專業定義
動車組,英文稱(MultipleUnits,簡寫為MU),即多個(動力)單位,比較於單動力的傳統列車,Multiple是多,Units是單位,含義即多單位,在談論動力的語境裡就是指“動力多單位”。電力動車組叫做EMU,內燃動車組叫DMU,把動力裝置分散安裝在每節車廂上。若干動車組合(作為特徵的列車),即多動力車輛組,至少有兩個動車(帶動力的車廂叫動車,被拖著走的車廂叫拖車)。動車組列車一般是幾個動車和幾個拖車的組合,個別的為純動車組(如更高速度試驗列車)。傳統列車是單動力,是一個動車(車頭)帶一長串拖車。動車組觀念來源於捷運,首尾各有一個動車,可兩頭開。中國品牌的動車組標誌符號是CRH(中國高速列車的品牌標誌)。
網上廣泛混淆動車組(是列車)與動車(是車廂,任何列車都有動車),其實它們是不同概念,根本不同。動車是車廂,如果錯誤地指列車,那么任何列車都有動力,都是動車了。
編組類型
8車廂編組的占大多數,4動4拖,6動2拖。16車廂編組的是大編組,是少數,CRH1B為10動6拖,CRH2B是8動配8拖。特殊的是更高速度試驗列車,是6編組的純動車組。列車跑得快,全靠動車帶,時速主要決定於動車的數量和質量。
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,一般列車用分散式:前者是每個動車帶若干拖車,後者是若干動車並列。但實際上,動力集中式的動車組,有兩種:一種嚴格上來說只能算是普通的機車+車輛模式的翻版再升級,例如,青藏鐵路的列車常常是兩三個車頭;另一種為純動車組,更高速度試驗列車就是6動車的列車。
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。由於採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,適合用於限速區段較多的線路。
代表:中國的CRH系列
對於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:捷運列車。
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於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。
動車組在兩端都有駕駛室,列車掉頭時無需先把機車在一端脫鉤後再移到另一端掛鈎,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主力軍,使用動車的比重最大的國家是中國占87%;次之荷蘭占83%、英國占61%、法國占22%、德國占12%。德國是最早製造和運用動車的國家,製造技術一直領先。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,西門子公司製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。
歷史發展
使用動車的比重以日本為最大,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%。動車組稱得上是鐵路旅客運輸的生力軍。德國是最早製造和運用動車的國家,製造技術一直領先。1903年7月8日,首先運行了由鋼軌供電的動車組,由4節動車和2節拖車編成。同年8月14日,又運行了由接觸網供電的動車組,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,西門子公司製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。
常見的動車組有日本新幹線,德國ICE,法國TGV,歐洲之星,瑞典X2000,美國ACELA,中國的藍箭,中原之星,中華之星,新曙光,香港KTT……
從1998年中國第一列商用動車組在南昌鐵路局運營以來,目前已有幾十列動車組賓士在全國萬里鐵道線上,成為鐵路運輸一道亮麗的風景。正如一位鐵路資深老專家所說,動車組的運營,不僅為我國中短途客運增加了一種新型的鐵路交通工具,更重要的是它為鐵路運輸帶來了新的活力。動車組雖然在我國真正投入商業運營的時間並不長,但其良好的發展前景已被國內外普遍看好。國外經驗表明,除了中長途運輸外,在中短途運輸、大城市近郊、大城市與衛星城市之間,鐵路客運的作用仍然不可忽視。隨著我國城市化進程的持續發展和城市化水平的不斷提高,城市的數量不僅要增加,城市的規模也在不斷擴大,未來城際間的客運市場潛力巨大。在城市交通體系中,軌道交通以其用地省、運能大、速度快、節約能源、減少污染、運行經濟、安全性好等優點,越來越受到人們的重視。
據專家預測,未來的城市軌道運輸由“捷運輕軌市郊動車組”的模式組成,構成一個由內向外、層層分流的立體交通網路。即在市區採用捷運運輸,人口相對較少的地區採用輕軌,在城市周圍和市郊採用動車組。這種組合的優點是:捷運運量大,可將密集地區的人流迅速分散出去;輕軌車運行時間機動,可靈活應對不確定的客流;市郊出行距離加大,更快速的動車組可大大縮短旅途時間。
級別分類
按照動力排布:動力集中,動力分散。按照用途:客運,貨運(比如日本M250,法國TGV行郵),特殊用途(軌道檢測等)。
按照性能:高性能,低性能。
動車組有兩種牽引動力的分布方式,一種叫動力分散,一種叫動力集中。
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。由於採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,適合用於限速區段較多的線路。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。動力分散的電動車組的缺點是:牽引力設備的數量多,總重量大。動力集中的電動車組也有其優點,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於動力分散的電動車組。動力集中布置的缺點是動車的軸重較大,對線路不利。
動車的技術發展主要表現在功率、速度和舒適性的提高、單位功率重量的降低以及電子技術的套用等方面。動車組今後還將不斷發展,特別是世界各國正在發展市郊鐵路與地下鐵道過軌互通,構成城市高速鐵路網,動車組在其中將會起到主力軍的作用。
中國的動車組列車分為三大級別:高速動車組(時速250及其以上,標號G),一般動車組或中速的(標號D,時速160和200公里),低速動車組(南車青島公司2013年後把技術能力下延而研究時速140公里的,以適應城市輕軌),還沒有上限時速。
高速鐵路主要用高速動車組G而兼行一般動車組D,快速鐵路如丹大快速鐵路主要用一般動車組D而兼行普通列車。
高速動車組
高速動車組時速在不同時代標準不同,在中國是不低於250的:時速250、300、380、400等等的。
俄羅斯要求莫斯科至喀山高鐵時速400,中國必然發展這種時速的動車組。
一般動車組
有160級和200級。因為它比高速動車組更常見。由於低速動車組的發展晚於一般動車組和高速動車組,是普通技術的下延,使得這個一般類型成為中速的了。
160級:主要用於低級市域快鐵,還有城際公交或低級城際鐵路。
2013年7月3日《中國首列時速160公里城際動車下線》,中國首列公交化時速160公里CRH6F型城際動車組3日在南車青島四方機車車輛股份有限公司竣工下線,這一類型的動車組可滿足城鎮間公交化的運營需求。時速160公里CRH6F型城際動車組是中國首個城際動車組技術平台CINOVA的第二個系列產品,具有載客量大、快起快停、快速乘降、頻繁起停的技術優勢,是為適應中國新型城鎮化建設需求、構建1小時經濟圈而研製的新型快捷軌道交通工具。據悉,這列動車組的研製成功,標誌著中國正在形成譜系化的城際動車組產品。
動車組最低時速160公里如蘭中城鐵所用CRH5G型動車組即是。
另外,中國南車株洲公司為馬來西亞米軌研製的動車組時速也在這個範圍。
200級:中國動車組很多跑200時速。
低速動車組
這種類型的其實在中國的發展晚於一般動車組和高速動車組,可以說它是動車組技術的下延,並非中國動車組技術開始於140級。
140公里級的,適應城市輕軌列車。2013年7月3日《中國首列時速160公里城際動車下線》,南車青島四方機車車輛股份有限公司南車四方將在CINOVA的技術平台下研製形成時速140公里(覆蓋時速120公里)、160公里、200公里、250公里4種速度等級,不同平面布置的CRH6型城際動車組系列化產品。
單元結構
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,連掛後的編組具備完整的制動能力。
最小制動單元被打破後,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”,這個爭議多於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。有有傳聞雲該車採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
若干車輛按照一定的組合或順序連掛,連掛後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後,編組失去自力運行能力,並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,連掛後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後,編組失去自力運行能力,並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,連掛後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後,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,連掛後分別位於列車兩端。該列車的典型運用環境要求列車終到後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型列車裡,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。
主要I特徵
在現代,數量眾多的單元式組合列車都具備以下特徵: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,一般分布於列車兩端,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。這個特徵在高速列車和新型通勤列車中尤為明顯。
具體優點
(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後面無用的負重。
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。對於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。
跟用機車拖動普通車卡相比,動車組的優點是:
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後再移到另一端掛鈎,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截,分別開向不同的目的地。
當中動力分散的動車組以下的優點特別明顯:
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後面無用的負重。
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。
電力動車組因為有較多的電動機,所以再生制動能力良好。對於停站較多的近郊通勤鐵路、地下鐵路,這優點特別明顯。
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
傳統的列車是帶有動力的機車,可是沒有動力的客車組成的車列,它在到達車站和車站時,要進行反覆列車和機車的變化作業。動車組就是把帶動力的動力車與非動力車按照我們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的,配備現代化服務設施的旅客列車的單元。我們這次推出時速200到250公里的動車組在引進消化創新的基礎上,在九大關鍵技術上有創新。第一是集成創新。我告訴大家,一列動車組大約有8000個零部件組成,涉及到電子、微電子、計算機技術、網路技術、通訊技術,涉及到機械加工、非金屬等等。再生產過程中,直接設計的企業達100多個,中國人用自己的智慧完全掌握了系統集成的技術。我們在第六次大提速的動車組全部使用過產化生產的。
中國製造
牽引技術
交流傳統技術,交流傳統技術是世界上高速列車的核心技術之一。通過引進消化吸收,完全掌握了大功率的交流傳統技術,現在的動車組一列車交流傳統的功率可以做到8800千瓦,而且採用世界上最先進的電流IPG技術。在這裡它有變壓器、變流器、牽引電機、牽引控制四個關鍵技術。還有就是制動技術。高速列車的制動技術是涉及到行車安全的,現在採用的制動是再生制動,列車在250公里實施制動以後,從200公里降到90公里左右完全是靠電機反向鏇轉,利用列車的巨大慣性產生電能再往上輸電,這一段是沒有任何機械磨損的,是一個非常綠色的、環保的技術,只有當列車的速度降到90公里以下才開始實施第二階段的機械制動。200公里的列車制動距離小於2000米,完全達到世界先進水平。
車體技術
高速列車重要技術之一是要輕量化,列車運行每牽引一噸重量大約要消耗12個千瓦,到300公里的時候,每牽引一噸大約要消耗16—17千瓦,因此,世界各國都在輕量技術上進行了競爭。我們生產的動車組,車體重量比傳統客車減輕一半,輕量化技術達到。
走行技術
走行技術簡單的講,要求動車組在200公里、250公里運行的時候,要有比較好的穩定技術,這是安全性指標。還要有很好的平穩性,這是舒適性指標。還要有比較好的曲線通過能力,我們在轉向駕方面也已經達到了世界先進水平,我們現在的轉向駕技術最高時速可以達到350公里。
網路技術
在動車組上為旅客提供的大量的服務設施是要靠電子計算機來控制的,整個列車實行兩級網路,對全列車所有設施設備進行監控、控制。可以這樣講,中國人已經掌握了時速200公里以上動車組的核心九大技術。動車組的國產化率達到了75%以上。
市場換技術,引進4套高速列車技術體系
2004年4月1日國務院專題會議,研究鐵路機車車輛裝備問題,明確“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”基本原則,確定重點扶持國內幾家機車車輛製造企業、引進少量原裝、國內散件組裝和國內生產的項目運作模式。
“以市場換技術”,中國引進4套高速列車技術體系。2004年及2005年中國鐵道部展開二次動車組技術引進招標,與加拿大龐巴迪、日本川崎重工、法國阿爾斯通以及德國西門子分別簽訂協定,向中國北車集團和中國南車集團的旗下的廠商全面轉讓關鍵技術。
通過吸收的方式達到一定程度的國產化,成為“具有中國自主智慧財產權”的動車組產品系列,在此基礎上進行自主創新研發。
自引入動車組技術以來,從政府到整車製造商就一致孜孜不倦地追求國產化率的提升,一方面是國家提升國核心心技術水平,獨立自主發展的需要,另一方面,國外產品高昂的價格以及受制於距離、成本因素導致的較差的售後維護體驗也迫使整車製造商不得不積極進行動車組各種組件和技術的國產化。
消化吸收,研發製造自主智慧財產權動車組
經過9年的引進消化吸收再創新,我國動車組產業發展迅速:全面掌握了高速動車組總成、車體、轉向架、牽引變壓器、牽引變流器、牽引控制系統、列車網路控制系統等9項高鐵核心技術。
建立了時速200-250公里和時速300-350公里兩個速度等級的技術平台,並具有完全自主智慧財產權。打造中國城際動車組全新技術平台Cinova,並研製出首個車型CRH6。
中國已經掌握了世界先進成熟的鐵路機車車輛製造技術。法國阿爾斯通、日本川崎重工、加拿大龐巴迪、德國西門子、美國GE、EMD等公司,都是世界著名的鐵路技術裝備製造企業,他們擁有當今世界一流的時速200公里及以上動車組和大功率電力、內燃機車設計製造技術。經過艱苦努力,我們成功實現了這些技術的轉讓引進,使我國鐵路裝備技術一下子躋身世界先進行列。
高速動車組的總成、車體、轉向架、牽引變流、牽引控制、牽引變壓、牽引電機、列車網路控制和制動系統等核心技術,大功率電力機車的總成、車體、轉向架、主變壓器、網路控制、主變流器、驅動裝置、牽引電機、制動系統等核心技術,大功率內燃機車的柴油機、主輔發電機、交流傳動控制等核心技術,以及大量的配套技術,已經掌握。運用這些技術生產的時速200公里及以上動車組和大功率機車的國產化率可達到70%以上。
實現了低成本引進,引進的動車組和大功率機車技術,價格比其他國家低得多,動車組比西班牙低14%、比韓國低20%,6軸大功率機車比歐洲同類產品市場價格低44%。
2017年1月3日,國家鐵路局向中車長春軌道客車股份有限公司、中車青島四方機車車輛股份有限公司頒發了中國標準動車組(中國標動)型號合格證和製造許可證,這標誌著,中國標準動車組具備了大規模生產許可條件和上線商業運營資格,中國動車(高鐵)迎來了新時代。
動車管理
按照中華人民國和國鐵道部頒布的《鐵路技術管理規程》(2007年4月1日起實施的版本)第146-149條之規定,解釋如下:
動車組按牽引動力方式分為內燃動車組和電力動車組;按動力配置方式分為動力集中方式動車組和動力分散式動車組。
動車組應有識別標記:路徽、配屬局段簡稱、車型、車號、定員、最高運行速度製造廠名及日期。電器化區段運行的動車組,應有“電氣化區段嚴禁攀登”的標識。
動車組實行以走行公里為主的定期檢修,檢修周期及技術標準按鐵道部檢修規程執行。
動車組應有專門檢修、運用基地,根據需要設備檢修庫、臨修庫、供動車組停放的庫線、應又相應設備對轉向架、車下設備、車上及車頂設備進行檢查、維修和清洗作業。
動車組日常運用的整備、清潔、和排污作業在運用基地完成。
鐵路提速
鐵路第六次大面積提速調圖於4月18日零點起正式付諸實施。這次大面積提速調圖,無論是廣泛性還是先進性,都是以
往歷次提速調圖所不可比擬的。在前5次提速調圖鐵路運輸能力逐步提升的基礎上,這次提速調圖客貨運輸能力將分別再增加18%和12%以上,特別是在主要幹線開行時速200公里及以上動車組、大面積開行5000噸級貨物列車和一大批先進技術裝備投入運用,標誌著我國鐵路既有線提速水平已躋身世界先進行列。這在中國鐵路發展史上是一個重要的里程碑,對推進我國鐵路現代化建設、促進國民經濟又好又快發展必將產生積極的影響。