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动车组(以整体固定编组为特征的列车)

动车组(Powered car train-set  ),又称“动车组列车”,中国内地新兴的交通术语,为现代火车的一种类型,由若干带动力的车辆(动车)和不带动力的车辆(拖车)组成,列车在正常使用期限内以固定编组模式运行  。《铁路技术管理规程》第208条内容规定:动车组列车为自走行固定编组列车  。

最简单的动车组是一节自带动力行驶的车厢,如广州地铁APM线列车  。动力分散式动车组由多节动力车厢和非动力车厢组成,如和谐号系列动车组  ;也有全部车辆均带动力情况  ,如磁悬浮列车  。动力集中式动车组由一节或两节位于列车端部的动车和中间多节非动力车厢组成  ,如中华之星电力动车组  。

动车组相比传统列车,具有不随意更改编组和折返不摘挂机车特点,其中多动力分布式动车组具有轴重轻、加速性能好、运用灵活等优点  ,适用于小编组、大密度客运组织  ,广泛运用于城际捷运  ,以及城市轨道交通列车中  。

动车组(D-Series High-Speed Train  )在中国国家铁路运输系统里是指“(普通)动车组旅客列车”,车次以“D”开头,简称“D字头列车”,其综合等级高于特快旅客列车和其它普速列车  ,低于后来由其本身进一步细分出来的“高速动车组旅客列车(G字头列车)”和“城际动车组旅客列车(C字头列车)”  。

2020年10月21日,我国自主研发的时速400公里跨国互联互通高速动车组,在中车长春轨道客车股份有限公司下线。列车可在不同气候条件、不同轨距、不同供电制式标准的国际铁路间运行,能让国际、洲际旅行更便捷。

技术起源

1903年7月8日,德国研制出一辆由4节动车和2节拖车组成的钢轨供电列车,为世界上首台电力动车组;8月14日,德国研制出世界上首台由接触网供电的动车组;10月28日,德国再造出三相交流电力动车组,试验速度达210.2千米/小时  。1932年,德国研制成世界上首台内燃动车组  。

发展背景

20世纪60年代以前没有现代化高速铁路,世界各地列车基本采用常规机辆模式运作,也是火车最原始的构造形态,即由一节机车(特殊情况下会在列车一端或另一端增加1至3机车数量)牵引若干车厢或车皮行驶。随着列车载客量增大、运行速度加快,即使采用多机重联方法,这种传统牵引模式仍限制了机车速度提升空间  。

普及历程

20世纪80~90年代起,随着世界铁路复兴促进动车组发展,全球动车组保有量大幅度增长  。至1990年,仅前苏联动车组保有量就有约1.9万辆  。

截至2005年,全球83个国家地区共拥有约23000辆内燃动车组  。

2007年4月3日,法国V150试验动车组创下574.8千米/小时的最高行车速度记录  。

初始发展阶段

1958年至20世纪80年代末,中国国内先后研制出首台内燃动车组和电力动车组,为中国铁路动车组发展提供丰富经验。在当时资金匮乏、科技落后、蒸汽机车为主要牵引车辆等的社会条件下,动车组无法投入运营  。

加速发展阶段

中国的台湾和香港两地在20世纪70~90年代加快铁路系统升级改造  ,引入动车组  ,编组方式丰富  ,服务于特快列车  ,以及机场铁路等城市轨道交通线路中  。

20世纪90年代至2004年期间,随着改革开放深入、旅客数量激增、工业水平提升,中国内地相继制造出多款内燃和电力动车组  ,且内燃动车组数量占有一定比例  。这些动车组多半为动力集中式动车组,车厢数量2至14节不等,常在局部线路作为特快列车运营。由于列车核心部件依赖外国进口,车体规模标准不一,车辆各项技术不成熟,性能欠佳,未能推广  。

高速发展阶段

多元发展阶段

截至2016年,中国国家铁路动车组拥有量2595标准组,占全球营运动车组总量60%以上  。

截至2019年,中国国家铁路动车组拥有量3616标准组、28927辆  。

动车组,即动车组列车,由若干节动车(动力车厢或传统机车)与拖车(无动力车厢)经固定编组形成的一类列车。“动车组”一词只是中国内地使用的交通术语,海外各国家地区没有明文注释“动车组”一词  。

国标

《铁道车辆词汇 第1部分 基本词汇》(2.94):由动车与拖车(包含控制车)组成固定编组使用的车组  。

2014年版《铁路技术管理规程》(第208条):动车组列车为自走行固定编组列车  。

区分

动车组(列车)不等同于动车  ,也不等同于高速列车  。此外,因动车组从原传统列车基础上发展而来,所以也有一部分动车组结构特征介于动车组与传统列车之间  ,但纯粹的多机车重联列车不属于动车组范畴  。

动车组一般根据动力布置特点、动力能源类别划分  ,不同划分类型之间存在交叉关系,如动力分散式内燃动车组  。

动力集中与动力分散

根据动力布置特点,动车组分为动力集中式动车组和动力分散式动车组两类  。

动力分散式动车组又名动力分布式动车组,动力车厢分布于列车多处位置,列车采用均牵式或强推挽式运行  ,也有全车或几近全车带动力装置这种形式  。

动力集中式与分散式两种动车组无严格界限,动力集中与动力分散是相对的,主要根据动车与拖车数量比以及具体布局而定  ,可编组动车组融合两者特点  。

电力机车与内燃机车

根据动力能源类型,动车组分为内燃动车组和电力动车组。内燃动车组以内燃机为动力机械,通过电传动或液力传动装置牵引车组。电力动车组简称“电动车组”,整车动力单元充当电力机车,从接触网或供电轨获取电能,经驱动电动机牵引车组,具体又细分直流和交流两种  。另外,还有电力与燃气相结合的混合动力型动车组  。同功率等级下,内燃动车组造价约为电力动车组的70%至80%,适用于中低速非电气化市郊客运  。

动车组主体构造包括车体、转向架、牵引传动及控制系统、制动装置、车端连接装置、受流装置(电动车组)、车厢内部设备和驾驶室设备、列车控制网络信息系统八大组成部分,并配置其它细节硬件和软件设备  ,综合集成机械、电子、新型材料和计算机等诸多现代科学技术  。

动拖车

动车是动车组中具有牵引动力装置车辆,又称“动力车”,按动力源分为电动车、内燃动车和燃气轮动车;拖车是动车组中不具备牵引动力装置或控制装置车辆;控制车是动车组中具有控制装置而无牵引动力装置车辆,其本质仍是拖车  (动车英文缩写为“M”,拖车英文缩写为“T”  )。动车组驾驶室位于列车前后两端,可以采用传统机车,或采用拖车(控制车)  。自动旅客捷运系统(APM)中的动车组采用无驾驶室车体  。

动车组中的动车与拖车之间通过车钩、缓冲器、风挡、车端阻尼装置和电气连接装置等相衔接  ,利用牵引系统  (变压器、变流器、电机等)构成动力单元  ,并通过微机控制技术操纵全列车的启动和制动运行  。

转向架

转向架是将两个或几个轮对用专门构架组成一体的装置  ,在动车组中起着承载、牵引、走行和制动等重要作用  ,城市地铁动车组与城际高速动车组转向架有所差异  ,但均对可靠性、安全性、平稳性有高要求  。

短编动车组或动力单元,动拖比或拖动比为1:1、1:2、1:3  、1:4  、2:3  、也有全动车编组以及单节自走行车厢形式  。6至8节的短编动车组,常为两个小动力单元衔接而成,也可以是独立个体,动拖比或拖动比为3:3、4:2  、4:4、6:2  ,亦有动拖车数量比为奇偶数配比的情况  。长编动车组有9节以上数量车厢,动拖车数量组合方式更多元化  ,既能由多个动力单元对接而成,也能自成一个独立的大动力单元列车  。

相比常规列车的优点

⑴两端联控、高效换向

动车组两端车头均设有驾驶室,无需摘挂机车即可原地折返并反向运营,减少占用轨道资源,降低作业时间和风险,特别适用于立折频繁的城市轨道交通客运列车在终点站的换向运转  。

⑵牵引力强、启停迅速

⑶正点率高、舒适性佳

动车组牵引单元和辅助供电电源单元数量多,可靠性高,即使某单元出现故障,仍可按运行图行车  。

⑷载客量大、运用灵活

在相同质量和长度下,动车组采用动力车厢为动车,总载客量相比传统机辆列车的可提高7%至16%。虽然最小动力单元采用固定编组,但可通过重联实现自由编组,适应不同时段不同峰值客流,提高经济效益  。在日本和韩国等一些国家地区中,动车组可通过临时重联方式,在特定车站组合或解编车组,进行集散运输  。

⑸磨损度小、易于维护

动车组因综合性能好,驱动轴负载降低,轨道磨损减小,采用机辆整车统一作业,降低维护成本  。

相比常规列车的缺点

动车组有其缺点局限:动力集中式动车组轴重较大,黏着性能差、接近常规列车  ,对线路要求高,但总重量比动力分散式动车组的小,维修方便。动力分散式动车组总重量大,电气设备数量多,维护成本高  ,造价昂贵  。有些长编动车组列车,因无子动力单元,不可临时调整编组改变车厢数量,导致无法适应变化客流  。

动车组运行线路设有专用机车检修站,如地铁车辆段基地、动车运用所等  ,还有专业运用检修规则  。

市域动车组:结合地铁列车特性设计的快轨列车,能够快速启停  ,构造速度可达100~160千米/小时,适合市郊铁路或城镇带铁路运营  。

城际动车组:融合高速列车和地铁列车特性设计的列车,构造速度可达200千米/小时,适合城市间捷运  。

卧铺动车组:针对长途列车和过夜旅客需求特点设计的动车组,车厢内有豪华卧铺席,车票价格较昂贵  。

还有一些为特殊线路定制的动车组,如可变轨动车组  、窄轨动车组  、米轨动车组  、宽轨动车组  ,为特殊环境研制的高寒动车组  ,双层动车组等  。

货运动车组:针对轻型快件货物运输设计的动车组  ,一些情况下利用高速动车组车厢部分空间运快递  。

高速铁路综合检测列车:简称“动检车”,中国国内部分检测动车组外观采用黄色涂装,又名“黄医生”。动检车专门在动车组运行的线路上检测轨道系统设备,也可模拟动车组运行,以保障后续列车能在安全环境下运营  。



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