高速动车组动力配置方式

高速动车组动力配置方式

把驱动列车前进的动力集中放在机车头上，还是化整为零地分散到各节车厢上，这是世界上两种不同的高速列车技术。日本首创动力分散方式，法国、德国长期坚持动力集中方式，双方在关键技术上展开竞争，40多年间，经历了多个回合的较量，你追我赶，各显神通，推动了世界高速铁路技术不断发展，走向成熟。

从1960年代动力分散方式的日本0系新干线列车一枝独秀，到1980年代动力集中方式的法国TGV列车占据优势地位，又到1990年代后日本动力分散方式和欧洲动力集中方式并驾齐驱，最后到现今动力分散方式成为世界高速列车技术的发展趋势。

20世纪50年代，日本国民经济经历战败后的复兴，得到了高速发展。作为主要公共交运输方式的铁路，旅客和货物运输量急剧增长，连接东京、名古屋和大阪的日本铁路交通大动脉--东海道线的运输能力日渐显得捉襟见肘了。日本国铁决定增建新线来缓解运输压力最大的东海道线运能不足的问题。当时提出了3种不同方案：

1．已达饱和状态的东海道复线基础上再建一条复线；2．新建一条东海道线新铁路来分流和缓解旧东海道线的运输压力；3．修建一条时速200公里以上的标准轨高速铁路。第三种新干线方案遭到日本国铁大多数人的强烈反对。然而，当时的日本国铁总裁十河信二与总工程师岛秀雄却凭借其过人的魄力与出众的技术眼光，力主新干线方案，并最终获得国会批准。1959年4月20日，日本开始正式修建东海道新干线。1964年10月1日正式通车，0系“光号”列车在高速铁路上达到创纪录的210公里的时速。新干线开通后，很快便以高速、正点、安全、大运量、全天候的独特优势，得到日本国民的广泛欢迎，大量的客流涌向新干线，乘飞机的旅客大减，最终竟迫使东京至名古屋的航班停运。新干线不仅创造了良好的经济效益，还带动了沿线城市社会经济的快速发展，取得了很好的社会效果。

0系列车最突出的技术特点是：动力分散。那么，0系新干线列车为什么要标新立异，采用动力分散方式呢？因为，尽管日本是一个铁路交通非常发达的国家，但日本修建铁路的先天性条件却并不好：地质松软，山地河流众多。早在20世纪30年代末，就有日本国铁的专家意识到，动力集中方式虽然有诸多优点，但由于机车的轴重大，亦即牵引电机集中在机车上，机车底下的车轴就要承担更大的重量，因而运行时对轨道的破坏作用也大。因此，动力集中方式列车的运行，尤其是高速运行，首先就需要坚固的轨道但对地质松软的日本来说，修建坚固的轨道是一个难题。比较而言，轴重要轻得多的动力分散方式可以减轻对轨道的要求。除此之外，当时日本专家认为采用动力分散方式的优点还有：列车动力更容易根据需要调整；在终点站没有调换车头的麻烦；制动时，分散在多个车辆下的牵引电机还可以作为发电机使用，将列车动能转换为电能从而获得制动力，减小机械制动装置的负担等等。至于动力分散方式振动和噪声大的缺点，可以通过提高减振减噪的技术来解决。

日本新干线开通后，英、法、德三国很快以极高的热情，开始大力推进本国铁路的高速化，他们并没有理会日本的动力分散方式技术，依旧坚持自己一贯擅长的动力集中技术。然而，1964 - 1980年，世界上只有日本有一条真正意义上的高速铁路，日本也只有0系列车一种车型，因此，动力分散方式的0系列车在世界上可谓是一枝独秀。

1981年，法国动力集中方式TGV-PSE高速列车的出现，给日本0系列车一枝独秀的时代画上了句号。TGV-PSE继承了法国干线列车采用动力集中的传统，在编组的前、后两端配置有专用的电力机车，最大轴重(即每根车轴所允许承担的最大载荷)17吨，编组为2L8T(L 指机车，T指拖车，下同)，采用铰接式转向架，在高速线上运行时只使用一台受电弓。

TGV-PSE投入运行之初的最高时速为260公里，比0系列车高出50公里/小时。无论是在最高速度，还是在受流质量、运用维护成本、运力调整等方面，都要明显优于动力分散式的日本0系列车。

1989年，法国第二代高速列车TGV-A投入运行，与第一代高速列车TGV—PSE 的显著不同之处在于，TGV-A采用交流牵引传动技术，最高时速达到了300公里。

继法国TGV-A之后诞生的是德国的ICEI型高速列车。1991年6月，德国的ICEI型高速列车在汉诺威一维尔茨堡和曼海姆一斯图加特两条高速新线上投入运行。该车也采用了德国一贯擅长的动力集中方式，编组为2L12T或2L14T，采用异步电机驱动的交流牵引传动技术最高运营时速达280公里，比当时日本新干线列车高出70公里/小时。

从1981年至1991年，TGV和ICE高速列车的出现，使日本新干线相形见绌。法、德的动力集中方式的优势确立!

1987年，日本加大了高速铁路技术研发的力度，卷土重来，力争尽快挽回新干线在日欧竞争中的颓势。

1992年，在为北陆新干线研发的最新高速列车技术的基础之上，成功开发了时速270公里的300系新干线列车。单就最高运营速度而论300系列车依然未能赶上法、德的TGV-A 和ICEI列车，然而，编组为10动6拖的300系列车却将动力分散方式列车的突出优点真正体现出来了，如轴重轻、能充分利用再生制动力等。TGV-A的轴重为17吨，ICE1的轴重为19.5吨，而300系列车的轴重只有11.4吨!这是一个其他国家现在也很难达到的水平。轻量化是车辆技术先进的一个重要标志，在这方面，300系单位地板面积的重量明显低于TGV 和ICE高速列车。300系采用交流牵引传动技术，常用制动以再生制动为主(关于制动方面的知识，以后将再介绍)，既节能又大大减轻了机械制动装置的负担。

在300系问世之前，动力集中论者认为动力分散方式的一个显著缺点是：牵引电机等机器数量太多，机器的维护保养费事费钱。在直流传动的时代，这的确是动力分散方式的一个明显的缺点。然而，随着电力电子技术的发展，300系采用交流传动技术后，日常几乎不用对电传动系统进行维护保养(关于牵引传动技术，以后将再介绍)。此外，300系列车还吸收了欧洲动力集中方式受电弓少的优点，16辆编组只用2台受电弓受流，受流质量大为提高。

300系的问世，挽回了此前日本高速列车与法德高速列车技术竞争中的劣势。继300系之后，日本陆续开发了500系、700系、800系、N700系、E1 - E4等多种高性能动力分散方式新干线列车。我国现在研制的高速列车基本上都是动力分散型的。

下一篇，我们将对高速列车的机构原理作科普介绍。

马文驹根据杨中平著的《漫谈高速列车》一书编撰