努力建设2030年的铁路

将我们今天的欧洲铁路网与25年前的铁路网进行比较。安全和准点率持续提高，然而，交通增长参差不齐，成本大幅上升。与此同时，通信和运输环境也发生了革命性的变化。25年前，手机、互联网和电子邮件还不存在。没有从便利的地区机场起飞的廉价航空公司。汽车使用含铅燃料;安全气囊、“卫星导航”和空调都是未知的。我们周围的世界变化得比我们快得多!

现在想想2030年。如果我们的铁路系统要继续成为欧洲生活不可分割的一部分，它必须是什么样的?如果2030年看起来遥不可及，那么请记住，四分之一个世纪只代表主线基础设施和火车更新的一个周期。我们今天已经交付的很多东西将成为2030年铁路的一部分。在完成今天的目标的同时，我们的挑战是开始建设明天的铁路。

虽然我们还不知道未来25年运输市场的细节，但一些趋势已经很明显。以下与我们特别相关:

• 人们向城市生活的迁移将在整个欧洲继续下去
• 平均而言，人们的寿命将更长，大多数人将更加富裕。他们将有更多的手段和时间去旅行。因此，对旅游的需求将会增长。但是，平均而言，他们将不那么敏捷。他们看重缩短的旅行时间和高度的个人安全，不会容忍不便或糟糕的服务。然而，将有一部分人口依赖便利的交通来实现社会和经济流动。愿意在困难条件下从事安全关键工作的年轻技术工人(铁路运营和维护所依赖的正是这些人)将会减少。剩下的部分将确保实际工资通胀;这种情况每年都在发生。
• 能源将更加昂贵，所有运输系统都需要减少能源需求。顾客会更加注意可持续性。
• 私人交通将发展技术以保持其吸引力。

如果铁路在不断扩大的市场中所占比例不断下降，政府不太可能维持目前的财政支持水平。

其中一些趋势发挥了我们的优势，特别是居住在中心的人们对移动需求的预期增长。但是，即使在能源使用方面，也存在许多威胁。我们的火车每个座位越来越重，而汽车却越来越轻。但至少我们可以确定我们必须如何改变才能生存和繁荣。

为了在未来25年继续在欧洲经济生活中发挥核心作用，我们现在必须采取行动和政策，重新设计我们的铁路，使其成为完整运输系统的一部分:

• 门到门，缩短了“全程”时间
• 在人们或货运想要使用它的地方和时间可用
• 准时，保证多式联运
• 维护成本低
• 节能，最大限度地提高可持续性
• 负担得起的

为了吸引我们的用户，我们必须挨家挨户地考虑他们的期望。他们不会为了下一段旅程的火车、公共汽车、出租车、电车或汽车之间的糟糕连接而在风雨中等待。他们也不会费力地爬上台阶，绕过一个世纪前建造的布局拙劣、不安全的车站。也许我们最大的挑战之一是重新设计我们所有的车站，而不仅仅是具有标志性的市中心车站，把它们变成高效友好的交汇处。我们中的许多人已经开始了，但今天的解决方案过于昂贵，质量参差不齐。在英国，我们正在创造模块化的空间站设计，能够以合理的价格在工厂建造和安装;一个为新城镇服务的建筑项目。

快速变化的电信世界将使我们能够改变向未来乘客提供信息的方式，并帮助创造“全程旅行”。到2015年，售票处将成为历史，因为人们通过互联网或移动电话购买车票，然后通过卫星定位系统的个人设备被引导穿过车站，到达正确的车门，找到他们预定的座位。这不仅提高了换乘的吸引力，而且缩短了车站停留时间或“停留时间”。

然而，这只是触及电信工程的进步及其与信息技术的融合所带来的潜力。跟踪和追踪货物，提供有关单个包裹以及集装箱或货车装载的安全性、完整性和位置的完整实时信息，现在是一个负担得起的现实。基于无线电扫描的无源微芯片正在迅速使条形码技术在零售业中过时。今天，扫描技术可以通过跟踪任何移动电话SIM卡或信用卡微芯片，精确地跟踪铁路系统中个人的运动。因此，我们有可能实现完全的“无票”旅行，没有障碍，也不需要特别的收入保护，只需在人们通过系统时扫描个人信息。这对隐私的影响是显而易见的。让人们接受这种监测技术所需的保障措施不久将在欧盟层面进行研究。

由于需要更少、更昂贵的熟练工人，我们必须设计系统的每个部分，以实现真正的低维护，同时提高可靠性和安全完整性。在网络铁路公司，过去三年的核心战略是从“发现和修复故障”的维护转向“预测和预防”的管理。要做到这一点，必须定期对资产状况进行客观测量，而这只能通过自动化系统来实现。我们不能用稀缺的、熟练的人才来做这种重复性的工作。因此，采用基于列车的技术来衡量由中央系统支持的基础设施，以诊断趋势和模式。我们现在正在推进“智能基础设施”项目，为我们的桥梁和土方工程配备自动状态监测系统，该系统采用了来自一流大学的新一代技术。两个例子显示了这种方法的潜力和仍需克服的挑战。

由国防工业发展起来的计算机数字图像识别技术，提供了取代物理例行检查的机会，而这正是人类不擅长的重复性工作。我们可以训练计算机从数以百万计的图像中过滤潜在的缺陷和变化，并将它们呈现给熟练的技术人员进行评估和决策，这是人类擅长的工作类型。前面提到的相同扫描技术有可能使用嵌入式传感器检测结构和土方工程的相对运动。同样，其原则是取代昂贵的、重复的人工检查，并向工程师提供客观的信息。

人类角色的改变不会“发生”。我们站在人类行为科学——人体工程学——的最前沿，重新设计人类的角色，人类与系统互动的方式变得与“传统”工程设计一样重要。

尽管取得了很多进步，但基础设施工程师对火车服务的干扰仍然远远超过了未来的可接受程度。我们中的许多人依靠单线工作或在列车之间工作;这是有效的线路运行低于容量。既然我们成功地增加了列车的运行，我们必须重新设计我们的流程，在不中断交通流量的情况下维护和更新铁路系统。我们必须让乘客和货运用户看不见我们。瑞士铁路和越来越多的其他铁路采用的“准时制”倡议，就是一个很好的例子，说明我们需要改变我们的想法。它允许在高度机械化的系统中迅速和高质量地进行重大活动。这影响了我们在英国开发所有主要基础设施系统的模块化方法，包括信号控制、电力、轨道和结构。与车站一样，我们通过标准化的设计寻求工厂建造的质量、速度和安装的经济性。

提高铁路在环境可持续性方面的信誉非常重要。在利用可再生能源- -特别是水力发电- -的国家，能源使用问题已受到相当大的注意。对铁路基础设施使用废物或回收材料的注意有限。然而，在英国，我们正准备用回收的碎玻璃代替分级砂作为轨道基础层，并正在试验采用回收的塑料废物来制造枕木，至少在区域和通勤路线上。

在消耗更少能源的同时减少旅行时间是一项挑战。一个关键的行动是开发比现在更轻的火车。通过这种方式，可以通过改进加速和制动来缩短行程时间，而不是提高最高速度，这只能在车站之间短暂达到，同时使用更少的能量。

以每个座位计算，有四种主要方法可以减轻火车的重量。一个是更好的内部设计，更多地使用新材料——例如，碳纤维正广泛应用于汽车和飞机。二是继续实现铁路网络的电气化，在这些铁路网络中，火车仍然要承受自身发动机的重量损失。然后我们需要从根本上思考。

我们需要从火车的抗碰撞能力进一步发展到基础设施的防撞能力。现代列车防护技术控制列车碰撞风险。现在的当务之急是平交道口和线路边的安全。最好的平交道口是被淘汰的。我们已经要求我们的土木工程师设计出模块化桥梁，这种桥梁可以以低成本安装，并且很少中断火车服务。在不可行的情况下，我们要求我们的信号工程师开发可靠的障碍物检测系统;智能基础设施项目的一部分是探测动物或人类的入侵，或岩石坠落。

我们需要减少车辆转向架和悬架的重量，而做到这一点的方法就是改善赛道。我们的奥地利同事一直站在证明更高轨道质量以降低生命周期成本的前沿。现在，我们有了另一个效仿他们的理由。更高的轨道质量允许更低的列车重量，从而减少能源消耗和缩短旅程时间-一个良性链。

然而，如果我们要制造一个真正低维护的铁路系统，我们必须做的不仅仅是控制重量。自从认识到轮轨界面滚动接触疲劳的重要性以来，大量的研究工作使我们对列车悬架和刚度设计的影响有了更深入的了解。我们在英国看到，现代火车的设计使滚动接触疲劳的数量比30年前的火车增加了几乎一个数量级。我们必须将我们的轨道和车辆工程师聚集在一起，以优化系统，并大大减少铁路管理中昂贵且破坏性的基础设施维护活动，例如研磨。

要接受增长，我们必须提高产能。这可能是最大的挑战，因为负担得起的解决方案不是大规模建设新线路。然而，这一问题往往局限于相互冲突的路口和车站，如在开放线路上，两者之间没有达到运行能力。我们的(轻型)列车和轨道设计必须有助于车站的吞吐量，以减少停留时间，当然，这也改善了用户的端到端旅行时间。我们的下一步是设计一个模块化立交桥，以一种简单、经济的方式消除路口冲突。

更高容量铁路的其他组成部分包括统一性能的列车，运行到标准服务模式，最大限度地隔离长途、区域间、郊区和地方部门。我们需要重新考虑如何为扩大货运服务提供资金。运力优化并不要求货物从一个循环到另一个循环，这意味着所有额外的高维护轨道和系统。相反，货运列车只需要在客运列车之间行驶，这意味着货运列车的端到端速度为每分钟140公里。高度工程化的货运车辆的成本将被增加的网络容量和减少的基础设施所抵消;整个系统的解决方案。

我们的日本同事展现了真正准时运行铁路的美德，我们的瑞士朋友紧随其后。“准时”提供了免费的运力，但它也意味着有保证的连接和在我们的车站有吸引力的多式联运的能力——另一个良性链。

对于不同类型的旅行，对用户来说，“有吸引力”和“有价值”的构成是不同的，这也促使我们在设计中设计差异。在德国，我们已经看到了“火车-电车”概念的成功发展，即铁路将其网络扩展到城市中心，并在解决城市交通方面发挥更大的作用。我们的荷兰同事一直在开发可持续区域交通的新思路，如果服务频率降低，关键因素是可靠性、准时性和多式联运连接的确定性。

将我们的铁路视为一组针对所提供服务类型进行优化的系统，可以在标准、原则和技术方面有更大的区别。轨道工程师很早就了解不同部件、轨道施工质量和维护干预限制的机会。将这种想法扩展到适合停车距离和交通密度的列车控制和分离上，这是相当有潜力的。ERTMS背后的技术适合管理高速铁路上的列车运行，但可能不适合城市铁路，如果采用有轨电车技术，由于停车距离很短，可以简化为在“视线”上运行。同时，我们在测量列车上安装了GPS、陀螺仪和路线测绘设备，这些设备在200公里/小时的速度下可以精确到0.5米的位置。这是否为区域铁路线提供了一种低成本但仍然可靠和安全的列车检测系统，特别是引入了伽利略作为GPS的替代方案?

因此，到2030年左右，我们必须建造一条需要有限维护的准点铁路，最大限度地利用技术以可承受的价格实现这些目标。轻型列车将在有吸引力的交汇处之间运行，这些交汇处易于访问，并且实时信息丰富。我们的先驱者发明了一种基于高效钢轨钢轮的先进运输系统，它将满足未来欧洲的需求——但前提是我们行动得足够快!