高速铁路动车组简介

高速铁路动车组简介(一)牵引动力及牵引方式比选1、高速列车应采用电力牵引内燃牵引和电力牵引两种牵引种类列车速度从100km/h增加到300km/h时，运行阻力约增加5倍，此时牵引列车的总功率则为100km/h时的15倍电力牵引更适宜高速列车的牵引内燃牵引是很难实现的主要原因如下：（1）目前我国功率最大的DF8内燃机车标称功率为2720kw，柴油-发电机组总重为30.87t，柴油机组平均每千瓦功率金属消耗量为11.35kg/kw。

而电力机车以 SS3为例，机车功率为4320kw，主变压器重12.4t，平均每千瓦功率金属消耗量为 2.87kg/kw。

因此牵引动力装置在轴重和轴数维持一样的条件下，电力牵引可实现更大的牵引功率。

（2）内燃牵引若实现高速牵引则必须提高柴油机功率，必然会增加柴油发电机组及辅助系统重量，最终会导致机车轴重或轴数增加。

轴重的增加对高速列车的运行是极其有害的，它增大了轮对对钢轨的冲击力，易导致钢轨的折断，并增加了轨道线路的养护维修工作量和维修费用。

若为了维持轴重不增加而增加轴数，如采用C0-C0式转向架或B0-B0-B0式转向架，或组合式机车，使转向架复杂，不利于机车的高速运行。

（3）大功率柴油机的噪音及排放的废气对环境造成严重的污染，影响旅行的舒适度，同时由于机车燃料油的储备有限，列车不能长距离行驶，需换挂机车或在站上补充燃料及水，增加了列车辅助作业时间。

电力牵引由于牵引功率的增加，对列车的质量影响很小，易实现大功率牵引，所以高速列车最佳的牵引方式为电力牵引。

2、高速铁路宜采用动车组目前我国铁路基本上采用机车牵引旅客列车的输送方式，机车和旅客列车分别整备，机车在车站联挂列车后出行,机车只在规定的交路范围内运行。

这种运行方式有以下缺点：（1）机车按规定交路行驶，中途须换挂机车，辅助作业时间延长，从而使旅行时间延长。

而动车组本身在运行中不需更换牵引动力，有效地压缩了运行时间。

（2）列车出入始发（终到）站时通过车站咽喉区每开行一对旅客列车，则占用咽喉次数达6次，造成咽喉区能力紧张。

若采用动车组，只用咽喉次数仅2次，极大的缓解了咽喉区的通过能力。

（3）采用动车组可以避免部分机车的单机走行以节省能源的消耗。

（4）列车在跨线运行时，有时会出现折角走行，采用动车组后则避免了因折角走行而摘挂机车的情况，节省了列车的站停时间。

（5）只有采用动车组，才有可能将部分牵引动力分散布置在客车的转向架上，才能进一步减少动力车的轴重。

综上所述，高速列车一般均采用具有牵引动力、固定编组的电动车组。

3、动力集中式和动力分散式动车组动力集中和动力分散两种形式的动车组目前在发达国家均得到了广泛应用，使用情况良好。

日本的高速列车以动力分散型居多，而西欧各国以动力集中型居主导地位。

经分析两种列车的主要不同点如下：（1）从列车车体受力状况分析，动力分散式车体受力情况好，可以使车体结构轻量化，进一步减少金属材料用量，有利于减轻轴重。

而动力集中式车体则愈靠近动力车受力愈大，车体结构轻量化受强度的制约。

（2）高速列车运行时，列车的动力主要是克服空气阻力，运行阻力与速度呈抛物线关系增长，如列车速度从100km/h 增到300km/h时,运行阻力由3.3N/kN增到16.53N/kN，而单位牵引质量所耗功率由0.9kw/t增加到13.5kw/t，约扩大15倍，按牵引质量800t计，列车功率在不计剩余加速能力的条件下总功率应在13500kw以上，若采用动力集中式则牵引电机功率在1700kw左右，如此大的牵引电机是很难在转向架上布置的，同时还需进一步增加轴重以提高粘着性能。

动力过分集中，一旦动力装置出现故障，则列车将失去大部分动力而造成中途停车，请求救援，对列车运行十分不利。

如果采用动力分散式，可增加动轴数量，不但能实现列车大功率牵引，而当某套动力装置出现故障时，可切除部分动力而不会影响列车运行。

（3）高速运行时，动力集中型列车的重量不能充分被利用转化为粘着力，动力车还需进一步增加轴重以提高粘着性能，而动力分散型列车的重量可充分转化为粘着力，由于牵引动力分散，列车的起动、加速、制动性能均优于动力集中型。

（4）动力分散型高速列车由于低轴重、低簧下重量，故减轻了车辆对线路的冲击，减轻了轮轨间产生的噪声，改善了环境，降低了线路的基建投资。

与动力集中型高速列车比显示出动力分散型车的优越性。

（5）动力集中型的牵引动力装置均布置在动车上，维修保养点相对集中，与传统的维修作业相一致；而动力分散型列车的牵引动力装置分散在整个列车上，维修作业点多。

通过上述分析，我们认为当动车组编组数量较多且运行功率较大时，宜采用动力分散式动车组，当编组数量较少及速度相对较低的动车组（200km/h～250 km/h）也可采用动力集中式车组。

(二)国内外动车组现状及发展趋势1、国内动车组现状我国首列电动车组“春城”号于1999年5月在昆明世博会期间投入商业运营。

该车为交直流电传动，采用微机控制技术，3M3T编组，总定员为602人。

动车为B0—B0轴式，轴重小于18t，车组的持续功率为2160kw，持续速度75km/h，最高运用速度120km/h。

同年10月“大白鲨”号200km/h的电动车组投入商业运营，该车为1动6拖（1M6T）编组而成，总功率4000kw，总定员436人，在广深线上试验速度达223.2km/h。

这两种车组的特点仍然是采用传统的交-直传动方式，牵动电动机为直流电动机，速度较低，载客量较小。

与此同时，我国也注重了交-直-交电传动技术的研究应用。

“中原之星”号动力分散型电动车组，设计速度为160km/h，总功率为3200kw，总定员为548人。

时速200km/h的“蓝箭”号动力集中型电动车组于2000年12月试验完成，该车为1动6拖（Mc+5T+Tc）的固定编组，总功率4800kw，设计时速200km/h，最高试验速度达235.6km/h，总定员421人。

时速200km/h的动力分散型“先锋”号电动车组也于同期试制完成，该车为4动2拖的固定编组形式，总功率4800kw，设计时速200km/h，最高试验速度达240km/h，总定员424人。

应当指出的是设计时速270km/h的动力集中型“中华之星”号2动9拖电动车组在秦沈客运专线的试运行，使我国高速动车组最高速度值接近国外高速动车组的水平。

该车设计总功率为9600kw，总定员为774人，最高试验速度达321.5km/h。

该车采用了交直交传动技术、计算机网络控制技术等众多国际先进技术，体现了我国机车车辆制造技术的最高水平。

国内电动车组的主要技术性能指标详见国内电动车组主要技术参数表。

总之，交-直-交传动技术的动车组在我国铁路上已有几种样车在试运行，但编组车辆数较少，速度一般在200km/h 左右，载客量低，轴重大，可靠性有待提高，故仍不能适应我国高速铁路的客运要求。

国内电动车组主要技术参数2、国外高速动车组状况国外高速动车组较发达的国家是欧洲的法国、德国、意大利和瑞典及亚洲的日本。

这些国家的高速动车组有其各自的特点。

(1) 法国高速线上的电动车组为动力集中式。

法国在1960年旅客列车的最高运行速度普遍提高到160km/h，1975年特快列车的最高速度达200km/h，70年代末又创318km/h记录，1983年9月巴黎东南新干线使用的TGV-A试验列车试验速度达到515.3km/h，创造了轮轨粘着式交通工具速度的最高记录。

1990年大西洋新干线（巴黎－－勒芒、图尔）正式通车，采用TGV－A电动车组，最高运行速度为300km/h。

“欧洲之星”高速列车是法国TGV列车的派生系列，目前运行在伦敦至巴黎和布鲁塞尔之间、该车载客量794人、12根动轴，总功率12000kw，时速达300km/h，编组型式为2L18T，铰接式转向架。

(2) 德国是铁路客运速度提高较快的国家之一。

1962年德国研制的“莱茵金子”号客车的构造速度已达160km/h，1974年ET403型电动车组的最高运行速度为160km/h，1977年提高到200km/h。

1985年制造出ICE型高速列车。

由5辆车组成的ICE列车于1985年交付试验。

头车和尾车为动车，各长20.8m，自重78.2t，采用三相交流牵引装置，每辆动车的功率为4200kw。

中间3辆拖车的长度均为24.34m。

德国的ICE第一代列车(ICE1)于1988年就跑出了400km/h的速度，列车编组为2 辆动力头车牵引10--14节客车不等。

该列车的设计把乘客的舒适度放在首位，由于德国铁路穿越隧道较多，故对列车的密封性设计也仿效日本新干线列车进行设计，为欧洲第一代气密性列车,随后改进制成ICE第二代(ICE2)和ICE第三代(ICE3)产品。

由于ICE3要在莱茵-科隆间线路上运行，该线路设计坡度为40‰、并以300km/h运行，为了有足够的粘着力，故该车采用动力分散型。

(3)日本的高速列车以动力分散为主、大编组、高功率、小轴重。

由于日本人口比欧洲国家多、城市密集、又以输送上下班的员工为主，故每列车中一等座席占比例数相对欧洲国家来说较低。

日本东海道新干线从1964年投入运营以来，至今已40多年了，高速列车从东海道新干线的0系，发展了100系、200系、300系、400系、500系、700系、El系(MAX)、E2系、E3等。

300系电动车组，其构造速度为300km/h，为交流传动，采用了再生制动，车辆采用铝合金密封式车体。

新干线里最受关注的车辆，是运营速度最快，体现出九十年代高科技水准的500系电动车组。

生产于1995-1998年，16辆编组，最高运行时速为300公里。

500系的车头流线型可谓十足，弯曲部分长达9米多。

远远看过去，500系就象一条细长的蛇。

所有新干线车辆中，流线型最好的就数500系了。

700系名为铁路之星Rail Star,这是日本最新也是最先进的一款电动车组。

正式投入运行是在1999年3月11日。

700系C sets模式每组车有16节车厢，E sets模式有8节车厢。

最高运营时速为285km/h。

由于车体采用了中空铝型材，700系重仅708吨。

车的编组方式为12动4拖，功率13200kw。

700系全长约400米，共载1323名乘客。

700系的车体是用铝合金压制成的中空外壳，内部填充的是吸音，防震的复合材料。

E1型是日本MAX新干线中的一种，为12辆编组，最高时速240Km/h。

1999年12月后，东北新干线上的E1换成了E4系。

E2型为8辆编组，1997年投入运营。

最高时速为275km/h。

E3型建造于1995年，编组方式为6辆（R系）和7辆（L50系）。

R系车在东北新干线上时速为275km/h。

而L50系在东北线上时速为240km/h。