动车组概述
Electric Multiple Units

动车组就是由动车和拖车组成或全部由若干动车固定连挂在一起组成的车组,主要用于高速铁路旅客运输。目前动车组多数采用电力驱动,由外部接触网供电。

   动车组分类

动车组按速度等级分为3种:

1. 准高速列车     最高运行速度为160~200km/h

2. 高速列车  最高运行速度为200~400km/h

3. 超高速列车    最高运行速度为400km/h以上

准高速列车就是通常说的“动车”。

高速列车是通常说的“高铁”。实际上高铁指的是高速铁路,在高速铁路上跑的依然是动车组。

目前商业应用的超高速列车还很少。

在动车组中具有动力(有牵引电机)的车称为动车,没有动力的车称为拖车。按动力车的布置分为动力集中型与动力分散型。

动力集中型列车

动力集中型列车将动力装置集中安装在列车的一端或两端的动力车(车头、机车)上,车头的车轮是由电机驱动的动力轮,动力车只作牵引不载客。拖车的车轮无电机驱动,只载客不牵引,图1中上图是动力集中型列车。

在车体与轨道之间有转向架,是承载车体运动的部分,装有牵引电机的转向架称为动车转向架(动力转向架)。一个动车转向架安装有2个动车轮对,但CRH5动车组的动车转向架只安装了1个动车轮对,另一个是非动力轮对。拖车安装的是拖车转向架(非动力转向架)。

动力集中型列车的主要优点是只有动力车有动力装置,包括受电、变电、变流驱动、牵引电机等,其他均为拖车,无动力装置,所以车辆维护量少,造价低,拖车数量调整方便。

动力集中型列车的主要缺点是机车非常笨重,不只是因为有许多大型设备,也因为需要有一定的重量使车轮与铁轨有足够的摩擦力以保证有足够的牵引力,笨重的机车使铁轨与车轮磨损加大,也要求铁路有足够的坚固性,如果是高速铁路造价会很高。

动力集中型列车与动力分散型列车

图1--动力集中型牵引列车与动力分散型牵引列车
  动力分散型列车

动力分散型列车的动力轮分散在多节车辆的转向架中,无专用的牵引车,列车的全部车辆都可以载客。动力分散型列车又分为完全分散模式与相对分散模式。

一种是完全分散模式,即高速列车编组中的车辆全部为动力车,另一种是相对分散模式,即高速列车编组中大部分是动力车,小部分为无动力的拖车。

动力分散型列车的主要优点是动力分布在多节车辆,每辆车的动力设备小、轻便,可减轻铁轨磨损,减轻对铁路坚固性的要求。虽然动力车轻了,但多个动力车的总牵引力足够带动自己与少量拖车,多轮分散驱动提高了列车启动、运行、制动能力,非常适合高速列车,目前高速动车组基本都是动力分散型列车。

动力分散型列车的主要缺点是造价相对高些,但铁路的造价不会很高。

在我国动车组主要为型号为CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380,每种型号又细分为多种型号。CRH系列统称为“和谐号”。

CRH系列动车组多数为8节车辆一组,也有16节车辆一组。下面举例介绍其动力布置形式。

    CRH1

CRH1采用5动3拖共8车辆编组,见图2。1号车、3号车、4号车、6号车、8号车为动力车,安装有牵引变流器与动力转向架;2号车、5号车、7号车为拖车,安装的是拖车转向架。在2号车与7号车顶安装有受电弓与主变压器,接受25kV的交流电源,在5号车也装有主变压器。

CRH1动车组的编组

图2—CRH1动车组的编组

    CRH2

CRH2采用4动4拖共8车辆编组,见图3。2号车、3号车、6号车、7号车为动力车,安装有牵引变流器与动力转向架;1号车、4号车、5号车、8号车、为拖车,安装的是拖车转向架。在4号车与6号车顶安装有受电弓,接受25kV的交流电源。主变压器安装在2号车与6号车。

CRH2动车组的编组

图3--CRH2动车组的编组
      CRH3

CRH1采用4动4拖共8车辆编组,见图4。1号车、3号车、6号车、8号车为动力车,安装有牵引变流器与动力转向架;2号车、4号车、5号车、7号车为拖车,安装的是拖车转向架。在2号车与7号车顶安装有受电弓与主变压器,接受25kV的交流电源。

CRH3动车组的编组

图4--CRH3动车组的编组

     CRH5

CRH5采用5动3拖共8车辆编组,见图5。1号车、2号车、4号车、7号车、8号车为动力车,安装有牵引变流器与动力转向架;3号车、5号车、6号车为拖车,安装的是拖车转向架。在3号车与6号车顶安装有受电弓与主变压器,接受25kV的交流电源。

与其他动车组不同的是CRH5动车组的动力转向架只有一个轮对有牵引电机。

CRH5动车组的编组

图5--CRH5动车组的编组

     CRH380A

CRH380A采用6动2拖共8车辆编组,见图6。2号车、3号车、4号车、5号车、6号车、7号车为动力车,安装有牵引变流器与动力转向架;1号车、8号车为拖车,安装的是拖车转向架。在4号车与6号车顶安装有受电弓,接受25kV的交流电源。主变压器也安装在4号车与6号车。

CRH380动车组的编组

图6--CRH380动车组的编组
   动车组基本结构

动车主要由车体、转向架、车端连接装置、车辆电气与控制系统、客车内部设备组成。下面参考CRH2型动车组对其基本结构进行简单介绍。

     带司机室车辆

图7是带司机室车辆基本结构与组成示意图。车体主要由车顶、车侧墙、端墙与底架组成,是容纳乘客和司机驾驶的地方,是安装设备和部件的基础。为使车体轻量化,高速动车组车体通常采用铝合金和不锈钢材料制造。

动车车头辆基本组成

图7--带司机室车辆基本组成

底架是整个车辆的承力部件,底架坐在转向架上,上面撑车厢(客舱)下面挂着各种设备。在底架上铺设地板,在驾驶室部分安装司机的操纵台与座椅,在客舱部分安装乘客座椅与卫生设施,两部分用内隔墙分开。

在底架下方吊装所需设备,主要是电气与控制设备、空调、通风设备等。底架两头安装车钩,用来与其他车辆挂接。见图7下图。

车前后各有一个非动力转向架,转向架安装有制动装置。

图8是带司机室车辆外观图。

动车车头外观图

图8--带司机室车辆外观图

  不带司机室车辆

图9是不带司机室车辆基本结构与组成示意图。车体主要由车顶、车侧墙、端墙与底架组成,是乘客舱与安装设备和部件的基础。高速动车组车体通常采用铝合金和不锈钢材料制造。
在底架上铺设地板,安装乘客座椅与卫生设施。

在底架下方吊装所需设备,主要是电气与控制设备、空调、通风等设备。主变压器把25kV变为变流器(变换装置)所需电压,变流器输出三相交流电通向牵引电动机。底架两头安装车钩,用来与其他车辆挂接。见图9下图。

车前后各有一个动力转向架,转向架也安装有制动装置

动车车辆基本组成

图9--不带司机室车辆基本组成

图10是不带司机室车辆外观图。

动车车辆外观图

图10--不带司机室车辆外观图

其他车辆结构基本相同,就不再介绍了。

   转向架

在车体与轨道之间有转向架,转向架是承载车体运动的部分。转向架由机械构架与轮对组成,机械构架安装有机械弹簧与空气弹簧等减振装置,以保证车辆平稳运行。

  轮对

一根车轴与装在轴上的两个车轮组成一个轮对,图11是来自网络上的拖车轮对照片。在两车轮间的车轴上还装有制动盘,其结构与原理与汽车的刹车盘相似。左图轮对装有3个制动盘,右图轮对装有2个制动盘。

拖车轮对

图11--拖车轮对

装有牵引电机的轮对称为动车轮对,图12是来自网络上的动车轮对照片。

右图的车轴上装有齿轮箱,采用圆柱齿轮传动,电动机轴与车轴平行。在每个车轮两侧面装有制动盘。

左图的车轴齿轮箱采用圆锥齿轮传动,电动机轴与车轴垂直,CRH5动车采用这种传动方式。在齿轮箱两侧的车轴上装有2个制动盘。

动车轮对

图12—动车轮对
      

拖车转向架

图13—拖车转向架

 

 转向架

图13是来自网络上的拖车转向架模型照片。拖车转向架是非动力转向架,车辆底架座在空气弹簧上。转向架有2个拖车轮对,有4套制动装置。

图14是来自网络上的动车转向架照片。动车转向架(动力转向架)装有牵引电机。通常一个动车转向架安装有2个动车轮对与2台电机,见左图。CRH5动车的动车转向架安装一个动车轮对与一个拖车轮对,在右图前方是动车轮对,电机另挂在底架下,通过万向轴与轮对的齿轮箱联接,类似汽车的动力联接。

动车转向架

图14--动车转向架
   受电弓

受电弓安装在车辆顶部,受电弓主要由滑板、上框架、下臂杆、升弓与降弓机构、绝缘子等部件组成,滑板从接触网取得电能传送给车内动力设备。

图15是来自网络上的动车受电弓照片。

动车受电弓

图15--动车受电弓
 
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