動車組
動車組
動車組在中國,時速高達200km或以上的列車稱為“動車”。就是把帶動力的動力車與非動力車按照預定的參數組合在一起,因此可以概括的講,動車組是自帶動力的,固定編組的,列車兩端分別設有司機室進行駕駛操作,配備現代化服務設施的旅客列車的單元。高鐵是按照速度的劃分,通常指速度250km/h以上的列車。帶動力的車輛叫動車,不帶動力的車輛叫拖車組.動車組技術源于地鐵,是一種動力分散技術。
專業定義
動車組動車組,亦稱多動力列車組合(Multiple Units,MU 電力動車組叫做EMU 內燃動車組,把動力裝置分散安裝在每節車廂上。帶動力的車輛叫動車,不帶動力的車輛叫拖車。
動車組的動力來源分布在列車各個車廂上的發動機,而不是集中在鐵路機車上。電力動車組又分為直流電力動車組和交流電力動車組兩種。
動車組有兩種牽引動力的分布方式,一是動力分散,二是動力集中。但實際上,動力集中式的動車組嚴格上來說只能算是普通的機車+車輛模式的翻版再升級。
動力分散電動車組的優點是,動力裝置分布在列車不同的位置上,能夠實現較大的牽引力,編組靈活。由于采用動力制動的輪對多,制動效率高,且調速性能好,制動減速度大,適合用于限速區段較多的線路。代表:日本新干線,中國的CRH系列
對于停站較多的近郊通勤鐵路、地下鐵路,這優勢特別明顯。另外,列車中一節動車的牽引動力發生故障對全列車的牽引指標影響不大。其缺點是:牽引力設備的數量多,總重量大。代表:地鐵列車
動力集中的電動車組其優點是動力裝置集中安裝在2~3節車上,檢查維修比較方便,電氣設備的總重量小于動力分散的電動車組。其缺點是動車的軸重較大,對線路不利。代表:法國TGV系列
動車組動車組在兩端都有駕駛室,列車掉頭時無需先把機車在一端脫鉤后再移到另一端掛鉤,大為加快運轉的速度。同時亦減少車務人員的工作及提高安全。機車亦可以用推拉操作達到一樣的效果。
動車組可以容易組合成長短不同的列車。有些地方的動車組會先整成一列,到中途的車站分開成數節,分別開向不同的目的地。因為動車組運轉快、占地小。代表:德國ICE2高速列車
動車組稱得上是鐵路旅客運輸的生力軍,使用動車的比重最大的國家是日本占87%;次之荷蘭占83%、英國占61%、法國占22%、德國占12%。德國是最早制造和運用動車的國家,制造技術一直領先。1903年 7月 8日,這是世界上第一列由接觸網供電的單相交流電動車組同年 10月 28日,西門子公司制造的三相交流電動車進行了高速試驗,首創時速 210.2公里的歷史性記錄。
各國著名的動車組有”、德國“ICE”、法國“TGV”、“歐洲之星”、瑞典“X2000”、美國 “ACELA”和中國“CRH”、”等。
單元結構
動車組
動車組可以按照以下方式劃分單元:
制動單元
若干車輛按照一定的組合或順序連掛,連掛后的編組具備完整的制動能力。
最小制動單元被打破后,編組失去制動能力。所謂喪失制動能力,即編組無法下閘制動──這個相對好辦,拿別的車拖著或者推著,按調車方式慢慢走;也有可能無法松閘緩解──這個就需要專門的處置措施了,在車輪抱死的情況下硬拖硬推是相當糟糕的主意。
提到這個單元,也會同時提到一列暫時未做定義的“廣義動車組”──“中華之星”,這個爭議多于公開資料的特殊列車。從已有的照片上看,該動車組的拖車總以3的倍數出現,即0、3、6或9。有有傳聞云該車采用微機指令直通制動。因此估計,該列車每特定三節拖車方能組成一個完整的制動單元。一個可能的方式是其中一節車裝有空氣壓縮機,為本車和相鄰的兩節車提供制動與緩解的動力;而微機指令傳遞系統又可能在沒有壓縮機的車上。
自走單元
動車組列車
若干車輛按照一定的組合或順序連掛,連掛后的編組具有若干個司機室,在本編組司機室控制下具備完整的運行動能力。多數情況下,自走單元包含若干個完整的制動單元;而其中又以一個自走單元即為一個制動單元的情況居多。
最小自走單元被打破后,編組失去自力運行能力,并可能因制動單元被破壞而喪失制動能力。
當前形態CRH1的自走單元為動車+拖車+動車;當前形態CRH2A的自走單元為4節,編組為拖車+動車+動車+拖車。
隨走單元
若干車輛按照一定的組合或順序連掛,連掛后的編組在其他編組中司機室控制下具備完整的運行與制動能力。多數情況下,隨走單元包含若干個完整的制動單元;而其中又動車組以一個隨走單元即為一個制動單元的情況居多。隨走單元可以不包含司機室,而自走單元在很多情況下也具備隨走功能。
最小隨走單元被打破后,編組失去自力運行能力,并同樣可能因制動單元被破壞而喪失制動能力。
當前形態“長白山”的4、5、6號車即構成一個隨走單元;其自走單元成為非駕駛端時,也成為隨走單元。
運營單元
若干車輛按照一定的組合或順序連掛,連掛后的編組能用來執行運營任務。不同的運營組織方式對運營單元有不同的要求,但運營單元一般包含若干完整的自行/制動單元,有時也包含隨走單元。
最小運營單元被打破后,運營變得很不方便,甚至事實上無法繼續。
以當前形態CRH5為例,該車由兩個自走單元背靠背連掛組成,每個自走單元各有一個司機室,連掛后分別位于列車兩端。該列車的典型運用環境要求列車終到后無須調頭即可立即折返。如果拿掉一個自走單元,只剩一個司機室,列車在向某個方向行駛時必然出現司機室在車尾的情況,事實上無法實現高速載客運營的目的。
特殊單元
在ICE3型列車里,4、5號車都是拖車,沒有動力,純粹只是與列車首尾兩個自走單元兼容的電氣-制動單元。這樣的單元在其他型號/系列列車中是非常罕見的。
3 優點介紹 (1)動車組在兩端都有駕駛室,大為加快運轉的速度。
(2)動車組可以容易組合成長短不同的列車。其中動力分散的動車組優點特別明顯:
①動力效率較高,特別是在斜坡上,動車組車卡的重量放置在各個帶動力的車輪上,而不會成為拖在機車后面無用的負重。
②因為同樣的原因,動車組上的動力軸對路軌黏著力的要求較低,每軸的載重亦較少。因此選用動車組的高速鐵路路線,對路線的土木工程及路軌的要求都較為低。
③電力動車組因為有較多的電動機,所以再生制動能力良好。對于停站較多的近郊通勤鐵路、地下鐵路,該優點特別明顯。
④因為動車組運轉快、占地小,行走市郊的通勤鐵路很多都是動車組。輕便鐵路、地下鐵路使用的亦幾乎全是動車組。
特征簡介
在現代,數量眾多的單元式組合列車都具備以下特征:
1. 多個司機室
每個司機室都具備完全的列車操控能力。列車至少有兩個司機室,一般分布于列車兩端,在列車終到換向或中途換向時無須調頭。有些列車具有更多司機室,可以在中途停站時輕易分解成獨立而完整的若干列車。
2. 編組完整風格統一
同一系列的列車,各節車尺寸樣式不會相差太遠,甚至無法輕易與本系列之外的車輛連掛。這個特征在高速列車和新型通勤列車中尤為明顯。
5 制動情況 高速動車組的制動裝置及安全裝置從接到通知到緊急剎車程序操作完成,留給司機的有效時間非常短,否則就和前車撞上了。作為安全措施須在每列車上安裝衛星通信裝置,由全線總調度室主電腦每隔幾秒通過衛星轉播安全信號,當有狀況時用衛星同步向所有列車下達剎車指令,機車電腦在接到信號后,規定時間內沒檢測到手動剎車操作,就轉入自動剎車程序。對于隧道內接不到信號的問題,可以在每列車的車尾安裝定向天線,本車剎車時向后發出剎車信號,后車在車頭有接收天線。
"和諧號"CRH3型動車組最高時速為300公里,如此高的速度會使列車的抓地力減小,可在每節車箱的頂部安裝由電腦控制的風翼(減速板),當檢測到車輪壓力非正常下降時,適當升起風翼(減速板),用高速時的風阻將列車壓回地面。風翼(減速板)平時緊貼車頂以減小阻力,當緊急剎車時完全張開用高速時的風阻減速,讓列車短時間內從高速降為中速,使車輪剎車裝置工作時車輪不打滑。風翼(減速板)中央要留出動力電線的位置,防止風翼(減速板)升起后碰到動力電線。
制動盤和制動夾鉗根據車型不同而不同,CRH2 動軸兩輪盤,拖軸兩輪盤兩軸盤;CRH5 動軸上兩個軸盤,拖軸上三個軸盤,每個軸盤一個制動夾鉗(兩個閘片)。
制動時,先是動車優先實施再生制動,當制動力不足時,相鄰拖車再實施空氣制動,如果還不足,動車再實施空氣制動。
發展足跡
動車發明了,單節車廂會動了。由動車編成的動車列車和與無動力車廂混編的列車也有了。編組靈活,加速能力強,有些動車、動車列車或混編列車甚至兩頭都有司機室,不用專門的調車作業就能往返運行。方便。酷。完美?No。
動車組早期的動車各節自成體系,不能相互操作,列車中每節動車都要有人操作。然而通勤線路九曲十八彎,通勤列車又走走停停,即使是經驗豐富的老司機之間的配合也難免會出差錯,一旦前車猛然減速而后車剛好加速,又寸到彎道上……。
頻繁的脫軌事故使得動車列車編組只能很小,這大大扼殺了動車編組靈活的優勢。好在車到山前自有路,一項來自新型電力機車的技術──重聯──砸碎了動車發展的枷鎖。重聯,指用特定手段將兼容機車的聯系在一起,由一個司機室操縱。最常見的手段是用一組重聯電纜連接多臺同系列機車的操控系統或動力系統。動車由電力機車發展而來,產生于電力機車的重聯技術也很快用于動車列車。從此,動車列車與無動力車廂混編的列車可以由一個司機全面操控了。從此,動車組誕生了。
時間:1903年7月8日。
地點:德國柏林。
編組:動車+無動力車廂+動車+動車+無動力車廂+動車。
這種無動力車廂不會隔斷動車之間的聯系,因為它也安裝了重聯線。與動車相對,這種專門為動車組準備的無動力車廂叫從車,中文翻譯為拖車──盡管有時候它是被夾著走或者推著走。
1903年8月14日,由接觸網供電的單相交流電動車組問世。
1903年10月28日,西門子公司制造的三相交流電動車組進行高速試驗,首創時速210.2公里的歷史性記錄。
一戰結束,內燃機車開始普及,內燃動車出現。
二戰結束,內燃機車也能重聯了,內燃動車組出現。
70年代,法國試制了燃氣輪機高速動車組──TGV-0。
80年代,高速鐵路網在歐洲延伸,風馳電掣的各系TGV以300km/h的速度成為法國人的驕傲。
90年代,TGV試驗速度突破500km/h。
新世紀,TGV試驗速度突破570km/h。中國CRT實驗速速突破600公里每小時。
然而在大多數場合,動車組擔負的都是市內、市郊、城際通勤任務。大多數輕軌、地鐵以及國外大多數城際列車都是動車組。高速列車在動車組中只占很小比例。
引用一份來自網絡的統計,世界各國/地區的鐵路系統中,使用動車/動車組最大的為日本,占87%;荷蘭、英國次之,分別占83%和61%;法國、德國又次之,分別占22%和12%。
中國發展史
2003年8月23日,鐵道部裝備現代化領導小組召開會議,研究技術引進項目的操作方式與實施策略。
2003年11月29日,鐵道部部長辦公會審議通過《加快機車車輛裝備現代化實施綱要》。
2004年4月1日,國務院召開會議專題研究鐵路機車車輛裝備有關問題,形成《研究鐵路機車車輛裝備有關問題的會議紀要》,明確了“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”基本原則。
2004年7月29日,國家發改委與鐵道部聯合印發《大功率交流傳動電力機車技術引進與國產化實施方案》和《時速200公里動車組引進與國產化實施方案》。
2004年8月,鐵道部公開招標采購時速200公里動車組項目。
2005年10月,鐵道部公開招標采購時速300公里動車組項目。
2006年7月31日,國內首列國產化時速200公里動車組下線。
2006年9月,鐵路部門在膠濟線以及第六次大提速既有線改造區段組織了多次全線拉通試驗和提速平推試驗,動車組進入運行試驗。
2007年2月,動車組以160公里的時速投入春運。
2007年4月18日,動車組全面上線投入運營。
2008年8月1日,動車組投入運營的京津線是中國首條高速鐵路客運專線,是中國進入高鐵時代的標志。
國外動車組
動車組法國 法國高速鐵路線上采用的電動車組在牽引動力上的布置與日本不同。日本是動力分散式,而法國是動力集中式,只在列車兩端的頭車(或與頭車相臨的客車的一端)裝有牽引動力裝置。法國第一條鐵路線(巴黎東南新干線)于1972年動工,1983年投入運用。運用TGV-PSE電動車組,最高運行時速為270公里。在巴黎東南新干線通車后,法國繼續擴大高速鐵路線,1990年大西洋新干線(巴黎--勒芒、圖爾)正式通車,采用TGV-A電動車組,最高運行時速為300公里。
德國 1962年德國研制的“萊茵金子”號客車的構造時速已達160公里,1974年ET403型電動車組的最高運行時速為160公里,1977年提高到時速200公里。1985年制造出ICE型高速列車,并在1988年時速達到406.9公里的試驗速度。1989年,德國開始正式制造第一代ICE高速列車,并于1990年投入使用。在2000年8月1日,德國第三代動力分散型高速列車ICE3,正式投入法蘭克福--科隆新型高速鐵路線的商業運營,最高時速達到300公里。
俄羅斯 俄羅斯采用在既有線路上逐步提高旅客列車速度,使線路的改造和機車車輛的更新同步進行的方法。1984年3月,高速列車正式投入運用,采用了快速電動車組,平均運行時速為140公里,有兩個區間時速達200公里。
意大利 意大利在20世紀70年代中期投入運用了帶擺式車體的ERT401型的客車,最高運行時速為160公里~180公里,20世紀80年代最高時速達到200公里。1988年~1989年開始在米蘭--羅馬、威尼斯--羅馬之間采用ETR450型擺式列車,最高運行時速250公里。
瑞典 瑞典的X2000擺式動車組由BombardierTransportation制造,運行于斯德哥爾摩--哥德堡之間457公里的鐵路線上。該車主要特點是通過彎道處的速度比普通列車提高約40%,并以此來縮短營運時間。
韓國 韓國高速列車KTX采用了法國TGV的設計,由ALSTOM公司設計制造。KTX每組有2節動車、2節服務車和16節客車。該列車擁有先進的制動系統、集成的防火系統和自動控制系統等,保證了其高度的安全性和可靠性。韓國共采購了46組,首批的16組由法國制造,余下的由韓國企業自行制造。2003年9月KTX高速列車在首爾——釜山高速鐵路線上試運行時速突破300km/h,該列車主要由韓國自主開發,只有核心零件由法國和韓國聯合制造,國產化率達到92%。2004年4月,KTX高速列車在韓國的第一條高速鐵路首爾——釜山高速鐵路線上投入運營。
分類情況
按動拖比分類
動車組列車中,有動力的車軸所承載的車重與無動力的車軸所承載的車重之比稱為動拖比。列車動拖比小于1:3為動力集中;小于1:1但不小于1:3為弱動力分散;等于和大于1:1為強動力分散。當列車編組中,動力車全部車軸均有動力、每節動力車軸數與非動力車軸數相同且軸重接近的情況下,可以用動力車數量與非動力車節數之比粗略計算動拖比。
這是最常見的動車組分類方式。需要注意的是,這個分類方式也同樣適用于傳統列車。一個比較極端的強動力分散例子是一臺132噸機車與兩節55噸車廂組合的編組。
動力集中系動車組非常少見,已知只有德國ICE1的2動車12拖車編組和中國“新曙光”的2動車9拖車編組,前者曾用于城際特快,現用于長途直達班次,后者被不科學地用于城際線路。
弱動力分散系動車組相對多見,多用于城際和中長途線路。法國的TGV、德國的ICE1-2動車10拖車編組和ICE2、美國的Acela、瑞典的X2000、中國的“中華之星”、“藍箭”、“神州”等大多數推挽、推拉式動車組都是這樣。
強動力分散系動車組最為常見,多用于通勤場合,但也常用于城際和中長途線路。地鐵與輕軌中的動車組、法國的AGV、TGV-V150、德國的ICE3、中國的“春城”、“先鋒”、“中原之星”、“長白山”以及CRH系列均屬此列。
9.2 按照用途分類 絕大多數型號和數量的動車組都被用于客運領域,少量動車組被用于貨運,還有極少一部分用于軌道檢測等特殊用途(如動檢,其代表產品為青島龐巴迪為海南提供的動車項目)。
按照動力燃料類別分類
動車組按動力裝置可分為柴油動車組、燃氣輪動車組和電力動車組三類。電力動車組按電流制又分為直流電力動車組和交流電力動車組兩種。柴油動車組按傳動方式又分為機械傳動動車組、液力傳動動車組和電力傳動動車組三種。燃氣輪動車組按傳動方式又分為電力傳動動車組和液力傳動動車組兩種。蒸汽動車之間無法聯控,所以到目前為止沒有蒸汽動車組。
符合“狹義動車組”定義的電力動車組,英文名為“Electric Multiple Units”,縮寫為“EMU”,在繁體中文地區多被稱為“電聯車”,日文稱“電車”。
符合“狹義動車組”定義的內燃動車組,日文稱“氣動車”。
符合“狹義動車組”定義且燃料為柴油的內燃動車組,英文名為“Diesel Multiple Units”,縮寫為“DMU”,在繁體中文地區多被稱為“柴聯車”。
汽油動車存在,但尚不能肯定汽油動車組存在。
9.3 按作用分類 動車組的附掛車按作用分為有動力的(轉向架上裝有牽引電動機)和無動力的以及無動力但一端有駕駛臺的三種。