魅力四射的动车组

近年来，当人们选择铁路作为交通工具出行时，首选安全、快速和舒适的动车组。一时间，动车组成了人们街头巷尾热议的话题。特别是在2008年北京奥运会期间，拥有我国自主知识产权的和谐号CRH3型时速350千米动车组在京津城际铁路上投入运用，引起了世界的注目。

　　

　　何谓铁路动车组

　　

　　动车组是铁路列车的一个品种，它既用于客运，也用于货运和铁路工作人员现场办公。因此，由不同功能的铁路车辆编组而成的当代铁路动车组应同时符合以下4个基本条件。

　　(1)装备有可控牵引动力装置；

　　(2)装备有为旅客服务、或运送货物、或供有关铁路工作人员执行公务和休息的车内良好设施；

　　(3)组成动车组的车辆采用固定编组，正常运用和检修中不解编；

　　(4)可双方向行驶，在终端车站往返时无需调头，只改变操纵端。

　　在一列由不同功能车辆编组而成的动车组中，同时符合上述第(1)、(2)条的车辆称为动车；只符合第(1)条的也可称为动车，但是为了与符合第(1)、(2)条的动车相区别，往往将其称为动力车；只符合第(2)条的车辆一般称为拖车，但是布置在1列动车组端部的拖车，一般都装有控制设备和司机操纵台，这种拖车车辆又叫作控制车，控制车没有安装可控牵引动力装置。

　　在了解了上述几点及其说明之后，就可以对铁路动车组作出如下定义：铁路动车组是由符合以上条件的多节动车、或者是1节或数节动车与1节或数节拖车(含控制车)，采用固定编组、无需调头可双向运行、正常运用和检修中不解编的铁路列车。

　　

　　动车组的魅力所在

　　

　　铁路动车组的无比魅力不仅仅来自它那美丽动感而帅气的外形，最主要的是源自其设计、运用和检修等诸多方面的独到之处。高速列车的设计主要要解决列车在高速运行中的安全、舒适和环保问题。这些问题的解决集中反映了新型铁路牵引动力和高性能轻型车辆等方面的技术进步，涉及交通、机械、电子、能源、控制、信息、材料、网络、通信和环保等多种技术领域，是各种现代技术综合集成的集中体现，从而构成动车组富有魅力的以下诸多亮点：

　　

　　快速

　　我们都知道传统火车中快速、普快的最高时速是120千米，直达特快的最高时速为160千米，而我国铁路第六次大提速上线运行的和谐号CRH₁、CRH₂、CRH₃的最高运营时速均达到了200千米，最高试验时速为250千米，其中的CRH3的最高运营时速达350千米，其试验速度竟然刷新了世界运营铁路最高速度记录——394.3千米／小时。现代铁路动车组不但运行速度高，而且启动加速快，减速停车距离短，较大地缩短了旅客乘车时间，这在当今时间就是金钱的市场经济条件下，具有很高的经济和社会效益。而动车组的“快”，离不开下面的关键技术。

　　

　　车体轻

　　轻就是要求高速列车自重小，列车本身轻了，就能搭载更多的旅客，跑得更快。车体就是通常讲的车厢外壳，早期的车体承载结构采用碳钢结构或不锈钢结构，后来发展到铝合金结构，这是因为铝合金的自重系数要比钢小得多。以铝代钢固然能减轻自重，但是一整块铝板的质量仍然不小，于是又发展到铝型材结构和铝蜂窝结构，这样就像盖高楼用的空心砖一样，当然减重效果更好。后来经过工艺上的进一步改进，发展到大型铝挤压型材和中空双表面大型铝合金挤压型材。这些材料不但保持了强度，减轻了重量，同时还降低了造价。

　　

　　复合制动

　　提高功率和减轻自重可以让高速列车跑得快，但是如何让飞驰的列车停下来的确不是一件容易的事，而且这又是一件人命关天的大事，所以制动成为高速列车的一个关键问题。例如，一节轴重为14吨的4轴车辆，在时速270千米的速度下制动，消散能量为170兆焦；在时速350千米速度下制动，消散能量可猛增到266兆焦，这些能量足以使温度0℃的670升水煮沸，而且这些巨大的能量还必须在规定的制动距离内吸收消散，可想而知，这对现代高速列车制动技术提出了多么高的要求，而通常采用的空气车轮踏面摩擦制动远远满足不了这些要求。

　　当代高速动车组制动技术的一大特点就是强化复合制动，即将动力制动、空气制动、磁轨涡流制动等相结合，形成一个微机控制的综合制动系统。高速动车组的动车采用包括电阻制动和再生制动的动力制动为主，辅以电空控制的盘形制动；非动力的拖车制动则多采用盘形制动，辅以磁轨涡流制动等。

　　

　　车体密封性

　　2008年6月24日上午，和谐号CRH3型动车组在京津城际铁路运行试验中创造394.3千米／小时中国铁路第一速记录。亲临现场的记者描述了当时“陆地飞翔”的感觉：只见临近高速公路上飞驰的汽车被远远甩在后面，列车运行十分平稳。尽管列车不断提速，坐在京津城际列车上，却不会感觉到眩晕或耳鸣，耳边也不会传来“咣当”的震动声。这是怎么回事呢?这就涉及到了动车组中的一个关键技术之一——气密性。大家知道，当时速大于200千米的列车通过隧道或在隧道内两列交会时(列车交会时的相对速度相当于两列车速之和)，会将隧道内原有的部分空气排开，但是由于空气的粘性和隧道内壁以及列车外表面摩擦力的存在，列车前方的空气会受到压缩，而列车尾部进入隧道后又会产生一定的负压，因此会发生压力波动过程。一旦这种急剧变化而形成的空气压力波通过车体缝隙进入车厢内部，就会冲击旅客耳膜，造成难以忍受的耳鸣耳痛，严重时可使门窗破坏，玻璃碎裂。为此高速列车的车体结构必须是一个良好的气密结构，当车外气压变化时，通过气密技术的实施不致影响到车内，影响旅客的乘坐舒适性。高速列车密封处理技术主要包括采用挤压型材的连续焊接、各种密封材料、塞拉门和紧锁机构、水封、高压鼓风机连续供排气等方法，对车体、车窗等固定部分、车门等活动部分以及排水设置和换气设施等进行密封处理。

　　

　　减速玻璃?

　　乘坐过动车组的人都知道，不论车开得多快，车窗外的景物向后移动速度并不快，不会让人感到头晕目眩。这就得说起所谓的“减速玻璃”了。也有业内人士认为称其“不增速玻璃”，这更为妥切。其实高速动车组采用的玻璃在研制过程中，研究人员在特别强调玻璃本身强度的同时，还主要考虑了以下两个因素：一是人们在高速运行中的动车组上透过窗玻璃观察外面景物，看到的是高速向后移动的人和物；二是人们透过玻璃看到的不仅有人和物本身的运动外，还叠加了由于玻璃在厚度、平面度、甚至曲率方面的误差造成的光线折射不均匀度带来的快速随机变化的“运动”分量。会使看到的运动物体变得相对模糊，好像景物运动得更快了。于是在研制高速动车组玻璃时，准确地矫正了玻璃在厚度、平面度或曲率方面的误差，甚至采用一个按照厚度和折射率推导出来的函数进行设计，另外还会矫正玻璃材质的误差，从而让旅客乘坐在高速行进的动车组上，还能清晰地欣赏外面美丽的运动着的景物。

　　

　　高速转向架技术

　　转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一，它是做什么的呢?承担车体重量，把车轮沿轨道方向的滚动转换成车辆沿线路方向的平动，产生并传递牵引力和制动力，缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆的曲线通过能力——这些都是转向架的工作。

　　高速列车转向架被喻为“飞毛腿”。“飞毛腿”必须具备足够大的牵引功率、高的运行稳定性、低的轮轨动作用力、满意的运行舒适性、强大的制动能力和简单可靠、少维护的结构。正是高速列车转向架优良的运行品质，我们才能体验到又快又舒适的乘坐感觉。

　　

　　信息化水平高

　　由于列车采用固定编组、正常运用和维修中不解编，所以更适宜采用先进的列车网络控制系统，从而将信息化技术渗透到列车牵引控制、各项功能监控、故障自动诊断等方面，提高了动车组的运用可靠性、功能完善性和运用、检修水平。

　　

　　“以人为本”的设计理念

　　列车上设有应急呼唤服务和烟火报警设施，最大限度地保障生命财产安全。在车厢内部设计上，通过幽雅的造型、和谐的色彩、宜人的灯光、舒适的空调、欢快的休闲娱乐服务创造完善的旅行环境。现代动车组的设计还充分考虑环境友好性，对废气排放、噪声和振动、电磁辐射、集便排污等都努力降低到最低限度，达到国际先进水平。

　　

　　动车组发展前程似锦

　　

　　铁路是现代文明的一项巨大工业成就，随着科学技术的不断发展而发展的。动车组作为铁路客运的宠儿也不例外。据统计，目前动车组国际市场的年交易额为120多亿欧元，电力动车组和内燃动车组的份额分别为75％和25％。预计在最近5年内，交易额还会以年均5％的增长率增加。铁路动车组的水平提高和扩大运用仍有充分的空间和余地。今后动车组发展的基本方向仍然是朝着更安全、更快速、更环保、更舒适、更便利的趋势发展。进一步突破传统设计理念，大胆采用先进的电子技术和现代控制技术，进一步加强、加速和提高机械电子技术在铁路动车组设计、制造、运用、检修等方面的应用，是不断提高动车组技术水平的根本。目前的动车组作为机电一体化产品仍为“第一代”产品，它的系统功能和控制规律适用范围有限；今后的“第二代”产品将具备更高的功能以及成为具有高可靠性和容错性的集成系统，控制规律会更加完善；“第三代”产品的功能和集成化会进一步增强，有可能广泛而深入地利用轨道参数数据库和列车运用、检修数据库以及卫星定位系统等先进技术，铁路动车组将成为高度智能化、人性化的产品。

　　在世界铁路新时代到来的今天，展望动车组的发展前景将更加美好。

　　

　　责任编辑　尹莹莹