交通運輸部署案例集/TGV
(注意：參考文獻仍在格式化)
高速列車，或 TGV，意思是高速列車，是法國對他們法國高速鐵路 (HSR) 服務的稱呼。TGV 於 1981 年首次連線巴黎和里昂，是歐洲第一個大規模建設高速鐵路服務，僅次於日本的 Shinkansen。如今，法國的 TGV 網路擁有近 2100 公里的軌道，計劃在未來幾十年內建設更多軌道。
我們今天所認為的高速鐵路最初是由日本在建設他們的 Shinkansen 網路時開發的。Shinkansen 利用了專門為高速客運服務建造的獨立鐵路基礎設施。這樣做部分是為了最大程度地提高列車和乘客的安全並提高效率。從東京到大阪的 515 公里路段被設計成平坦筆直的，這需要許多隧道、橋樑和高架路段。這種設計方法導致第一條 Shinkansen 線路出現大幅度成本超支——是最初估計的兩倍。[1]
為 Shinkansen 開發的列車被設計成比傳統列車更輕，不易發生碰撞。列車的輕量化特性降低了能耗和軌道磨損，從而減少了運營和維護費用。頭頂式電力提供了列車快速加速和減速的能力。在 TGV 的開發中也採用了類似的設計方法。
TGV 與其他交通方式相比，有很多優勢。TGV 為歐洲主要城市之間的中長途旅行提供了最好的選擇，在旅行時間方面勝過汽車，在旅行時間和便利性方面與航空公司競爭。隨著時間的推移，它成功地證明了其速度和主要城市中心之間的連線性，使其成為商務和休閒旅行的重要參與者。此外，TGV 的能耗明顯低於使用汽車或飛機，這降低了與旅行相關的運營費用。由於法國已經建設了許多高需求、低投資路線，因此鐵路網路的擴充套件越來越難以證明其合理性。然而，隨著歐盟試圖在不同國家的高速鐵路服務之間引發更大的聯絡和競爭，法國網路的增長可能會在未來許多年內持續下去。
在 TGV 網路開發之前，希望穿越法國的人可以選擇三種主要方式：傳統鐵路旅行、汽車和航空旅行。由於第一條 TGV 線路是 470 公里的巴黎到里昂路線，因此本文件將經常使用此路線來比較不同的交通方式。
1981 年之前，傳統鐵路和汽車都提供類似的旅程時間。巴黎到里昂的駕車時間約為 4 小時 30 分鐘，而傳統客運列車則為 4 小時。火車的優勢包括節省少量時間和可以自由參與其他活動。歐洲高稅收的汽油可能會阻止人們開車，此外，在市中心地區駕車和停車困難，但汽車的使用提供了更大的靈活性，可以將旅行者直接從起點送達目的地。選擇飛機旅行的旅行者可以在 75 分鐘內（不包括機場旅行時間和安檢）在兩座城市之間旅行。有了這些模式選項，傳統鐵路與汽車的競爭更加激烈，高速旅行僅限於航空旅行。
在 TGV 推出之前，每種模式都存在越來越多的侷限性。汽車擁堵是大多數主要都市區的典型問題。此外，汽車旅行通常限於 200 公里以內的行程，然後再考慮其他模式。巴黎-里昂路線的傳統客運列車服務已達到或接近滿負荷，服務和基礎設施沒有得到很好的評價。[1] 短途市場之間的眾多航班加劇了機場在長途和短途航班的擁堵。此外，由於這兩個機場並非位於市中心，而且本身通常不是目的地，因此乘坐汽車或火車旅行在航空旅行者中很常見，特別是對於那些前往巴黎和里昂以外的小城市和城鎮的旅行者而言。最終，需要更大的運力來將乘客送到兩座城市之間以及更遠的地方。 [1]
自二戰以來，高速鐵路網路的開發一直是法國政府努力現代化鐵路網路的一部分。這一目標在很大程度上受到日本 Shinkansen 線路成功的啟發。1976 年，法國國有鐵路公司 SNCF 釋出了他們的總體規劃，Objectif 2000，其中巴黎-里昂線路是第一條開通的線路。列車的發展借鑑了 Shinkansen，改進的重點是提供快速、安全和可靠的列車。使列車輕量化對於提供高功率重量比至關重要，而高功率重量比對於提供高速服務至關重要。從安全和舒適的角度來看，穩定性也至關重要。專用 TGV 軌道上的鋼軌經過精心連線，消除了傳統列車常見的節奏性顛簸。如今，列車能夠以 320 公里/小時的速度行駛，而不會讓一杯葡萄酒搖晃。 [2]
透過採用分階段的方法進行網路開發，法國從日本在開發完全獨立的鐵路網路方面遇到的財務問題中吸取了教訓。巴黎和里昂之間的 TGV 是沿著現有但升級的鐵路基礎設施逐步開通的，最終在專用鐵路基礎設施上開通。透過避免建造完全獨立的鐵路基礎設施的需要，法國避免了日本在開發獨立的高速鐵路路線時面臨的一些初始資本投資。除了日本之外，法國最初將高速系統與現有鐵路基礎設施混合在一起的決定與其他國家不同。在西班牙，正在建造新的標準軌距高速鐵路基礎設施，而較老的傳統軌道則是以非標準軌距建造的。這種混合軌距軌道問題已經解決，但僅僅是近年來隨著軌距轉換技術的開發才得以解決。在德國，他們的高速、傳統和貨運列車都在系統中完全混合，這意味著所有列車都能夠使用相同的軌道 [hs2]，這可能會造成更大的延誤和擁堵的可能性。
法國最終將建設專門用於 TGV 列車的鐵路基礎設施。然而，儘管日本在東京和大阪之間設計了一條平坦筆直的軌道，但 SNCF 意識到，有了快速、輕便、高功率的列車，他們實際上可以建造的鐵路等級超過了傳統重型鐵路通常允許的等級。因此，可以建造獨立的高速鐵路基礎設施，以更緊密地跟隨土地的地形，從而顯著降低土方工程成本。因此，TGV 線路的資本鐵路改進通常是世界上最低的。[hs2]
SNCF 採用的定價結構基於需求驅動的模式。TGV 遵循了航空公司採用的收益管理系統，根據列車出發時間和目的地需求來改變價格，是歐洲第一家這樣做鐵路公司。從一開始就實施這種利潤最大化的 TGV 政策對於其成功至關重要，並且在以後實施將更加困難。[mr]
巴黎到里昂的法國高速列車（TGV）東南線被選定為法國高速列車的首條線路。該線路的第一階段於 1981 年開通，第二階段於 1983 年開通。最初的投資主要集中在最需要的地方，並能帶來最大的影響。由於鐵路網路和列車都屬於國有，這種垂直一體化的結構使得更容易籌集到開發網路所需的資金。巴黎和里昂之間擁擠的路線是明智的選擇，因為它服務於 40% 的法國人口。法國高速列車的最初目標是吸引那些可能選擇短途航班的商務和休閒旅客。它還為現有鐵路旅客節省了時間，並提高了連通性。由於許多旅客可以從火車站換乘傳統或地鐵列車，而不是在城郊的機場換乘，因此法國高速列車旅行時間的適度增加被認為是可以接受的。
此外，高速鐵路帶來的節能效果顯著。飛機旅行每 100 人公里相當於消耗 7.1 升柴油，汽車旅行消耗 3.3 升，而法國高速列車僅消耗 0.7 升燃料。除了節能和相關成本節約外，能源消耗的減少（以及法國高速列車透過架空線使用電力的事實）意味著汽車和飛機造成的空氣汙染的影響可能會大幅降低。
在這條走廊部署高速鐵路基礎設施使得鐵路旅行比汽車旅行更能與航空旅行相媲美。巴黎和里昂之間法國高速列車東南線上的旅行時間最初從近 4 小時（227 分鐘）縮短至 2.5 小時（160 分鐘）。系統進一步升級後，旅行時間縮短至不到 2 小時（115 分鐘）。[hs2] 1981 年之前，巴黎和里昂之間旅行的模態份額為飛機 31%，火車 40%，汽車或巴士 29%。1984 年之後，只有 7% 的人選擇飛機，72% 的人選擇火車，21% 的人選擇汽車。法國高速列車目前在兩座城市之間的高速服務中佔有 90% 的份額，航空旅行的模態份額下降了 75% 以上，汽車下降了近 30%。高速鐵路基礎設施的部署使鐵路旅行更能與航空旅行相媲美，而不是汽車旅行。很明顯，法國高速列車對人們在這兩座城市之間的旅行方式產生了重大影響，最顯著的影響是人們從航空旅行市場轉向法國高速列車。[hs2]
巴黎和里昂之間法國高速列車東南線開通前後所有交通方式的模態份額
| 交通方式 | 1981 年之前 | 1984 年之後 | 變化 |
|---|---|---|---|
| 飛機 | 31% | 7% | -77% |
| 火車 | 40% | 72% | +80% |
| 汽車/巴士 | 29% | 21% | -28% |
巴黎和里昂之間法國高速列車東南線開通前後高速服務的模態份額
| 交通方式 | 1981 年之前 | 1984 年之後 | |
|---|---|---|---|
| 飛機 | 100% | 10% | |
| 火車 | 0% | 90% |
東南線對法國國家鐵路公司（SNCF）來說是一個巨大的成功，法國高速列車網路在整個 1980 年代到 2000 年代期間繼續在法國各地擴充套件。該網路擴充套件到北部的加萊，南部的馬賽，西南部的波爾多，東部的斯特拉斯堡。到 2010 年，在第一條法國高速列車線路開通近 30 年後，法國已經建造或升級了橫跨法國 1600 公里的鐵路，連線了許多主要城市。法國高速列車線路建設的相對低成本使得網路快速增長成為可能。
法國高速列車網路擴充套件到全國各地，為國際連線提供了機會。通往加萊的連線最終透過英吉利海峽隧道連線到倫敦，並連線到東北方向的布魯塞爾和阿姆斯特丹。最初的東南線已經擴充套件到馬賽，並繼續延伸到西班牙邊境，在那裡法國高速列車服務將很快無縫連線到巴塞羅那。於 2010 年完工的奧特-布熱連線為巴黎和日內瓦之間的法國高速列車服務提供了一條捷徑，而通往斯特拉斯堡的法國高速列車東線將提供前往德國的服務。
法國高速列車網路發展時間表
| 線路 | 起點 | 終點 | 開通年份 | 距離（公里） | 累計距離（公里） |
|---|---|---|---|---|---|
| 法國高速列車東南線 - 第 1 階段 | 里昂 | 巴黎 | 1981 | 275 | 417 |
| 法國高速列車東南線 - 第 2 階段 | 里昂 | 巴黎 | 1983 | 142 | 142 |
| 法國高速列車大西洋線 - 第 1 階段 | 巴黎 | 勒芒 | 1989 | 170 | 312 |
| 法國高速列車大西洋線 - 第 2 階段 | 巴黎 | 圖爾 | 1990 | 101 | 413 |
| 羅訥-阿爾卑斯 | 里昂 | 格雷奈 | 1992 | 37 | 450 |
| 法國高速列車北歐線 | 巴黎 | 加萊 | 1993 | 333 | 783 |
| 法國高速列車巴黎互聯線 | 巴黎 | 巴黎 | 1994 | 87 | 870 |
| 羅訥-阿爾卑斯 | 格雷奈 | 瓦朗斯 | 1994 | 84 | 954 |
| 法國高速列車巴黎互聯線 | 巴黎 | 巴黎 | 1996 | 17 | 971 |
| 法國國家鐵路公司地中海高速列車 | 瓦朗斯 | 馬賽/尼姆 | 2001 | 259 | 1230 |
| 法國國家鐵路公司東部高速列車 | 巴黎 | 博德雷庫爾 | 2007 | 332 | 1562 |
| 法國國家鐵路公司 - 奧特-布熱 | 巴黎 | 日內瓦 | 2010 | 65 | 1627 |
| 法國國家鐵路公司 | 佩皮尼昂 | 西班牙邊境 | 2011 | 24 | 1651 |
| 法國國家鐵路公司 - 萊茵河-羅訥河東線第 1 階段 | 第戎 | 米盧斯 | 2011 | 140 | 1791 |
| 法國國家鐵路公司東部高速列車 | 博德雷庫爾 | 旺丹海姆 | 2016 | 106 | 1897 |
| 法國國家鐵路公司 | 尼姆 | 蒙彼利埃 | 2016 | 70 | 1967 |
| 法國國家鐵路公司 | 蒙彼利埃 | 佩皮尼昂 | 2021 | 152 | 2119 |
為了跨境旅行，由多個國有鐵路公司組建了火車運營商，以提供國際目的地之間的服務。Thalys 國際列車公司是一家專門提供巴黎、布魯塞爾、阿姆斯特丹和科隆之間的高速客運鐵路服務的公司。該公司的資本所有權由法國國家鐵路公司（法國）持有，28% 由比利時國家鐵路公司 (SNCB) 持有，10% 由德國鐵路公司 (DB) 持有。[Thalys]
Eurostar 是一個類似的聯合體，提供倫敦、巴黎和布魯塞爾之間的商業客運服務。它由英國、法國和比利時的公共和私人公司聯合運營。Eurostar 從英國、法國和比利時之間的合資企業轉變為單一法人實體後，更名為 Eurostar 國際列車公司。[12] [6]
自 1981 年法國高速列車首次投入運營以來，技術一直在不斷進步。1996 年，法國高速列車推出了第一列雙層列車，這顯著增加了在日益擁擠的路線上的運載能力（和收入）。此外，法國列車一直在努力提供更快的服務，並多次打破鐵路速度紀錄。最近，一輛經過改裝的法國高速列車於 2007 年達到 574.8 公里/小時的最高速度，創造了新的紀錄。
20 世紀 90 年代中後期，歐盟開始實施政策變化，迫使許多國有鐵路公司將其鐵路所有權部門與列車運營部門分離。1997 年，法國拆分了法國國家鐵路公司（SNCF），該公司控制著鐵路基礎設施和機車車輛，並建立了法國鐵路網 (RFF)。RFF 從法國國家鐵路公司分離出來，現在只是列車運營商，並繼承了其債務，以便在火車服務私有化後，使法國國家鐵路公司在運營上實現盈利。RFF 仍然是一家國有公司，擁有、維護和升級著整個法國的鐵路網路。[13]
隨著法國高速列車和歐洲高速鐵路網路的擴充套件，它對高速鐵路所服務城市之間的航空服務產生了重大影響。據法國國家鐵路公司稱，當火車旅行時間超過 4.5 小時時，更多旅客會選擇飛機而不是高速鐵路。[mr] 鑑於西歐人口密度和大型城市眾多，這對歐洲短途航空旅行產生了重大影響。在距離超過 800 公里（或火車旅行時間約 3.5 小時）的情況下，根據目前高速鐵路的最高旅行速度，航空旅行開始佔據主要的模態份額。但火車旅行時間在 2.5 小時或更短的情況下，高速鐵路在高速旅行市場中佔有 80% 以上的份額。[Werner Rothengatter] 歐洲高速鐵路的出現無疑對航空業的市場份額造成了不利影響。然而，雖然高速鐵路在短途、高速市場取得了成功，但歐洲可行的高速鐵路網路的範圍存在地理限制。
在法國，確定高速鐵路網路的最大範圍可能有助於估計網路的最大可行規模。如上所述，法國高速列車最初部署在巴黎和里昂之間。法國高速列車東南線為這兩個城市之間的 40% 的法國人口提供了高速通道。這是一個顯而易見的選擇，毫不意外地獲得了巨大的成功。雖然法國政府擁有巨大的槓桿作用，可以為基礎設施和機車車輛提供昂貴的資本投資資金，但隨著旅客服務從法國國家鐵路公司轉移到其他運營商，火車系統私有化，未來服務擴充套件的投資回報率將受到更大的關注。[hs2] 隨著網路的不斷發展，以及網路向更偏遠或人口稀少的地區擴充套件，或穿越更加崎嶇的地形，該系統的後續擴充套件可能難以證明其合理性。當然，可以為法國鄉村提供服務的經濟上可行的路線長度是有限的。
法國的法國高速列車網路仍在發展，尚未達到成熟階段，因此，我們只能估計法國高速鐵路線路的最大價值。下圖顯示了法國累計軌道里程的最大範圍的幾種可能方案，這些方案基於法國高速列車線路近 40 年的已建成和計劃開發。表 1 顯示了 1981 年至 2021 年計劃中的法國高速列車線路發展時間表。到 2021 年，法國將擁有約 2100 公里的高速鐵路。一些估計表明，該網路的總里程可能達到 3500 公里。
對於TGV鐵路網路的最大規模，一個合理的假設是什麼？大多數技術遵循相似的增長和衰退模式，其特徵是“S型曲線”。這種S曲線可以用以下方程式表示：
其中：
S(t) 表示時間 t（以年為單位）時的預計累計軌道長度；to 表示達到 ½ K 的拐點；K 表示累計軌道長度的飽和水平，以公里為單位；b 是一個係數，影響曲線在時間 t 上的陡峭程度。
使用微軟 Excel 2011 中的資料分析軟體對收集到的軌道長度資料進行了分析。資料分析結果如下所示。
| K | 2500 | 3000 | 3500 | 4000 | 4500 |
|---|---|---|---|---|---|
| b | 0.114 | 0.089 | 0.079 | 0.073 | 0.070 |
| to | 1998.82 | 2003.98 | 2008.26 | 2011.92 | 2015.12 |
| t統計量 | 37.8 | 30.5 | 25.8 | 23.6 | 22.3 |
| R2 | 0.973 | 0.960 | 0.945 | 0.935 | 0.927 |
結果表明，根據 R 平方和 t 統計量的強度，最大 K 值可能介於 2,500 到 4,500 公里之間（甚至更高）。當 K = 2,500 公里時，這些數值最高。然而，法國政府計劃在未來幾年建設多達 4,600 公里的總軌道長度 [BBC 新聞報道]。根據迴歸分析結果的強度，很難根據過去建設的時間順序預測法國高速鐵路的未來飽和極限。
分析法國私有化和投資對未來高速鐵路服務的影響非常困難，尤其是在當前全球金融危機和全球石油價格大幅波動的情況下。最終，TGV 的長期成功可能為法國提供競爭優勢，因為其高速鐵路網路在歐洲不斷擴充套件，高速鐵路服務被私有化，這意味著 TGV 服務可以進入法國以外的市場。
隨著市場向競爭開放，高速鐵路的競爭格局註定會變得更加有趣。由國有運營商組成的財團，如 Eurostar 和 Thalys，可能很快需要與其他服務提供商一起運營，包括市場的新進入者。隨著短途航空旅行的減少，法國航空等航空公司已考慮進入高速鐵路市場，提供包含航空和鐵路連線服務的單一車票。在這種情況下，鐵路和航空旅行可能成為互補的模式，而不是競爭的模式。[Spiegel]
為了改善跨境高速鐵路的運營和管理，歐洲 7 家高速鐵路運營商組成了一個名為 Railteam 的營銷聯盟。這些公司包括 SNCF（法國）、Eurostar UK、DB（德國）、OBB（奧地利）、SBB（瑞士）、NS Hispeed（荷蘭）和 SNCB（比利時）。這種聯盟類似於航空公司之間的合作伙伴關係，例如 KLM 和達美航空。高速鐵路運營商試圖建立一個預訂系統，允許旅客跨多個運營商購買車票，並在乘坐任何列車時獲得同等的優質服務。由於決定每個服務提供商的政策過於複雜且難以整合，這些努力在 2009 年底被放棄。該聯盟的主要目標之一不是開發或擴充套件高速鐵路的物理技術，而是開發一個統一的歐洲預訂系統，以提高效率。這項服務將使乘客能夠用一張票在歐洲任何地方預訂旅行，取代國際旅行所需的單獨交易（Thalys 或 Eurostar 線路的旅行除外）。由於建立這個系統成本越來越高，而且越來越複雜，該專案於 2009 年被取消。[BBC 2009]
試圖彌合各國之間定價和服務政策的差異，使得提供聯合服務變得很困難。在不久的將來，德國鐵路的列車很快將在連線法蘭克福和巴黎的TGV Est 線路上執行。然而，每個國家的乘客和員工都習慣了各自的系統執行方式。法國採用的是根據需求定價的系統，需要預訂，而德國採用的是固定價格系統，不需要預訂。這些差異被證明是兩方難以解決的問題。此外，兩國的勞工法規不同，也進一步加劇了各運營商之間的矛盾。雖然最終協議尚未形成，但 SNCF 和 DB 正在努力逐步彌合這些差距。[mr]
隨著歐洲高速鐵路系統的發展，技術進步將繼續提高鐵路基礎設施本身提供的服務質量。隨著高速鐵路市場透過私有化向競爭開放，創新將隨著時間的推移進一步推動網路發展。
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法國鐵路網 - 我們的公司, [2], 訪問時間：2011 年 10 月 7 日.
歐洲之星 - 歡迎來到我們的世界 - 關於歐洲之星, [3], 訪問時間：2011 年 10 月 7 日.