动车组的发展方向.docx
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动车组的发展方向
动车组的发展方向
序言
随着轨道交通的发展，如今已有了多种新型交通系统。
而其中动车组的呼声很高。
动车组现在已成为当今社会的一大流行词,如今的交通方式都向速度快、运量大、方便快捷、机动灵活、运行平稳、安全系数高的方向发展；随着人们对能源危机和环境污染的日益重视，更加需要对环境污染小、节能利用率高的交通工具。
而动车组具有以上优点，所以受到人们的青睐。
本论文阐述动车组的产生与发展，结合动车组的结构特点对动车组各部进行分析.
目录
1.动车组概论2
1.1名词2
1.2定义性概述2
1.3约定3
1.4代表图片3
2.动车组的产生5
3.动车组的发展6
3.1动车组的分类6
3.2牵引方式7
3.3动车组的历史进程8
4.动车与传统机车的比较9
4.1动车组的优点9
4.2动车组驱动能力上的优越性9
5.我国动车组的发展12
5.1我国动车组的技术12
5.2我国动车组的管理19
动车组概论
【名词】：
动车组 TrainSetWithPowerCar（国人发明的名词强行翻译为英文）
固定编组列车 TrainSet
单元化复合列车 MU （MultipleUnits）
电力单元化复合列车 EMU （ElectricMultipleUnits）
柴油动力单元化复合列车DMU （DieselMultipleUnits）
【定义性概述】：
原有解释：
把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引力，又可以载客，这样的客车车辆便叫做动车。
而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组。
动车一般指承载运营载荷并自带动力的轨道车辆；但在近现代的动力集中动车组中，动车更接近传统列车中的机车的角色，这类动车一般不承载运营载荷。
带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。
动车组技术源于地铁，是一种动力分散技术。
一般情况下，我们乘坐的普通列车是依靠机车牵引的，车厢本身并不具有动力，是一种动力集中技术。
而采用了“动车组”的列车，车厢本身也具有动力，运行的时候，不光是机车带动，车厢也会“自己跑”，这样把动力分散，更能达到高速的效果。
作为一种适合铁路中短途旅客运输的现代化交通工具，动车组的分类有多种：
按照传动类型，可分为电动车组和内燃动车组；按照动力形式，可分为动力集中型和动力分散型；按照传动方式，又可划分为电传动和液力传动两种类型。
由于动车组可以根据某条线路的客流量变化进行灵活编组，可以实现高密度小编组发车以及具有安全性能好、运量大、往返不需掉转车头、污染小、节能、自带动力等优点,受到国内外市场的青睐，被誉为21世纪交通运输的“新宠儿”。
内燃动车组通常两端是动力车，部分带客室。
国内常见的动车组都是这一类的，如神州号，四方厂、唐山、戚厂、长客的动车。
电力动车组分为动力集中型和分散型，两年前的DDJ1和蓝箭就是动力集中型。
而春城号和中原之星是动力分散型。
动车组中，“组”的概念很关键。
严格意义上的动车组为单元化复合列车（MultipleUnits），各单元由若干节动车，或动车加拖车组成，单元一但被打开，则列车无法运营，只能在调车或救援状态下运行。
·中国自己定义的动车组是一种扩展概念，专车专用、动力车与非动力车匹配、流线形的固定列车编组（TrainSet）也被称做动车组，这类动车组的动车本质就是机车。
·不管是严格意义上的动车组，还是扩展意义上的动车组，都要求一个司机室能操纵整列车的驱动与制动装置，甚至轴温监控、车门开合、车厢气温等与运行不直接相关的功能。
动车组一般首尾各有一个这样的司机室；因某些目的，一些动车组中部也有司机室。
高速列车一般都是动车组，但大多数动车组不是高速列车，而是地铁、轻轨等公交通类列车。
常见的动车组有日本新干线，德国ICE，法国TGV，欧洲之星，瑞典X2000，美国ACELA，中国的蓝箭，中原之星，中华之星，新曙光，香港KTT……
【约定】：
“动车组”是国人发明的名词，在这个词流行之前的“列车组”、“机车组”与其含义类似。
严格意义上的“动车组”指“单元化复合列车”。
但国人所指的“动车组”为扩展化意义，所辖范围比“单元化复合列车”广，不仅包含符合“单元化复合列车”定义的列车，还包含一些整列线形流畅、外观整体性很高、动力车与非动力车编在一起、编组相对固定的列车。
为了不混淆，本文档中“动车组”指代经扩展意义上的动车组，“单元化复合列车”指代严格意义上的动车组。
【代表图片】：
早期电力动车。
日本蒸汽动车，只有一对驱动轮。
现代动力集中电力动车组动车。
图片说明：
TGV系高速动车组首尾两节为动车；某些型号中，紧邻头车的车厢也是动车
现代动力分散电力动车组动车，无法单独运行。
“长白山”动车组中的动车，型号为[RZ25DD]，即[软座25型动车组专用动车
现代动力集中内燃动车组动车。
图片说明：
“神州”动车组的首尾两节为动车，型号为[NZJ2]，即[内燃动力-直流传动-动力集中-2型
动车组的产生
【来历】：
早在18XX年，欧洲一些大城市内部已经具备当规模的铁路网，火车不但承担城市、城乡之间的运输，也开始承担市郊、市内甚至下水道里（英国最早的地铁由蒸汽机车牵引）的通勤任务。
早期的通勤列车由蒸汽机车牵引，但这种本来在乡间喷云吐雾的怪物在城市里陋习难改，着实让住在城市里的人不爽。
随着电网在城市里普及，干净的电力机逐步替代了蒸汽机车来牵引通勤列车。
但人们很快发现电力机车也不适合牵引通勤列车──实际上，不管什么机车都不合适牵引通勤列车。
通勤列车站距小而时间敏感度高。
如果用机车牵引，因为驱动轮对的粘着系数等技术因素限制，通勤列车只能像长途列车那样慢慢加速；站距小，还没等速度加上来又得减速停车了，平均车速很低。
列车的编组越大，问题越显著。
工人上班迟到工资会大幅度缩水，工人没饭吃饿死；资本家逛股市迟到很可能破产，债主逼债银行家上吊自杀──在工业社会中，时间就是金钱，金钱就是生命。
当时虽然有以下办法看似可以解决这个问题，但实际不能实现：
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，每节车都厢有了机车的自力行驶功能──动车诞生啦！
动车组的发展
【动车组的分类】
按照动力排布：
动力集中，动力分散；
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）；
按照性能：
高性能，低性能。
【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。
动车组今后还将不断发展，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。
承载运营载荷并自带动力的轨道车辆。
按驱动方式动车可分为以汽油机驱动的汽油动车、以柴油机驱动的柴油动车和以电力驱动的电力动车。
动力传动方式可以是机械传动、液压传动或电力传动。
动车组，可提高旅客及物品的装载能力和运输效率。
铁路动车比铁路列车最突出的特点是机动灵活，车次可增加，因此受到许多国家的重视并逐步发展为普遍使用的运输工具。
美国自1906年出现动车后，至20年代就拥有700多辆汽油动车。
20年代后，欧洲、美洲等许多国家随着柴油机的应用与发展，采用了大量柴油动车。
速度通常在150KM/h以上。
现代动车，最大行车速度可达300千米／小时左右。
为增加载客席位，大部份动车将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。
【动车组的历史进程】
使用动车的比重以日本为最大，占87%；荷兰、英国次之，分别占83%和61%；法国、德国又次之，分别占22%和12%。
动车组称得上是铁路旅客运输的生力军。
德国是最早制造和运用动车的国家，制造技术一直领先。
1903年7月8日，首先运行了由钢轨供电的动车组，由4节动车和2节拖车编成。
同年8月14日，又运行了由接触网供电的动车组，这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电动车组。
同年10月28日，西门子公司制造的三相交流电动车进行了高速试验，首创时速210.2公里的历史性记录。
常见的动车组有日本新干线，德国ICE，法国TGV，欧洲之星，瑞典X2000，美国ACELA，中国的蓝箭，中原之星，中华之星，新曙光，香港KTT……
从1998年我国第一列商用动车组在南昌铁路局运营以来，目前已有几十列动车组奔驰在全国万里铁道线上，成为铁路运输一道亮丽的风景。
正如一位铁路资深老专家所说，动车组的运营，不仅为我国中短途客运增加了一种新型的铁路交通工具，更重要的是它为铁路运输带来了新的活力。
动车组虽然在我国真正投入商业运营的时间并不长，但其良好的发展前景已被国内外普遍看好。
国外经验表明，除了中长途运输外，在中短途运输、大城市近郊、大城市与卫星城市之间，铁路客运的作用仍然不可忽视。
随着我国城市化进程的持续发展和城市化水平的不断提高，城市的数量不仅要增加，城市的规模也在不断扩大，未来城际间的客运市场潜力巨大。
在城市交通体系中，轨道交通以其用地省、运能大、速度快、节约能源、减少污染、运行经济、安全性好等优点，越来越受到人们的重视。
据专家预测，未来的城市轨道运输由“地铁+轻轨+市郊动车组”的模式组成，构成一个由内向外、层层分流的立体交通网络。
即在市区采用地铁运输，人口相对较少的地区采用轻轨，在城市周围和市郊采用动车组。
这种组合的优点是：
地铁运量大，可将密集地区的人流迅速分散出去；轻轨车运行时间机动，可灵活应对不确定的客流；市郊出行距离加大，更快速的动车组可大大缩短旅途时间。
动车与传统机车的比较
【动车组的优点】
跟用机车拖动普通车卡相比，动车组的优点是：
1.动车组在两端都有驾驶室，列车掉头时无需先把机车在一端脱钩后再移到另一端挂钩，大为加快运转的速度。
同时亦减少车务人员的工作及提高安全。
（机车亦可以用推拉操作达到一样的效果）
2.动车组可以容易组合成长短不同的列车。
有些地方的动车组会先整成一列，到中途的车站分开成数截，分别开向不同的目的地。
当中动力分散的动车组以下的优点特别明显：
1.动力效率较高；特别是在斜坡上。
动车组车卡的重量放置在各个带动力的车轮上，而不会成为拖在机车后面无用的负重。
2.因为同样的原因，动车组上的动力轴对路轨黏著力的要求较低，每轴的载重亦较少。
因此选用动车组的高速铁路路线，对路线的土木工程及路轨的要求都较为低。
3.电力动车组因为有较多的电动机，所以再生制动能力良好。
对於停站较多的近郊通勤铁路、地下铁路，这优点特别明显。
4.因为动车组运转快、占地小，行走市郊的通勤铁路很多都是动车组。
轻便铁路、地下铁路使用的亦几乎全是动车组
【动车组与机车比较上结构的优越性】：
动车不但能开动，而且动车和由动车组成的列车的加速能力远远高于传统列车。
以下文字试图说明为什么车轮驱动的动车加速比传统列车快──某些传统列车（比如一个调车机加一节平车）被排除在外，喷气推进车辆/列车、直线电动机车辆/列车等不是由车轮驱动的也显然被排除，仅就一般情况而言。
对于铁路车辆/列车，轨道为驱动轮对提供向运行方向的前进摩擦力（下文简称进摩），为非驱动轮对提供与运行方向相反的阻碍摩擦力（下文简称阻摩）。
车轮发生空转前，轮轨之间是滚动摩擦，车轮踏面上与轨道接触的部位和轨道上与车轮踏面接触的部位不发生相对位移，因而在计算时可视作静摩擦。
在车轮与轨面之间就发生滑动之前施加在车轮上的驱动扭矩由小到大逐步增加，进摩也随之增大；而当施加在特定车轮上的扭矩大到超过轨道能为此车轮提供的静摩擦力时，车轮与轨面之间就会滑动，车轮开始空转，进摩几乎变成定值──这个滑动摩擦力仅由轮-轨压力和轮、轨自身的物理特性相关，而不再随驱动扭矩的增大而增大。
当进摩大于阻力时，车辆/列车速率增加（由静止起步或越跑越快）；当进摩等于阻力时，车辆/列车速率不变（或停着不动）；当进摩等小阻力时，车辆/列车速率减小（直到停止）──在非高速状态下，阻摩在车辆/列车运行时的阻力中占主导地位，直接影响阻力大小。
大部分动车所有轮对都是驱动轮对，剩下的小部分中的大部分，驱动轮对也占到全车轮对总数的一半或更多，也就是说，绝大多数动车全部或大部分重力压在驱动轮上，而传统列车只有机车的质量压在驱动轮上──一般机车重力在全列车中只占小头，其余全是累赘。
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=392KN（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：
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。
我国动车组的发展
【我国动车组的技术】
一.我们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。
二.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。
三.实现了低成本引进。
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。
四.加快了我国机车车辆制造工业现代化步伐。
在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。
五.是再创新工作已取得重要进展。
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型。
以下为已制造出的高速动车:
（1）“先锋号”高速列车：
2001年研制，200km／h动力分散型高速列车，与日本新干线车辆相近，最高试验速度达到292km／h。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术，除变流器从日本三菱公司采购外，其它全部自主研制。
数量：
1列。
（2）“中华之星”高速列车：
2002年研制，270km／h动力集中型高速列车，与法国ICEl车辆相近，最高试验速度达到321.5km／h。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术，全部自主研制。
数量：
1列。
（3）“长白山”高速列车：
2003年研制，200km／h动力分散型高速列车，与德国ICE3车辆相近，最高试验速度达到224km／h。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术。
其中，牵引系统和控制系统从庞巴迪公司采购，制动系统从克诺尔公司采购，辅助电源系统从国内与庞巴迪公司的合资企业采购，故称“三个半系统从国外采购”，其它自主研制。
数量：
2列。
（4）“蓝箭”高速列车：
1999年研制，200km／h动力集中型高速列车，与瑞典X2000车辆相近，最高试验速度达到249km／h。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术。
其中，牵引系统和控制系统从庞巴迪公司采购，其它自主研制。
数量：
8列。
（5）“奥星”电力机车。
2001年研制，200km／h客运电力机车，功率4800kW，最高试验速度达到240km／h。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术。
全部系统自主研制。
数量：
3台。
（6）“天梭”电力机车。
2002年研制，200km／h客运电力机车，功率4800kW。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术。
全部系统自主研制。
数量：
1台。
（7）“西部之光”内燃机车。
2001年研制，120km／h货运内燃机车，功率5000马力。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术。
全部系统自主研制。
数量：
1台。
（8）DF8CJ内燃机车。
2002年研制，120km／h货运内燃机车，功率6000马力。
采用了以交流传动和网络控制为代表的先进技术。
采购庞巴迪公司变流器模块，其它自主研制。
数量：
1台。
（9）秦沈客运专线是我国第一条铁路客运专线，全长407公里，全线按200km／h以上速度设计，山海关至绥中北区间可进行300km／h试验。
列车在山海关至沈阳北区间考核，山海关至锦州南166公里限速200km／h，锦州南至沈阳北225公里限速160km／h。
新下线的时速300公里“和谐号”动车组列车全部为座车，宽型车体结构，外形采用流线型气动外形，具有优异的空气动力学性能。
为进一步适应国人的旅行习惯，列车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、残疾人卫生间等，凸显了具有中国特色的人性化设计特征。
为进一步提升动车组在高速状态下运行的平稳性、舒适性，列车还设有半主动悬挂系统、应急通风系统、车间减振器等装置。
Crh1的部分参数:
Crh1传动方式：
交直交牵引功率（kW）：
5500
编组重量及长度：
213.5m，420.4t
车体型式：
不锈钢气密性：
没有头车车辆长度（mm）：
26950
中间车辆长度（mm）：
26600
车辆宽度（mm）：
332
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