创新基础设施:高铁

高速铁路系统的方法

建设高铁系统有两种方法。第一个选择是改进现有的铁路轨道和信号技术，这将使高铁列车以177公里/小时的速度运行。有了这种选择，高铁列车通常会与速度慢得多的货运列车共享轨道。第二个选择,构建全新的轨道专门为高速客运铁路服务的使用,将使列车旅行速度更快——220英里每小时(354公里/小时)——因为火车就不会与慢分享跟踪货运列车或遇到优先权问题。第一种方法的建设成本自然要比第二种方法低得多(升级轨道的成本大约为每英里700万美元，而建造新轨道的成本可能高达每英里3500万美元，根据该报告国会研究服务）.

虽然升级现有轨道比建造新轨道便宜，但现有轨道对实现安全的最高速度存在一些障碍，如地理弯道和在平地上的道路十字路口。美铁(Amtrak)的阿西乐(Acela)列车运行在东北走廊(美国唯一的高铁客运系统)，并使用倾斜技术，使列车能够在不大幅减速的情况下处理弯道，这反过来有助于减少整体旅行时间。然而，系统中列车位置相当接近的区域限制了该技术的使用。东北走廊上的火车时速不是150- 200英里(241- 322公里/小时)，而是平均70英里/小时(113公里/小时)(尽管有短暂的时间速度确实达到150英里/小时(241公里/小时))。

高速铁路技术

高铁列车利用传统的钢轮或钢轨技术，以及成熟的标准轨距轨道技术，在大多数情况下使用架空电气化来推动列车。由于不需要携带燃料，这项技术使火车能够显著提高速度。高铁列车重量的减轻也使它们能够快速停止和启动。美国现有的大部分铁路都不是电气化的，这可能会导致额外的成本，即使是在为高铁改造现有轨道时也是如此。

高铁列车也采用空气动力学设计，采用动态重力转移技术，并使用空气制动器和再生制动，这有助于回收制动过程中损失的部分能量。高铁系统需要直线、平坦的轨道，曲率和高度变化很小。由于增加了弯道、高程变化或与其他列车相交的区域，轨道变得更加复杂，因此必须降低速度以适应列车的需要。专为高铁设计的轨道可以同时容纳多列列车，而不影响速度或安全。

高速铁路通信技术

与传统列车一样，高铁列车在固定轨道上运行，这意味着如果轨道被阻塞，列车运营人员很难避免相撞。高铁的高速运行使得在紧急情况下，在障碍物视线范围内停车变得越来越困难。高铁列车采用列车控制技术，显示列车的速度，可以轻松控制速度，并提供改变轨道和信号条件的数据。据报道，列车控制技术为该系统提供了列车分离(避免碰撞)、临时速度限制、线路速度执行和铁路工人的路边安全美国铁路工程和道路维修协会(AREMA)。随着美国高铁基础设施的扩张，高铁技术也可能随之改变。据预测，未来高铁列车将变得更加数字化，这意味着目前旨在帮助列车运营商预测铁路状况变化和列车性能的技术将能够在很少人参与的情况下进行调整。