基礎設施過去、現在和未來案例集/新幹線高速鐵路
新幹線高速鐵路
本案例集是關於新幹線的案例研究，由Alani Hall、Thomas Cross、Dorothy Raymond和Tyler Mooney作為基礎設施過去、現在和未來：GOVT 490-004（政策與政府合成研討會）/ CEIE 499-001（土木工程專題）2021年秋季課程的一部分，課程由喬治梅森大學的夏爾政策與政府學院和沃爾格諾工程學院西德和雷瓦·德貝里土木、環境和基礎設施工程系提供。仿照運輸系統案例集。在Jonathan Gifford教授的指導下。
新幹線是日本的高速鐵路系統。它由四家公司運營：東日本鐵路公司 (JR East)、西日本鐵路公司 (JR West)、中央日本鐵路公司 (JR Central) 和日本鐵路集團 (JR East) (Sato 等人，1)。連線東京和大阪的東海道新幹線是第一條新幹線，於 1964 年開通 (Sato 等人，1)。新幹線以其可靠性、準點性和效率而聞名。該系統非常可靠，以至於子彈列車延誤超過五分鐘的情況很少見。此外，新幹線透過減少交通擁堵和汙染對環境產生了巨大影響。新幹線在專用軌道上執行，最高時速可達 320 公里/小時 (200 英里/小時)，使其成為世界上最快的火車系統之一 (Nonaka 等人，4)。截至 2015 年 3 月，共有 22 條新幹線線路投入運營，未來有望建設更多線路。新幹線取得了巨大成功，自成立以來已運送了超過 100 億人次，並已成為日本文化和社會不可分割的一部分 (Smil，第 25 段)。
高速鐵路系統有助於連線該國的各個部分，使個人出行和通勤更加便捷和快捷。新幹線還因其安全記錄而獲得嘉獎，在運營的 50 多年中從未發生過致命事故。新幹線的成就促使其他國家考慮發展自己的高速鐵路。中國剛開始執行其高速鐵路，韓國和臺灣等其他國家正在準備建設自己的高速鐵路。新幹線仍然是日本文化和文明的重要組成部分，無疑將在未來幾年內在該國的交通系統中發揮關鍵作用 (Yee 等人，6)。
1872 年 10 月 14 日 - 日本第一條鐵路開通，連線東京的新橋區和港口城市橫濱。[1]
1906 年：日本帝國政府頒佈了 1906 年鐵路國有化法案。在這一年中，所有鐵路都被國有化併合併到國家運輸部的鐵路委員會之下。[1]
1949 年 6 月 1 日：在盟軍佔領和道格拉斯·麥克阿瑟將軍的建議下，日本政府將所有國有鐵路重組為日本國有鐵路 (JNR) 公共公司。該公司在日本政府的監管下保持半自治狀態。[1]
1957 年 5 月：新幹線的第一個提案在 JNR 擁有的鐵路技術研究所 (RTRI) 主辦的公開講座上釋出。[1]
1958 年 12 月：日本政府批准了第一條新幹線線路（東海道新幹線）的提案，該線路連線東京和大阪。該專案由 JNR 總裁 Sogo Shinji 和首席工程師 Shima Hideo 領導。[1]
1959 年 4 月 20 日：東海道線路的工程開工，工期定為五年。[1]
1963 年：由於成本超支，Sogo Shinji 和 Shima Hideo 分別辭去各自的職位。[1]
1964 年 10 月 1 日：新幹線東海道線路開通，標誌著新幹線鐵路網路的第一條線路開通。[1]
1969 年：日本內閣批准了 1969 年第二期全國綜合開發計劃，計劃將新幹線網路擴充套件 7,200 公里。[2]
1970 年 5 月：日本內閣通過了全國新幹線鐵路發展法。[2]
1972 年 3 月：山陽新幹線（新大阪-岡山線）開通運營。[2]
1973 年：批准建設五條新的新幹線線路和擴建，分別為東北線（盛岡至新青森段）、北海道線、北陸線、九州線（鹿兒島路線）和九州線（長崎路線）。[2]
1975 年 3 月：山陽新幹線（岡山至博多段）正式通車。[2]
1982 年 6 月：東北新幹線（大宮至盛岡段）正式通車。[2]
1982 年 7 月：行政改革特別委員會建議暫停建設新的新幹線線路，原因是日本國鐵財務狀況惡化。[2]
1982 年 9 月：日本內閣根據委員會的調查結果，暫停了新幹線的開發。[2]
1982 年 11 月：上越新幹線（大宮至新潟段）正式通車。[2]
1985 年 3 月：東北新幹線（上野至大宮段）正式通車。[2]
1987 年 1 月：由於公眾對新幹線開發的支援，日本內閣解除了建設新鐵路線路的凍結。[span>2]
1987 年 4 月：由於管理不善和債務增加等問題，日本國鐵被拆分為六個獨立的實體。分別為東海旅客鐵道、東日本旅客鐵道和西日本旅客鐵道、九州旅客鐵道、四國旅客鐵道和北海道旅客鐵道。[span>2]
1988 年 3 月：津輕海峽線正式通車。[span>2]
1988 年 4 月：瀨戶大橋正式通車，將本州與四國連線起來，使日本四大島嶼的鐵路交通連通。[2]
1991 年 6 月：東北新幹線（東京至上野段）正式通車。[2]
1997 年 10 月：北陸新幹線（東京至長野段）正式通車。[2]
2002 年 12 月：東北新幹線（盛岡至八戶段）正式通車。[span>2]
2004 年 3 月：九州新幹線（新八代至鹿兒島中央段）正式通車。[span>2]
2010 年 12 月：東北新幹線（東京至新青森段）正式通車。[3]
2015 年 3 月：北陸新幹線（高崎至金澤段）正式通車。[4]
2016 年 3 月：北海道新幹線（新青森至新函館北斗段）正式通車。[span>5]
2022 年 9 月：西九州新幹線（武雄溫泉至長崎段）正式通車。[6]
敘事
[edit | edit source]日本鐵路發展史的開端
[edit | edit source]明治時期（1868-1912 年），日本帝國開始了快速工業化程序，以應對西方競爭對手的挑戰。作為這一程序的一部分，人們認識到需要一個全面的交通系統來連線全國。然而，日本的地理環境使得這一點很困難。日本由本州、北海道、九州和四國四大島嶼組成，綿延 2000 公里，主要是山地（73%），間雜著茂密的森林。[2] 日本的第一條鐵路於 1872 年 10 月 14 日開通，連線了東京和橫濱兩市。[2] 為了應對山地地形帶來的嚴格限制，日本鐵路採用了窄軌（3'/6" 寬）軌道，與較寬的軌距相比，窄軌更適合更小的轉彎半徑。[2]
第一條新幹線
[edit | edit source]二戰後，日本面臨著升級老舊基礎設施和重建盟軍轟炸造成的破壞的雙重任務。1957 年，日本政府開始舉行聽證會，決定日本老化的東海道線基礎設施發展的方向，這條線路是日本交通運輸的骨幹。[1] [2]
在日本交通工程師和政界人士中，越來越多人認為鐵路交通已經過時，很快將被西方國家青睞的航空和公路運輸技術所取代。[1] 然而，日本國鐵總裁曾根信治和日本國鐵總工程師島秀雄認為，鐵路技術可以得到改進，成為一個可行的競爭者。[1] 1957 年，日本國鐵的智庫鐵路運輸研究所釋出了一份提案，他們可以創造一種新型的鐵路運輸方式，使用計算機控制車廂、新型電氣化軌道和空氣動力學設計的列車等創新技術。這份提案指出，這種新型列車可以透過全電力列車在不到三小時的時間內完成從東京到大阪的 550 公里的旅程。[span>1]
1958 年，日本政府接受了日本國鐵的計劃，建造了他們提議的第一條新幹線線路。工程計劃用 5 年時間完成，預算為 2 億日元，不到最終成本的一半。[1] 預算被故意低估，以說服政府接受該計劃，1963 年，曾根信治和島秀雄在發現預算赤字後辭去了在日本國鐵的職位。[1] 1964 年，東海道新幹線開通，將東京到大阪的旅行時間從 6 小時縮短到 3 小時，正如 1957 年的提案所承諾的那樣。[2] 這條鐵路長 515 公里，最初的最高時速為 210 公里/小時。[7] 該軌道為全電力化的標準軌距（4'/8.5" 寬），採用懸掛式導線系統供電，電壓為 25,000 伏。[span>2] 為了提高電力效率，新幹線的每一節車廂都是電氣化的，而不是隻有一臺發動機拖動整列車廂。[2]
該線路最初計劃每天有 60 個班次，兩列 0 系列列車同時執行；一列只停靠主要車站，另一列停靠所有車站。[7] 這條線路非常受歡迎，在開通兩年後，乘客數量就突破了 1 億人次。[1] 越來越多的乘客促使日本國鐵和日本政府增加了班次，增加了新的火車引擎，並委託建造新的鐵路線路，將其他城市連線到系統中。
未來發展
[edit | edit source]1969 年，日本製定了第二期全國綜合開發計劃，該計劃要求日本國鐵（JNR）在日本全國範圍內擴充套件其鐵路網路，總軌道長度達 7200 公里。[2] 接下來 20 年，工程不斷推進，但 JNR 開始面臨債務增長和無法滿足國家發展計劃要求的問題。[2] 1987 年，JNR 被完全私有化，並拆分為獨立的 JR 中央、JR 東日本、JR 西日本、JR 九州、JR 四國和 JR 北海道公司。[2] 此後，這些公司一直在擴充套件鐵路網路，開發新型鐵路車輛，並提高了新幹線的可靠性和安全記錄。目前，日本有八條獨立的鐵路幹線，每年都會修建更多線路以滿足日本經濟和人民不斷增長的需求。這些線路分別是東海道、山陽、東北、上越、北陸、九州、西九州和北海道。[4][2][5][8]
關鍵參與者和機構
[edit | edit source]公共部門參與者和機構
[edit | edit source]- 日本國有鐵道 [18]
私營部門參與者和機構
[edit | edit source]- 東日本旅客鐵道株式會社 [17]
- 中日本旅客鐵道株式會社 [17]
- 西日本旅客鐵道株式會社 [17]
- 日本鐵路集團（Sato 等人，1）
資金和融資
[edit | edit source]新幹線最初由日本國有鐵道（JNR）建造和運營，JNR 是一家國有鐵路公司。1987 年，JNR 被私有化，新幹線網路被分割到新成立的私營鐵路公司。政府繼續投資新幹線，國土交通省為新線路和車站提供資金。然而，私營部門在為新幹線融資方面也發揮著重要作用，不同的鐵路公司將自己的資源投入到網路建設中。
新幹線由日本鐵路集團（JR 集團）運營，這是一傢俬營公司，成立於 1987 年，當時日本國有鐵道被私有化（Tomikawa 等人，第 1 段）。日本政府擁有 JR 集團的股份，私人投資者也持有股份。政府擁有大約 50% 的公司股份，私人機構和個人投資者擁有剩餘股份。日本鐵路集團（JR 集團）包括中日本旅客鐵道株式會社（JR 中央）、東日本旅客鐵道株式會社（JR 東日本）、西日本旅客鐵道株式會社（JR 西日本）和西南日本旅客鐵道株式會社（JR-西日本）（Sato 等人，1）。政府還擁有 JR 中央和 JR 東日本的大部分股份，這兩家公司運營著東海道新幹線和東北新幹線（Ali 和 Eliasson，9）。其餘的新幹線運營商為私人所有。新幹線是一個盈利性專案。
新幹線的資金主要來自政府投資和補貼。票價收入只佔運營成本的一小部分，其餘來自其他來源，例如在車站租用辦公場所的廣告收入。例如，廣告商可以付費將其產品在 新幹線的網站或應用程式上展示。作為交換，廣告商同意向 新幹線支付一定金額。新幹線的資金也來自贊助，企業可以同意贊助新幹線，以換取其標誌在網站或應用程式上或其他營銷材料中顯示。新幹線是一個盈利企業，其運營成本（如員工工資、維護和能源消耗）由票價收入抵消。在 2018 財年，四家新幹線運營商的總運營利潤為 2068 億日元（19 億美元）。這比上一財年的 1381 億日元（13 億美元）有所增長。新幹線的客流量一直在穩步增長，在 2018 財年達到歷史新高的 1.51 億人次（Sato 等人，2）。票價也在上漲，導致運營商的收入增加。
然而，日本政府透過補貼和低息貸款為新幹線的建設和運營提供大量資金支援。2019 年，鐵路服務補貼總額超過 7000 億日元（66 億美元）（Baruya 23）。這筆補貼涵蓋了部分運營和維護成本，使新幹線能夠作為一個盈利性專案運作。票價設定為涵蓋剩餘成本，票價通常在 10000 日元（92 美元）到 20000 日元（184 美元）之間（Chou 等人 1）。例如，政府每年向 JR 東日本補貼 800 億日元（約 7.6 億美元）。這筆補貼佔 JR 東日本運營成本的三分之一左右，使該公司能夠保持較低的票價。此外，政府還投入了數十億日元用於修建新幹線線路，如北海道新幹線和九州新幹線。在東京和名古屋之間修建新的磁懸浮線路的成本估計為 9 萬億日元（約 800 億美元）。日本政府為此提供大約 5 萬億日元（約 450 億美元）的資金，而私營部門則籌集了剩餘的 4 萬億日元（約 350 億美元）（Chou 等人 1）。
機構安排
[edit | edit source]在 20 世紀 40 年代末，交通發展成為國家議程的首要任務。日本國有鐵道是當時政府主導的解決該地區交通問題的機構。然而，隨著該管理體制下管理、運營和融資方面表現不佳，改善這些方面的倡議也應運而生。這些問題以及對全球創新的額外需求促使日本在 1987 年將鐵路業務私有化。隨著私營企業開始實施旨在促進發展的改革，日本國有鐵道很快被解散。[18]
1987 年，鐵路交通從公共部門轉入私營部門，上越新幹線、東北新幹線、東海道新幹線和山陽新幹線都受到了影響。[14] 東日本旅客鐵道株式會社收購了上越線和東北線。中日本旅客鐵道株式會社收購了東海道線。西日本旅客鐵道株式會社收購了山陽線。[17]
有 11 傢俬營企業承擔了改革日本鐵路交通的責任；然而，最初的四傢俬營實體具有重大影響力。值得注意的是，中日本旅客鐵道株式會社運營和維護著經過首都東京的東海道新幹線。[18]
中央日本鐵路公司是1987年參與鐵路業務改革的私營企業之一。值得注意的是，1987年4月1日標誌著它的正式成立。該公司致力於確保東海道新幹線和中央新幹線的安全性和可靠性。請注意，東海道新幹線和中央新幹線位於大阪、名古屋和東京這三個交通樞紐。中央日本鐵路公司採用ESG管理風格，力求維持和發展這些重要地區的交通。這種方法整合了有助於盈利並促進社會發展的經濟活動。安全、服務改進、效率、環境考慮和投資，可以改善基礎設施、實現現代化，併為當地企業提供支援。 [18]
自動列車控制是一個防止碰撞的創新。第三代自動列車控制系統包括一個制動控制系統。它也被稱為ATC-NS。該系統可以施加適當的制動力以使列車停止。東海道新幹線是第一條採用自動列車控制系統的線路。自20世紀60年代以來，該系統的技術不斷進步。20世紀80年代，該系統增加了監控功能。監控系統對於增強列車與系統之間的通訊至關重要。 [7]
超導磁懸浮系統支援新幹線的執行。它起源於1990年，並發展到今天。該系統利用磁力使列車懸浮在軌道上方。軌道上的線圈和列車上的超導磁體產生了這種效果。使用這種系統的影響遠不止於此。它還增強了新幹線處理高速、自然災害的能力，並提供安全的運營服務。此外，未來的超導磁懸浮系統也初具規模，新的L0系列正在測試中。這些測試表明，超導磁懸浮系統可能擴充套件到商業應用。 [18]
新幹線的高速列車，即子彈頭列車，最高時速可達320公里/小時。
2015年，新幹線的SC磁懸浮列車打破了兩項鐵路車輛速度記錄，最高時速達到603公里/小時。
新幹線以其令人印象深刻的安全記錄而聞名，自東海道線首次開通以來的58年裡，沒有發生過一起因列車脫軌或碰撞造成的乘客死亡事故，即使是在頻繁的地震和其他自然災害導致列車脫軌的情況下，政府和JRC都對此感到自豪。 [8] [7]
儘管如此，在近60年的運營中，新幹線列車發生過很多起人員傷亡事件，只是不是由列車脫軌或碰撞造成的。新幹線乘客事故偶爾會在其運營過程中發生，例如，車門關閉導致的受傷和死亡事故，警察當局將其報告為自殺事件。最近一次事故發生在2022年9月，一名男子擅自闖入東海道新幹線豐橋站的軌道，被經過的“希望號”229次列車撞死。事發後，新幹線執行暫停了一段時間，隨後恢復了正常執行。 [9] [10] [11]
儘管發生過非常罕見的意外事故和由於地震和暴風雪天氣導致的更為常見的脫軌事故，但新幹線對於乘客來說仍然非常安全，而且很受歡迎，現在每天的客運量已達100萬人次。 [7] 新幹線的可靠性極高，平均延誤時間為0.9分鐘，該資料包括自然災害造成的延誤。 [8] 新幹線之所以能夠如此準時，即使是在日本頻繁發生地震和颱風的情況下，也是因為其配備了地震預警系統，可以讓列車安全停止；列車還配備了許多專門設計的高速鐵路軌道、自動列車控制 (ATC) 和自動列車時刻表管理系統，確保新幹線列車始終準點執行。 [12]
在2019年全球新冠肺炎疫情爆發之前，整個新幹線網路在2018年的乘客總量為5.74億人次。同年，新幹線的運營和運輸收入總計約為2,861.4萬億日元。 [13] 2020年，收入和客運量開始下降，並在次年由於日本的新冠肺炎疫情防控政策限制公眾出行而大幅下降。儘管如此，新幹線預計將實現2,097.0萬億日元的運營和運輸收入。 [13]
在1987年日本國有鐵路 (JNR) 私有化和解體之前，新幹線擁有四條運營線路：東海道新幹線、山陽新幹線、東北新幹線和上越新幹線。日本在工業化和基礎設施發展方面的進步體現在這四條早期的線路以及這些線路所經過的縣；擁有新幹線車站的城市在1980年至1993年期間，其市政財政收入增長了約155%，而全國平均水平約為110%，東北新幹線附近但沒有新幹線車站的城市增長了約75%。 [14] 這段時期非常重要，因為它可以更清楚地瞭解日本工業化，特別是新幹線發展帶來的影響，並顯示出擁有新幹線車站的城市與沒有新幹線車站的城市之間明顯的差距，這種差距開始擴大。日本第二大城市橫濱也受到很大影響，只是因為該線路上的最快列車“希望號”沒有在這裡停靠。僅僅因為錯過在現有線路上的停靠站，就阻礙了該市進一步的投資，也使更多人不願遷往橫濱；該市知事建議，對不停站列車徵收每趟100日元的稅費，這將為該地區每年籌集約31億日元。 [14]
在日本國有鐵路 (JNR) 私有化和解體之後，制定了《全國新幹線開發法》，以將新幹線網路擴充套件至全日本7,000公里。由於20世紀70年代的石油危機，當時的7,000公里網路無法實現，因此需要將擴充套件計劃縮減至3,500公里。 [14] 關於擁有新幹線車站的城市與沒有新幹線車站的城市的經濟問題，在新幹線網路進一步擴充套件至2000年代的過程中也一直存在。小諸市輸給了佐久市，未能獲得新幹線站的設立，導致該市的經濟活動迅速下降，該市的商店入住率曾一度在1992年達到85%，到2003年卻跌至46%。 [14] 旅遊和遊客人數每年減少了50多萬人次，導致小諸市的旅遊業轉向以一日遊為主，而不是長住；由於缺乏交通便利，經濟活動持續下降，這讓市政官員擔憂，小諸市有一天將很快不復存在。 [14] 對於小諸市來說，就像許多其他城市和縣一樣，傳統的火車服務最終將被巴士服務和增加的公路運輸所取代，這對一個鐵路系統每年運送數十億乘客且公路基礎設施空間有限的國家來說是一個問題。 [14]
相反，新幹線為其網路連線的城市和縣帶來了巨大的經濟效益。目前，擁有新幹線高速鐵路車站的城市比沒有高速鐵路的城市增長高出22%。 [15] 新幹線為城市和郊區地區之間的互聯互通提供了便利，從而使擁有新幹線車站的地方的人口、就業和經濟活動等方面都得以增長。高速鐵路的存在還與入學率的提高以及教育質量的提高有關。 [15] 擁有新幹線高速鐵路車站的城市在就業增長方面比沒有新幹線車站的城市高出16%到34%；高速鐵路網路顯著增加了女性的就業機會。 [15]
鐵路運輸是最環保的交通方式，因為火車產生的二氧化碳排放量僅為汽車的九分之一，飛機的六分之一。 [16]
新幹線還連線到多個機場，或者有快車，人們可以轉乘新幹線，這些與新幹線網路的鐵路連線對於減少機場的汙染至關重要，因為機場的大部分汙染實際上是汽車往返機場而不是飛機造成的。 [14]
雖然經濟擴張主義是新幹線發展背後的一個強有力動機，但政治和社會因素也是新幹線發展和擴張背後的重要驅動力。 比較新幹線鐵路地圖和日本其他傳統線路時，這些政治和社會動機在視覺上得到了體現； 這些傳統線路有一個明顯的特點，即“從一個城鎮到另一個城鎮呈鋸齒狀，或以巨大的半圓形穿過多個城鎮”，而不是更合理地連線日本城市地區。 [14] 這是由 1922 年鐵路建設法擴張造成的，該法進一步促進了政治程序，透過該程序，政客尋求支援或其他手段，將鐵路引入特定選區，這間接引發了鐵路分散的現象，這種現象將延續到新幹線網路的發展中。 [14]
新幹線的高速鐵路或子彈頭列車技術已經在日本以外的幾個國家成功簽約、出口、開發和建立。 這些已經獲得並建立了基於新幹線的高速鐵路系統的國家包括臺灣、中國和英國。
還有兩個國家正在進行各自的基礎設施發展專案，以引進新幹線的技術，首次建立各自的高速鐵路系統； 這兩個國家分別是印度和美國。
印度正在開發孟買-艾哈邁達巴德高速鐵路走廊，該走廊由於從日本採購某些關鍵部件的成本過高而長期陷入僵局，儘管日本國際協力機構以軟貸款的形式向印度提供了 80% 的成本。 [17]
美國的專案位於德克薩斯州，由德克薩斯州中央高速鐵路公司開發，建設一條達拉斯-休斯頓子彈頭列車，也遇到了長期延誤，但由於持續的領導層拋棄和緩慢的土地徵用。 [18]
1. 新幹線自 1960 年代以來一直在不斷發展，投入了大量的經濟和政治資本。 你認為美國有可能在當前的政治和經濟環境下建立類似的高速鐵路嗎？
2. 惣郷真治反駁了他的同時代人，他們認為高速公路和航空公司很快就會使鐵路過時。 你對此有什麼看法？ 國家需要在高速公路和鐵路之間選擇一條道路嗎？ 或者他們可以共存？
3. 目前，美國下一階段基礎設施發展方向存在政治爭論。 如果採用火車和鐵路運輸，你認為美國從航空公司和高速公路過渡會產生什麼潛在問題？
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