作者：王麟（資深鐵路工程師，知名科普、科幻作家）

電力動車組

對于社會大眾而言，高鐵動車組的最能代表高鐵的形象，這就和鐵路車站的美輪美奐的站房建筑，最能展現(xiàn)鐵路精神風貌的窗口一樣。動車組看起來輕盈快捷，猶如潔白靈動的精靈，在萬里高鐵線路上來往奔馳，可與航空媲美的內(nèi)飾設計，為乘客提供了絕佳的乘坐體驗。坐地日行千里，時間與空間快速轉換，漫長的舟車勞頓成了歷史，高鐵成就了無數(shù)可能。

談及動車組的發(fā)展歷史，可以回溯到100多年前的1893年，那時電力動車組只是作為城軌交通工具，并未用于長途旅客運輸。到了1903年，德國西門子公司和AEG公司聯(lián)合研制成功一臺試驗性的電力動車組，創(chuàng)造了時速210.2km/h的速度記錄，從此開始了在鐵路大干線上的應用嘗試。

德國第三代動車組ICE

百余年來，世界各國不斷研發(fā)新技術，努力提高火車的時速，而動車組技術也不斷推陳出新。日本、法國、德國、意大利、英國等高鐵技術起步比較早的國家，都推出了自己動車組試驗品，有的徹底夭折，有的從未投入商業(yè)運營，但也有很多技術成熟的幸運兒。

而中國則后來居上，以2萬公里高鐵線路的耀眼成績在世界鐵路市場上贏得了一席之地。市場競爭，不斷優(yōu)勝劣汰，世界高鐵制造市場逐漸形成了五大高鐵車輛生產(chǎn)廠家，分別是老牌的德國西門子公司、法國的阿爾斯通公司、日本的川崎重工、加拿大的龐巴迪公司與中國的中車集團有限公司。

高鐵動車組的牽引分類

高鐵動車組按照動力牽引方式不同劃分可分為動力分散技術與動力集中技術兩大類；按照采用的外部能源的不同可分為燒油的內(nèi)燃動車組（DMU）與采用外部電源的電力動車組（EMU）。

動力集中技術示意圖

所謂動力集中技術，指的是傳統(tǒng)的機車牽引車輛的模式，機車作為動力源設置在列車的首尾兩端，中間的車輛均無動力，這樣一來，列車的動力就集中在一起，通過一個點的動力來牽引一串車輛。采用動力集中模式，最大的問題就是當需要提高動車組的速度時候，需要增加動力車的軸重。

為何必須增加動力車的軸重呢？這就牽涉到動車的牽引力是如何產(chǎn)生的問題。因為速度的高低與牽引力的大小有關，動車上的牽引電機驅(qū)動車輪旋轉，車輪通過與軌道接觸產(chǎn)生粘著力，粘著力越大，則牽引力就越大，而粘著力的大小與動力車的軸重成正比。關于牽引力大小與輪軌粘著力的關系，還可以通過蒸汽機車經(jīng)常出現(xiàn)的一個現(xiàn)象作為佐證。每當蒸汽機車開始啟動的時候，也是最需要牽引力的時候，此時，經(jīng)常發(fā)生蒸汽機車的前輪空轉的現(xiàn)象，車輪之所以在軌道上空轉，就是因為粘著力不夠，影響了蒸汽機車的啟動。

動力分散技術示意圖

所以，采用動力集中的動車組，往往動車的軸重較重，而動車組最佳的狀態(tài)就是軸重越輕越好，牽引力越大越好，這本來矛盾的問題，怎么才能解決呢？此時，采用動力分散技術是最佳的辦法。既然動力集中在一臺車上，在提高速度的時候會增加軸重，那就將動力分散到其他車輛之上，讓整列車的全部車輛或者其中幾個車輛變成動車即可。

這樣一來，動車組從一點牽引，變成多點牽引，既增加了動力，又不增加軸重，一舉兩得。由于內(nèi)燃動車組噪音大、牽引力有限，且污染環(huán)境，所以如今各國發(fā)展高鐵列車都是優(yōu)先采用電力動車組。

動車組的組成

日本E5系列動車組，典型特征：長鼻子

EMU一般由四種不同功能的車輛組成，分別是發(fā)電車（power car）、動力車（motor car）、駕駛車（driving car）和拖車（trailer car）。其中發(fā)電車的主要任務就是通過供電第三軌或者架空接觸網(wǎng)上獲取交流電，再通過車上的變壓器轉成牽引馬達需要的電流。而動力車上面安裝有驅(qū)動馬達，可以為動車組提供牽引動力，很多時候發(fā)電車和動力車往往整合在一起。駕駛車其實就是司機駕駛控制動車組運行的地方，而拖車本身并無動力，一般用于旅客車廂。