A nagysebességű vasút (röviden NSV, angol nyelven High Speed Rail vagy HSR) a hagyományos vasúti közlekedésnél lényegesen gyorsabb vasúti közlekedés, amely speciális gördülőállományból és dedikált pályákból álló integrált rendszert használ. Bár nincs egyetlen, világszerte érvényes szabvány, a 250 km/h feletti sebességre épített vonalakat és a 200 km/h feletti sebességre korszerűsített vonalakat széles körben nagysebességűnek tekintik. Az Európai Unió szabályozása szerint az alsó sebességhatár 250 km/h.
1964-ben Japánban megkezdte működését az első nagysebességű vasúti rendszer, a Tókaidó Sinkanszen, amely széles körben „bullet train” (magyarul „golyóvonat”) néven vált ismertté. A nagysebességű vonatok folyamatosan hegesztett sínből készült, többnyire normál nyomtávú vágányokon közlekednek (gyakorlatilag az egyetlen normál nyomtávú fővonali vasútvonalat képviselik az olyan országokban, mint Japán vagy India), egy olyan vízszintesen vezetett útvonalon, amelyet nagy ívsugarakkal terveztek. Egyes régiók azonban, ahol a vasútvonalak szélesebbek, mint például a volt Orosz Birodalom egyes részei (beleértve Oroszországot és Üzbegisztánt), igyekeztek nagysebességű, orosz nyomtávú (1520 mm) vasúthálózatot kiépíteni. Eddig nem terveztek vagy építettek nagysebességű vasutat keskeny nyomtávra, a Spirit of Queensland a leggyorsabb keskeny nyomtávolságú vasút 160 km/h-s csúcssebességet ért el kereskedelmi forgalomban fokföldi nyomtávolságon.
Számos ország épített és fejlesztett, vagy jelenleg is épít nagysebességű vasúti infrastruktúrát a nagyvárosok összekötésére, többek között Ausztria, Belgium, Kína, Dánia, Finnország, Franciaország, Németország, India, Indonézia, Olaszország, Japán, Marokkó, Hollandia, Norvégia, Lengyelország, Portugália, Oroszország, Szaúd-Arábia, Dél-Korea, Spanyolország, Svédország, Svájc, Szerbia, Tajvan, Törökország, Egyesült Királyság, Amerikai Egyesült Államok, Üzbegisztán és Vietnám. A nagysebességű vasút csak Európában és Ázsiában lépi át a nemzetközi határokat. Kína több mint 37 900 km nagysebességű vasútvonalat épített, ami a világ összes nagysebességű vasútvonalának több mint kétharmadát teszi ki.
A nagysebességű vasút a leggyorsabb földi kereskedelmi közlekedési eszköz. Kínában van a leggyorsabb hagyományos nagysebességű vasútvonal rendszeres üzemben, a Peking-Sanghaj nagysebességű vasútvonalon a vonatok akár 350 km/h sebességet is elérik. A 2004-ben megnyitott sanghaji lebegő mágnesvasút a leggyorsabb kereskedelmi forgalomban lévő mágnesvasút, 431 km/h sebességgel. 2007-ben egy TGV Euroduplex motorvonat 574,8 km/h-s rekordot döntött, ezzel a világ leggyorsabb hagyományos kerekes vonata lett. 2007-ben a japán Csúó Sinkanszen egy Tokió és Oszaka között épülő mágnesvasútvonal, amely 505 km/h-s kereskedelmi sebességgel fog közlekedni, és 2027-ben kezdi meg működését.
A nagysebességű vasút elsősorban személyszállító szolgáltatás, de néha más feladatot is ellát. Franciaországban a TGV postát is szállított a La Poste-nak, Kínában pedig napjainkban is közlekednek teherszállító motorvonatok. Bizonyos esetekben a pálya vegyes használatú, a nagysebességű vasútvonalakat lassabb teherszállító vonatok is használhatják, alacsonyabb sebességgel.
Definíció A nagysebességű vasút többféle meghatározása használatos világszerte.
Az Európai Unió 96/48/EK irányelvének 1. melléklete (lásd még: Transzeurópai nagysebességű vasúthálózat) a nagysebességű vasutat a következők szerint határozza meg:
Infrastruktúra Kifejezetten nagysebességű közlekedéshez épített vagy kifejezetten nagysebességű közlekedéshez korszerűsített pálya. Minimális sebességhatár Minimális sebesség 250 km/h a kifejezetten nagy sebességre épített vonalakon és körülbelül 200 km/h a meglévő, kifejezetten korszerűsített vonalakon. Ennek a vonal legalább egy szakaszára kell vonatkoznia. A gördülőállománynak legalább 200 km/h sebesség elérésére kell képesnek lennie ahhoz, hogy nagysebességűnek minősüljön. Üzemeltetési feltételek A gördülőállományt az infrastruktúrával együtt kell megtervezni a teljes kompatibilitás, a biztonság és a szolgáltatás minősége érdekében.
A Nemzetközi Vasútegylet (UIC) a nagysebességű vasút három kategóriáját különbözteti meg:
I. kategória Kifejezetten nagy sebességre épített új pályák, amelyek legalább 250 km/h maximális haladási sebességet tesznek lehetővé. II. kategória Meglévő, kifejezetten nagy sebességre korszerűsített pályák, amelyek legalább 200 km/h maximális sebességet tesznek lehetővé. III. kategória Kifejezetten nagy sebességre korszerűsített meglévő pályák, amelyek legalább 200 km/h maximális haladási sebességet tesznek lehetővé, de egyes szakaszokon alacsonyabb megengedett sebességgel (például topográfiai korlátok vagy városi területeken való áthaladás miatt).
A nagysebességű és a nagyon nagysebességű vasút harmadik meghatározása (Demiridis & Pyrgidis 2012An Overview of High-Speed Railway Systems in Revenue Service Around the World at the End of 2010 and New Links Envisaged, Rail Engineering International (REI), 2012) a következő két feltétel egyidejű teljesülését írja elő: A legnagyobb elérhető haladási sebesség meghaladja a 200 km/h-t, vagy a 250 km/h-t a nagyon nagy sebességűek esetében, A folyosón 150 km/h feletti az átlagsebesség, vagy 200 km/h a nagyon nagy sebességűek esetében. Az UIC inkább a "definíciók" (többes szám) használatát részesíti előnyben, mivel úgy véli, hogy a nagysebességű vasútnak nincs egységes definíciója, sőt még a kifejezések ("nagysebességű" vagy "nagyon nagysebességű") egységes használata sem. A 96/48/EK európai irányelvre hivatkoznak, amely szerint a nagysebesség a rendszert alkotó összes elem kombinációja: infrastruktúra, gördülőállomány és üzemeltetési feltételek. A Nemzetközi Vasúti Szövetség szerint a nagysebességű vasút egyedi jellemzők összessége, nem csupán egy bizonyos sebesség felett közlekedő vonat. Számos hagyományos vontatású vonat képes elérni a 200 km/h sebességet kereskedelmi forgalomban, de nem tekinthetők nagysebességű vonatnak. Ezek közé tartozik a francia SNCF Intercités és a német DB IC.
A 200 km/h-s kritériumot több okból választották; e sebesség felett a geometriai hibák hatása felerősödik, a pálya tapadása csökken, az aerodinamikai ellenállás nagymértékben megnő, az alagutakban a nyomásingadozás az utasoknak kellemetlenséget okoz, és a mozdonyvezetők számára nehézzé válik a pálya menti jelzőberendezések felismerése. 200 km/óra alatti sebességre gyakran korlátozzák a szabványos jelzőberendezéseket, a hagyományos határértékek az Egyesült Államokban 127 km/óra (79 mph), Németországban 160 km/h és Nagy-Britanniában 201 km/h (125 mph). E sebességek felett a pozitív vonatbefolyásolás vagy az Európai Vonatbefolyásoló Rendszer válik szükségessé vagy jogilag kötelezővé.
A nemzeti szabványok eltérhetnek a nemzetközi szabványoktól.
Története A vasút volt a gyors szárazföldi közlekedés első formája, és a 20. század elején-közepén a személygépkocsik és a repülőgépek megjelenéséig tényleges monopóliummal rendelkezett a távolsági személyszállításban. A sebesség mindig is fontos tényező volt a vasutak számára, és folyamatosan igyekeztek nagyobb sebességet elérni és a menetidőt csökkenteni. A 19. század végén a vasúti közlekedés nem volt sokkal lassabb, mint a mai nem nagysebességű vonatok, és sok vasúttársaság rendszeresen közlekedtetett viszonylag gyors gyorsvonatokat, amelyek átlagosan 100 km/h körüli sebességgel közlekedtek.Official Guide of the Railways, 1910: The Official Guide of the Railways and Steam Navigation Lines of the United States, Puerto Rico, Canada, Mexico, and Cuba, Rand McNally & Company Publishing, 1910,
Korai kutatások
Az első kísérletek
A nagysebességű vasút fejlesztése Németországban 1899-ben kezdődött, amikor a porosz államvasút tíz villamos- és mérnöki céggel összefogva villamosította a Marienfelde és Zossen közötti 72 km-es katonai tulajdonú vasútvonalat. A vonal háromfázisú áramot használt 10 kilovoltos feszültségen, 45 Hz frekvenciával.
A kölni Deutz-i Van der Zypen & Charlier cég két vasúti kocsit épített, az egyiket a Siemens-Halske, a másikat az Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft (AEG) elektromos berendezésével szerelték fel, amelyeket 1902 és 1903 folyamán teszteltek a Marienfelde-Zossen vonalon.
1903. október 23-án az S&H felszerelésű kocsi 206,7 km/h sebességet ért el, október 27-én pedig az AEG felszerelésű kocsi 210,2 km/h sebességet.Sith Sastrasinh, "Electrical Train Marienfelde–Zossen in 1901 ", 21 January 2000, WorldRailFans. Accessed 23 January 2013. Ezek a vonatok demonstrálták a nagysebességű villamos vasút megvalósíthatóságát; a rendszeres menetrend szerinti villamos nagysebességű vasúti közlekedés azonban még több mint 30 évnyire volt.
Nagysebességű törekvések A villamosított vasút áttörése után egyértelműen az infrastruktúra - különösen annak költségei - akadályozták a nagysebességű vasút bevezetését. Számos katasztrófa történt - kisiklások, frontális ütközések az egyvágányú vonalakon, ütközések a közúti forgalommal a szintbeli kereszteződésekben stb. A fizikai törvények jól ismertek voltak, azaz ha a sebesség megduplázódik, a kanyarodási sugárnak meg kell négyszereződnie; ugyanez igaz volt a gyorsulási és féktávolságokra is.
Zipernowsky Károly mérnök 1891-ben egy Bécs-Budapest 250 km/h sebességű, elektromos motorkocsikon alapuló vonalat javasolt. 1893-ban Dr. Wellington Adams egy Chicagótól St. Louisig tartó, 406 km hosszúságú, mindössze 160 km/h sebességű vasútvonalat javasolt, ami sík terepen, egyenes vonalban haladt volna.
Alexander C. Millernek nagyobb ambíciói voltak. 1906-ban elindította a Chicago-New York Electric Air Line Railroad projektet, hogy a két nagyváros közötti menetidőt az akkori és jelenlegi 20 óráról tíz órára csökkentse 160 km/h sebességű villamos mozdonyok használatával. Hét évnyi erőfeszítés után azonban kevesebb mint 50 km nyílegyenes pálya készült el. A teljes vonalhossz 1100 km lett volna. A vonal egy részét még ma is használják, mint az USA egyik utolsó interurbánját.
Nagysebességű interurbánok
Az Egyesült Államokban a 20. század eleji interurbánok (azaz villamosok, amelyek városról városra közlekedtek) egy része a maga korában nagyon nagy sebességű volt (Európában is voltak és vannak interurbánok). Számos nagysebességű vasúti technológia eredete az interurbánok területéről származik.
1903-ban - 30 évvel azelőtt, hogy a hagyományos vasutak elkezdték volna áramvonalasítani a vonataikat - a Louisiana Purchase Exposition tisztviselői megszervezték az Electric Railway Test Commission-t, hogy teszteket végezzenek olyan kocsiszekrény-kialakítás kifejlesztésére, amely nagy sebességnél csökkenti a légellenállást. Hosszú tesztsorozatot végeztek. 1905-ben a St. Louis Car Company Henry E. Huntington vonatmágnás számára épített egy olyan vasúti kocsit, amely 160 km/h sebességet megközelítő sebességre volt képes. Egyszer 32 km-t futott Los Angeles és Long Beach között 15 perc alatt, ami 130 km/h átlagsebességet jelentett. A pályák nagy részéhez azonban túl nehéz volt, ezért a Cincinnati Car Company, J. G. Brill és mások úttörő módon könnyűszerkezetes konstrukciókat, alumíniumötvözetek használatát és alacsonyan fekvő forgóvázakat alkalmaztak, amelyek az akkoriban szokatlanul nagy sebességgel is simán tudtak közlekedni a durva elővárosi pályákon. A Westinghouse és a General Electric olyan kompakt motorokat tervezett, amelyeket a forgóvázakra lehetett szerelni. 1930-tól a Cincinnati Car Company Red Devils és néhány más elővárosi vasúti kocsi a kereskedelmi forgalomban 145 km/h sebességet ért el. A Red Devils mindössze 22 tonnát nyomott, bár 44 utasnak tudott helyet biztosítani.