、钢铁、石油、电力、煤炭、机械设备制造以及商业等国民经济重要产业的需求，从而带动这些行业加快发展。据中国社会科学院数量经济所测算，“九五”期间，每100亿元的铁路建设投资可为13至15万人提供就业机会，并产生对原材料(钢材、木材、水泥、砖瓦、石料等)的需求约38亿元，对制造业的需求约20亿元。　^[7]　

从国民经济可持续发展角度看，铁路运输占有明显优势。铁路具有运量大、能耗低、污染小、安全性强、用地省等优点，被誉为“绿色交通工具”，是比较理想的一种运输方式。近几年来，各种交通运输方式发展迅速，竞争日趋激烈，铁路作为国民经济的重要基础设施，与其它运输方式一起，为经济发展、社会进步、提高人们生活质量作出了贡献。但各种运输方式发展不够平衡，铁路供需矛盾并未根本解决。^[7]

1826年10月，法国建成第一条铁路（圣埃蒂安—安泰基矿山铁路），全长21.286公里。1937年，法国国家铁路公司（SNCF）成立，国家拥有SNCF公司51%的资产。1938年，法国铁路网里程达到64000公里的历史最高峰。1982年，国家收购了全部私人股份，法国国营铁路公司（SNCF）成为国内唯一的铁路经营者。1947～1976年，SNCF制订和实施了6个铁路发展计划，重点进行了铁路重建、电气化建设和机车车辆更新。1976年至今，法国先后建设和开通了东南线、大西洋线、北方线、东南延伸线、巴黎地区东部联络线、地中海线等多条高速铁路线。^[44]

2008年，受法国“国家经济复苏计划”推动，高速铁路建设步伐加快。在建和计划开工建设的高速铁路线包括：东欧线（二期）、南欧大西洋线、布列塔尼—卢瓦尔河大区线、尼姆—蒙彼利埃线。为加快法国高速铁路的发展，法国政府计划到2020年斥资约160亿欧元扩建高速铁路网。法国高速路网规模将增加约2000公里，2020年后计划修建2500公里高速铁路。^[44]

近年来，法国政府从可持续发展的角度调整运输政策，重视提升铁路在综合交通中的地位。2011年1月27日，法国新的“交通基础设施发展规划（Snit）”草案明确，未来20～30年内，法国政府将向交通领域投资1700亿欧元，其中，铁路领域投资占总投资额的52%。根据该规划，法国政府计划到2030年，将实现100亿吨公里的货物周转量、25亿人公里的旅客周转量从公路转移至铁路，以及20亿人公里的旅客周转量从航空转移至铁路，由此实现每年减少温室气体排放200万吨。^[44]

客运方面，法国铁路根据列车速度等级、开行范围、服务特点等因素，开发了多元化、系列化的客运产品，很好地适应了市场需求。近年来，法国铁路客运发展势头良好，旅客周转量及所占市场份额均有所增长。近年来，SNCF客运经营特点呈现为：大力发展TGV高速客运、积极开拓国际客运市场、努力实现品牌化经营、不断借助科技手段创新服务内容等。^[44]

货运方面，法国铁路开发了一系列快捷货运产品，但与客运相比，法国铁路货运发展前景并不乐观，在与公路的竞争中，货物周转量呈明显颓势，市场份额连年下降。法国政府和铁路运输企业正在努力改变这一局面，尽快提升法国铁路货运竞争力。为进一步改善铁路货运，2009年9月，法国政府宣布，在2020年前将向铁路货运投资70亿欧元，以减少公路货运和二氧化碳排放量。该计划是法国政府“环保规划”的一部分。规划目标是到2022年使法国非公路运输占货运市场的份额从14%增至25%。^[44]

中国铁路近期显示出强大的生命力始于6次大提速（1905年，全国铁路最快车速每小时仅20公里）。^[8]

第一次提速：1997年4月1日，京广、京沪、京哈三大干线最高运行时速提高到140公里，全国旅客列车平均时速由1993年的48.1公里提高到54.9公里。^[8]

第二次提速：1998年10月1日，三大干线快速列车最高运行时速达160公里，夕发朝至列车增至228列。^[8]

第三次提速：2000年10月21日，京广、京沪、京哈、京九4条纵贯南北的大动脉和陇海、兰新与浙赣2条横跨东西的大干线全面提速，提速线路延展里程近1万公里，夕发朝至列车达266列，全国旅客列车平均时速达60.3公里。^[8]

第四次提速：2001年10月21日，重点区段为京九线、武昌—成都（汉丹、襄渝、达成）、京广线南段、浙赣线和哈大线。铁路提速延展里程达1.3万公里，覆盖全国大部分省区，旅客列车平均时速达61.4公里。^[8]

第五次提速：2004年4月18日，全国干线铁路部分区段线路基础达到时速200公里要求，提速网络总里程1.65万公里，其中时速160公里及以上里程为7700多公里。全国旅客列车平均时速提高到65.7公里。^[8]

第六次提速：2007年4月18日，纵向四干线及陇海、兰新、沪昆、胶济、广深等18条线路实行大面积提速，160公里时速延展里程1.4万公里，200公里时速延展里程6003公里，250公里时速延展里程846公里。^[8]

由于提速，铁路旅客年发送量从1997年第一次提速时的9.33亿人次增加到2006年的12.57亿人次，增长34.7%；第六次提速相当于每天增加30万个座席，客运能力提高18%。货物年发送量从1997年17.20亿吨增加到2006年的28.72亿吨，增长66.9%，其中第五次提速增长了15%，而第六次提速货运能力又增长了12%。^[8]

中国省会城市平均相距1500公里，铁路客流密度是全国铁路平均乘客密度的7.1倍，运量大、密度高、中长距离比重大。因此，建设客运专线（含城际铁路）是中国铁路发展重要趋向。^[8]

根据调整后的中长期铁路网规划，一方面形成“四纵四横”客运专线基础骨架，延伸并扩大客运专线覆盖面；另一方面在环渤海、长三角、珠三角、长株潭、成渝、武汉、西安、中原、关中，以及海峡两岸等经济发达和人口稠密地区扩大城际客运系统的组团建设。在3～5年后，客运专线和城际铁路初步形成网络；至2020年，总里程达5万公里以上，连接所有省会城市及50万人口以上城市，覆盖全国90%以上人口，使省会城市间的总旅行时间节省50%以上。^[8]

上海铁路局运输繁忙紧张，不足全国铁路6%的营业里程，完成了全国铁路15.2%的旅客发送量。2007年，运送旅客首次超过2亿人次，成为全国18个铁路局中唯一达到这一数字的路局。沪宁线1908年通车，长311公里；沪杭线1909年通车，长189公里。现在两线全程电气化，最高时速分别达到250公里和170公里，成为全国铁路网的主干线。两线建设时采用南北分工思路。沪宁线客运进入老北站（现铁路车辆段），货运进入东站（现新客站）；沪杭线客站为南站（抗战期间被毁后，通过内环铁路到老北站）；两线由内环铁路（现改为轨道交通3号线）沟通。沪宁、沪杭线一直超负荷运行。^[8]

上海铁路局内合宁（合肥—南京）铁路是全国第一条投入运营的客运专线。计划建设的客运专线和城际铁路有：沪宁（上海—南京）城际铁路，长295公里；沪杭甬（上海—杭州—宁波）客运专线，长318公里；宁杭（南京—杭州）客运专线，长252公里；合蚌（合肥—蚌埠）客运专线，长132公里；宁安（南京—安庆）城际铁路，长257公里；苏常（苏州—常熟—江阴—常州）城际铁路，长124公里；苏嘉（苏州—嘉兴）城际铁路，长78公里等。其中，宁杭客运专线和宁安城际铁路是京沪高铁的延伸，旅客可从南京直接快速抵达杭州、安庆。沪杭客运专线南延伸是厦门、深圳方向，沪深线贯通后，上海至深圳的行车时间将大大缩短；西连接规划中的杭长（杭州—长兴）客运专线和浙赣线，并延伸至昆明，形成沪昆通道。上述客运专线和城际铁路设计时速为300公里，采用8节甚至16节编组，高密度连续发车（沪宁城际铁路和沪杭客运专线均按最小行车间隔时间3分钟设计，从早6时至晚20时，预计可分别开行168列旅客列车，客运能力日均分别增加20万～25万人次），真正实现“同城效应”。^[8]

此外，上海铁路局计划建设4条客货混行线：沪通（上海—南通）铁路，系中国沿海铁路大通道一部分；宿淮（宿迁—淮安）铁路；阜六（阜阳—六安）铁路；海洋（海安—洋口港）铁路等。加快建设上海虹桥综合交通枢纽，建设上海客运专线调度中心、大型养路机械维修中心和动车检修中心等。届时，将形成以上海为中心，到南京、杭州、宁波等地的1小时交通圈；到合肥、徐州等地的2小时交通圈；到济南、郑州、南昌、长沙、福州等地的3小时交通圈；到北京、厦门等地的4小时交通圈；到西安、广州等地的5小时交通圈；到沈阳、深圳等地的6小时交通圈；到成都、昆明、兰州等地的8小时交通圈。以上海为起点，由京沪高铁、沪宁城际铁路、既有京沪铁路、沪杭甬客运专线、既有沪昆铁路、沪通铁路、沪乍铁路、沪镇铁路、沪甬（跨杭州湾）铁路，以及沪苏浙城际铁路10大对外铁路通道构成辐射7个方向的扇形大型铁路枢纽，铁路推动经济和社会发展的“火车头”“先行官”的作用更加显现。^[8]

以中国为例。

旅客携带品由自己负责看管。旅客需妥善放置携带品，不得影响公共空间使用和安全。每人免费携带品的重量和规格是：

儿童10千克，外交人员35千克，其他旅客20千克。每件物品外部尺寸长、宽、高之和不超过160厘米，杆状物品不超过200厘米；但乘坐动车组列车均不超过130厘米；每件重量不超过20千克。^[46]

平衡车、滑行器等轮式代步工具须使用硬质包装物妥善包装。^[46]

依靠辅助器具才能行动的老、幼、病、残、孕等特殊重点旅客旅行时代步的折叠式轮椅，以及随行婴儿使用的折叠婴儿车，可免费携带并不计入上述范围。^[46]

旅客携带品应当遵守国家禁止或者限制运输的相关规定。为保障车站、旅客列车等公共场所内外整洁、空气清新，妨碍公共卫生的物品，能够损坏或污染车辆的物品，以及活动物（导盲犬和作为食品且经封闭箱体包装的鱼、虾、蟹、贝、软体类水产动物除外）不得随身携带乘车。^[46]

英国伦敦大都会铁路，是1843年英国人皮尔逊为伦敦市设计的世界上最早的城市地铁系统。1863年1月10日，“大都会地区铁路”正式开始营业。当时，在拥挤不堪的伦敦地面街道上乘坐公共马车，其条件和速度远不如地铁。^[47]

铁路之最。青藏铁路，全长1956公里，最高点位于海拔5072米的唐古拉山口，是海拔最高的铁路，号称是离天堂最近的铁路。^[47]

瑞士的皮拉图斯铁路是世界上倾斜度最大的齿轨铁路，在险峰中攀爬的列车有一半车身悬空，随时都有坠落山崖的危险。然而，从1898年开始运行至今，120年来该铁路从未发生过事故。^[47]

梵蒂冈城毫无争议地拥有着这个世界上规模最小的国家铁路。它包括了两条300米长的铁路轨道，两列货运火车和一个名为“梵蒂冈城”的火车站。这条线路和意大利铁路系统相连，该线路极少作为客运使用。^[47]

西伯利亚大铁路由俄罗斯首都莫斯科途经西伯利亚到太平洋的海参崴，全长9288公里，跨越8个时区，全程需时7天，是世上最长的铁路。这条铁路也是许多游客心目中横跨欧亚大陆的梦想之路。^[47]

铁路由于运量大、全天候、安全准时的特点构建起区域间的运输大通道，通过压缩时空距离，改变人们的时空观念及认知，增强区域空间的可达性，有效促进城市之间的客流、信息流和物流等生产要素高效流通。^[48]

铁路建设规划对区域经济发展具有正向促进作用，具体包括以下五个方面：一是能够降低区域内的生产与交易成本，优化运输市场结构，进而推动城市经济发展；二是通过集聚效应、辐射效应，实现优势资源聚集，有利于改善区域经济结构，扩大高端产业占比；三是推动铁路与现有产业融合发展形成新的业态，促进城市新兴产业及新商业模式的形成，打造经济发展新增长点；四是改善区域内的基础设施水平，有利于优化城市空间布局，促进城乡融合发展，推进新型城镇化建设；五是发挥铁路节约能源、减小环境污染的优势，促进了城市可持续发展，间接对城市经济产生积极影响。^[48]

同时随着城市经济的发展，将从资金、技术、政策、收益四个方面实现对铁路规划建设的正向反馈，包括资金供给增多、技术进步提升、政策支持增强以及项目效益提高。因此，铁路规划建设同区域经济发展具有双向互促的正反馈效用。^[48]

青藏高原东南部，横断山区巨大的皱褶山脉腹地，海拔5596米的玉龙雪山和5396米的哈巴雪山隔江对峙，世界首座大跨度钢桁梁铁路悬索桥横跨金沙江，与虎跳峡金沙江公路特大桥比肩同行。^[49]

这是中国铁路交通史上的新传奇，历经数万名建设者9年的艰苦奋战，丽江至香格里拉铁路11月26日正式开通运营。^[49]

丽香铁路建设难度之大，哈巴雪山隧道只是一个缩影。9年中，广大铁路建设者发扬缺氧不缺精神、艰苦不怕吃苦、海拔高境界更高、标准高热情更高的精神，集成运用中国铁路建设实践经验，对断层破碎带、高温富水、高地应力大变形等工程难题进行攻关，修建的世界首座大跨度钢桁梁铁路悬索桥——金沙江铁路大桥实现“三个世界第一”，创造了高原铁路单日铺轨8公里的纪录，形成一套世界领先的大变形控制技术措施，为中国高原铁路建设积累了宝贵经验，创造了中国乃至世界铁路建设史上的一个又一个奇迹。^[49]

铁路是国民经济大动脉，无论怎么强调都不为过。改革开放40年来，中国铁路发展取得了巨大成就，交通运输面貌发生根本性变化，当前，中国已成为交通大国，并且某些领域的指标在世界上从“跟跑”变成“并跑”“领跑”。40年来，中国实现了交通基础设施跨越式发展，综合交通基础设施不断完善，综合交通网总里程突破500万千米，高铁、高速公路、城市轨道交通运营里程均居世界第一，现代综合交通运输体系初步形成，有力促进了经济的快速发展。——中国经济时报 评^[4]

未来中国大地的铁路将密如蜘蛛网。中国经济正坐着高速火车急速前进，“铁路富国”的口号开始变得越发清晰。——韩国《先驱经济》 评^[8]