动车(铁路运输工具)

2023-06-26 36阅读

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动车

铁路运输工具

动车、全称动力车辆,是指轨道交通系统中装有动力装置的车辆,包括机车和动力车厢两大类。动车装配有驱动车轮,而与之相对应地无驱动装置车辆就是拖车。列车要能在轨道上正常运行,就必须有动车为整列火车提供足够牵引力,但可以不挂没有动力的拖车。

动车是安装有车轮驱动机器设备的铁路车辆,而不是动车组。不仅高速列车中有动车,所有火车类型的交通工具、包括常速动车组、普速列车、地铁列车、轻轨列车、单轨列车和磁悬浮列车等都有动车。

中文名 动车
英文名 motor car
适用范围 铁路
时速 250公里或以上

火车简介

概念定义

和谐长城号内燃机动车组动车

动车、全称动力车辆,是指在轨道上运行的拥有驱动装置、能产生一定牵引力的机车或车厢。动力装置就是发动机,用于将其它形式能量转化成机械能,并推动车轮运转,例如蒸汽机、内燃机或电动机等。相反,没有配备任何动力装置、不产生牵引力的车辆就是拖车。一列火车若能独立正常地行驶,就离不开动车。

两大类型

动车有两大类别,一种是单节机车,它们只负责车辆牵引,不具备运载功能;另一种是动力车厢,它们不仅拥有牵引能力,还有运载功能,可以在车辆上运输旅客或货物。

动力单元

动力单元是指用至少一节动车和若干节拖车(这里的若干节一般不超过五节)所组成的短列车。动力单元是一种列车编组模式,实现动车与动车或动车与拖车之间按一定数量比进行组合搭配,使之在长期的作业中提高工作效率、统一编组方式以及适应特定运输功能。

前进型蒸汽机车

动力单元其实并不陌生,蒸汽火车就是动力单元最早也是最广泛的应用。蒸汽机车动力单元由一节蒸汽机车头和一节以上的煤水车构成。尽管煤水车皮没有动力,但它是蒸汽机车不可或缺的能源储备车厢,没有它,蒸汽机车的动力就无法维持下去,故蒸汽机车需要煤水车组成动力单元。中国标准动车组是典型的由若干动力单元组合形成的列车,每个动力单元配置两节动车和两节拖车,并能自由组合形成车厢数量为4的倍数的动车组。广州市旅客自动输送系统中的CX100车型车厢,每节车可作为独立运行的最小单元,两端设有全自动车钩,通过全自动车钩实现快速连挂、自由编组。和谐1G型客运机车由两台机车构成动力单元。货运列车也有设动力单元的情况,一般在载重大、坡道陡的条件下,若只靠一节机车无法提供足够拉力时,就会通过重联设置动力单元。

区别车头

动车不完全等同于火车头。火车头是指配置在列车两端、具有控制列车运作功能的轨道车辆。传统机车是火车头的主体,它们不仅有牵引装置,还有一系列的操纵设备,设有司机驾驶室,调控整列火车的主要正常工作。随着新型火车的出现,一些列车不再将驱动轮安放在火车头,而是全部安装在中间车厢内,如中国复兴号列车。 还有一些列车没有设计火车头,只有动力车厢,列车的综合操作完全由调度中心来控制,如广州APM线列车。

无论动车是否充当车头,它都只能实现车辆在同一轨道线内的前进或后退,火车变线导向是由岔道完成的。

区别车组

动车是自带动力装置的车辆,不是动车组。动车组是由若干节动车和若干节拖车连挂而成的车组。现今出现了一系列把“动车组”简称为“动车”的案例,包括12306官网在内、把D字头车次标注为“动车”等,这些都是违背专业术语、科学常识和语文词法的错误现象。动车是伴随着火车与生俱来的产物,任何轨道交通系统都有动车。

分类

1、按照动力排布:动力集中,动力分散。

2、按照用途:客运,货运(比如日本M250,法国TGV行邮),特殊用途(轨道检测等)。

3、按照性能:高性能,低性能。动车的结构从总体布置看,与普通客车不同处是车厢两端设有驾驶台并配有驱动装置。

动车组 MU(Multiple Units)。

动车组列车 multiple unit train。

电力动车组 EMU (Electric Multiple Units)。

内燃动车组 DMU (Diesel Multiple Units)为增加载客席位,也可把驱动装置布置在车架以下。动车或动车组最早出现于铁路支线,进而发展到用于地下铁道和城市郊区旅客运输,以及城市间的快速客运。由于动车组与普通铁路机车相比可采用全动轴或部分车。

动车轴为动轴,使装置分散,以减轻轴重,因此,现代高速客运的发展,趋向是采用全动轴或部分动轴的动车组。

基本概念

试验参数

为方便说明问题,暂时取一列100吨的小编组常传统车(一台40吨轻型电力机车拖四节15吨市内客车,机车所有车轮均为驱动轮)和一列100吨由动车组成的列车(五节一样的20吨市内动车,每节动车的驱动轮均只承担一半的单节车厢重量)作为研究对象:

→传统列车与钢轨间压力大小=980KN

动车

→动车列车与钢轨间压力大小=980KN

→传统列车驱动轮与钢轨间压力大小= 392K(980KNx40t/100t)

→动车列车驱动轮与钢轨间压力大小=490KN(980KN/2)

→轮轨动摩擦因数=0.1

→传统列车能获得的最大进摩=39.2KN(392KNx0.1)

→动车列车能获得的最大进摩=49KN(490KN/0.1)

→(实际极限静摩擦力比滑动摩擦力略大,本文计算时暂时算做与极限静摩擦力等大)

→传统列车能获得的最大加速度=0.392m/s^2(39.2KN/100t)

→动车列车能获得的最大加速度=0.49m/s^2(49KN/100t)

当传统列车机车提动的驱动扭矩使进摩达到39.2KN时,传统列车能获得0.392m/s^2的极限加速度;而一旦机车进一步提高输出扭矩,轨道便无法提供更大的摩擦力,驱动轮即开始空转,无论机车功率多大扭矩多大,进摩已不会再增大,甚至略有降低。

反观动车列车,直到进摩达到49KN时才会出现空转,此时动车列车的加速度已经超过传统列车。

进一步推导和计算可知,最大加速度只由驱动轮承载的重量比例主导。对于市内、市郊通勤动车来说,动车的驱动轮承载的重量一般都会超过全车的一半,而传统列车的驱动轮承载的重量往往只及全车的1/10甚至更少,实际使用中,加速差距是相当明显的。

如果你的物理不好,或觉得以上说明过于无厘头,无法用想明白怎么回事,不妨做个试验:

动车

穿上溜底的、不防滑的鞋子,找一个你拿得动的重物,再找一处结实、光滑的平面(真冰溜冰场最佳)。试试拖/推着重物起跑(模拟传统列车,只有机车重量压在驱动轮上──只有你的体重压在你的脚上)和背/抱/提/举着重物起跑(模拟动车列车,所有重量压在驱动轮──你的脚上),看哪样加速更快。

动车由早期的电力机车和客运车厢发展而来,所以最早的动车是电力动车,而市内有轨电车即为动车活化石。为了充分利用富余动力,一些通勤列车动车中间会混编少量无驱动装置的车厢。动车列车和这种混编列车就是动车组的前身。

在动车组出现前,各节动车都是一个完整的体系,单车即可自力运行和自力运营。动车组出现后,因为某些技术和运营需要,一些供动车组使用的动车的司机室、变压器、受电弓或者某些控制设备被移到其他车厢,失去自力运行能力,必须与特定的其他车厢搭配组成单元,以单元为单位运行和运营。

中国经营动车1000多个车次。

机车构造

动车

动车的结构兼有客车和柴油机车或电力机车的特点。车体、底架和走行部跟客车基本相同。主要差别在于动车车体两端都有驾驶控制设备和了望窗,有一端的驾驶台后面是机器间,内装柴油机和传动装置。底架比普通客车的轻些。功率较小的动车走行部一般只有一个驱动转向架,另一个与普通客车的相同。电力传动动车的驱动转向架上安装有牵引电动机和车轴驱动齿轮箱。机械传动动车的驱动转向架上装有车轴驱动齿轮箱和万向轴。

液力传动的驱动转向架有两种方式:一种同于机械传动动车;另一种是将柴油机和液力传动装置都安装在转向架上,使得结构紧凑。柴油机安装在车体地板的一个洞内,伸入车体下部。这个伸入部分同前面的司机操纵台之间、同后面的座席之间用隔声、隔热墙板隔开,形成机器间,柴油机的辅助设备全都装在机器间内。这种布置占用车体面积较小。有的动车为了多设座席,采用功率在360千瓦以下的卧式柴油机,并将柴油机、传动装置和冷却器等辅助设备装在动车底架下部。功率小些的采用机械传动装置,功率大的采用液力传动装置驱动一台转向架的车轮;功率更大的用两套卧式柴油机和传动装置分别驱动前后转向架的车轮。电力动车除车体内设座席外,其他部分与电力机车基本相同,但功率较小。

牵引方式

动车组有两种牵引动力的分布方式:一种叫动力分散,一种叫动力集中。

动力分散电动车组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。另外,列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。

动力分散的电动车组的缺点是:牵引力设备的数量多,总重量大。动力集中的电动车组也有其优点,动力装置集中安装在2~3节车上,检查维修比较方便,电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大,对线路不利。

动车的技术发展主要表现在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低以及电子技术的应用等方面。动车组还将不断发展,特别是世界各国正在发展市郊铁路与地下铁道过轨互通,构成城市高速铁路网,动车组在其中将会起到主力军的作用。

技术瓶颈

一、增大电力机车功率。

否定原因:在当时,小功率电力机车尚属于高新技术,大功率电力机车只存在于科幻中。

二、多个电力机车牵引。

否定原因:机车之间无法联控,难以协调操作,频繁的加减速一旦操作不当造成前堵后拥──脱轨去吧。

三、减少车厢。

否定原因:这其实是变相实现前两条,但铁路公司不干──一旦速度加起来,不需要继续加速时,机车的牵引能力就会大大富余,又不能把司机座卖给乘客收票钱,铁路公司运营成本大大增高。

其实,即使前面两条技术上能实现,也会被第三条的经济规律卡下来──资本家不做亏本买卖。矛盾客观存在,乘客和铁路公司闹别扭解决不了问题,于是有人动起了脑筋,把机车拆散,组装到列车中的各节车厢上,每节车厢都有了机车的自力行驶功能──动车诞生啦!

国产动车

中国首列国产化时速300公里“和谐号”动车组列车(CRH2-300),2007年12月22日上午在南车四方机车车辆股份有限公司竣工下线,中国也由此成为继日本、法国、德国之后,世界上第四个能够自主研制时速300公里动车组的国家。

CRH2-300在经过一系列试验后,将于明年8月1日在京津城际铁路正式投入运营。

铁道部新闻发言人王勇平说:“时速300公里‘和谐号’动车组,是在引进消化吸收国外时速200公里动车组技术平台的基础上,由中国自主研发制造,是目前世界上运营速度最高的动车组列车之一,其国产化率超过70%。”

相对于时速200公里动车组,时速300公里动车组的动力更加充沛,列车的气密性、运行的平稳性、空气动力学性能等要求更高,技术难度也更为复杂,突出体现了“先进、成熟、经济、适用、可靠”的特点。

这种列车采用轻量化铝合金车体、高速转向架、高速受电弓以及交流传动、集成一体化的光纤网络控制等国际一流的先进技术。

首列国产时速300公里“和谐号”动车组列车竣工下线后,南车四方股份公司将迅速转入批量生产,预计2008年3月份将交付用户首批10列动车组。铁道部新闻发言人王勇平说:“时速300公里动车组在经过一系列试验后,将于奥运会召开前、明年8月1日在京津城际铁路正式投入运营。”

铁道部副总工程师张曙光说:“南车四方公司已全面掌握了动车组总成、车体、转向架等关键技术,成功搭建了具有世界先进水平的时速300公里动车组技术平台。这意味着中国铁路客运装备制造已经跨入世界高速技术的最前沿。”

“从时速160公里到时速300公里的巨大飞跃,南车集团仅仅用了不到4年的时间。”中国南车集团公司总经理赵小刚说。

新下线的时速300公里动车组CRH2-300,采用流线型气动外形,外观酷似中国已经运行的时速200公里动车组,整列车由8节车厢连接而成,全部为座位车,其中7号车为一等车厢。

列车采用了大断面中空型材铝合金车体,最薄处只有1.5毫米。每节车厢的重量约为7吨,是目前世界上同类车型中最轻的动车组,具有优越的节能和环保性能。

为进一步适应国人的旅行习惯,CRH2-300设有新型通风换气系统、多媒体影视系统、真空集便卫生系统、个性化服务餐饮区等,凸显了具有中国特色的人性化设计特征。

记者上车看到,与时速200公里动车组明显不同的是,新车在5号车的餐车部分增加了两个小的吧台,在7号车则增加了双面可视的液晶屏幕,便于乘客在列车上休闲娱乐。

CRH2-300在每节车厢之间都装有“车间减震器”,能减轻列车间纵向的冲动和车体本身的摆动。

此外,列车设有半主动悬挂系统等装置,进一步提升动车组在高速状态下运行的平稳性、舒适性。

动车

技术方针

制造技术

已经掌握了世界先进成熟的铁路机车车辆制造技术。法国阿尔斯通、日本川崎重工、加拿大庞巴迪、德国西门子、美国GE、EMD等公司,都是世界著名的铁路技术装备制造企业,他们拥有当今世界一流的时速200公里及以上动车组和大功率电力、内燃机车设计制造技术。经过艰苦努力,我们成功实现了这些技术的转让引进,使我国铁路装备技术一下子跻身世界先进行列。

核心技术

动车

动车组和大功率机车的核心技术已为我所有。

高速动车组的总成、车体、转向架、牵引变流、牵引控制、牵引变压、牵引电机、列车网络控制和制动系统等核心技术,大功率电力机车的总成、车体、转向架、主变压器、网络控制、主变流器、驱动装置、牵引电机、制动系统等核心技术,大功率内燃机车的柴油机、主辅发电机、交流传动控制等核心技术,以及大量的配套技术,我们已经掌握。

运用这些技术生产的时速200公里及以上动车组和大功率机车的国产化率可达到70%以上。

实现低成本

我们引进的动车组和大功率机车技术,价格比其他国家低得多,动车组比西班牙低14%、比韩国低20%,6轴大功率机车比欧洲同类产品市场价格低44%。之所以能够取得这样高的性价比,主要是我们充分利用了中国铁路巨大的市场优势,以及在铁道部主导下国内各企业的组合优势,再加上采取了灵活的谈判策略,实现了国家利益的最大化。

加快工业现代化

动车

了我国机车车辆制造工业现代化步伐。在这次大规模的技术引进中,国内共有十多家机车车辆重点制造企业和几百家外围企业直接从中受益,实现了机车车辆制造水平的跨越,增强了市场竞争力,有力地推动了我国相关民族工业的发展壮大。

在这些重点制造企业中

长春轨道客车股份有限公司受让阿尔斯通公司的技术,已经制造生产出了CRH5型动车组;

四方机车车辆股份有限公司受让日本川崎重工的技术,制造生产CRH2型动车组;

青岛BSP公司受让加拿大庞巴迪公司的技术,制造生产CRH1型动动车车组;

唐山机车车辆厂受让德国西门子公司的技术,制造生产CRH3型动车组;

大连机车车辆公司受让日本东芝公司和美国EMD公司的技术,生产和谐3型大功率电力机车与和谐型大功率内燃机车;

大同电力机车公司受让阿尔斯通公司的技术,生产和谐2D型大功率电力机车;

株洲电力机车公司受让德国西门子公司的技术,生产和谐2Z型大功率电力机车;

戚墅堰机车车辆厂受让美国GE公司的技术,生产和谐型大功率内燃机车;

永济电机厂、株洲机车车辆研究所和铁道科学研究院等企业,也受让了先进的牵引电机、牵引和辅助变流器、牵引控制系统等关键技术,形成了我国铁路新的机车车辆制造产业群。

创新工作

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是再已取得重要进展。动车组方面,正在全力推进大编组动车组、卧铺动车组等自主创新工作,同时在时速200公里的技术平台上,自主创新研制的时速300公里动车组即将下线,将在京津、武广、京沪等客运专线上投用,成为未来我国高速客运的主力车型。

大功率机车方面,在6轴总功率7200千瓦的技术平台上,正在组织实施牵引变流器、牵引电机、车体、转向架以及整车集成技术的自主创新,机车总功率可提高到9600千瓦,成为未来牵引货物列车的主力机

米轨之最

中国动车技术突破很快,株洲南车集团承担的马来西亚米轨铁路动车组创下了时速176公里的米轨铁路世界速度之最。

参考资料

1.什么是高铁_动车_乘务员·中职中专

2.动车组·查字典

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