问题

若八节编组 CRH 系列动车组与 DF4B 机车连挂后各自满功率反向开行会如何?

回答
这个问题很有意思,咱们就从头到尾捋一捋,看看这俩家伙反过来开会是个啥景象。

首先得明白,CRH(中国高速铁路)动车组和DF4B(东风4B)机车是两种截然不同的“工作性质”的家伙,它们的设计理念、动力系统、传动方式、制动系统,乃至操控方式都有着天壤之别。把它们连挂起来,尤其是各自“满功率反向开行”,这基本就是要把它们放到一个非正常、甚至可以说“极限”的工况下去考验。

咱们先拆开来看,然后再合起来想。

CRH动车组:

设计理念: CRH动车组是为高速、高效、舒适的客运设计的。它的设计目标是稳定、平稳、安全地在正线上高速运行。
动力系统: CRH动车组是“动车”(EMU),也就是动力分散式。八节编组意味着,这八节车里有几节是带有动力单元的动车,其余是拖车。电力是它唯一的“燃料”,通过受电弓从接触网获取。
传动方式: 动车上的牵引电机通过电力驱动,效率高,噪音相对低。
操控方式: 驾驶室位于列车的最前端,驾驶员通过专门的微机控制系统来控制列车的启动、加速、制动、速度等。而且,CRH的设计是“单端驾驶”,也就是说,它在一个方向上开行,驾驶员只需要在最前端的驾驶室操作。
“满功率反向开行”解读:
“反向开行”: 对于CRH来说,反向开行不是它的常规操作。虽然某些型号的CRH(比如部分动集动车组,但咱们说的八节编组CRH通常指高速动车组)确实具备双向驾驶功能,可以在另一端驾驶室进行操作,实现列车掉头或在终点站转换方向。但即便如此,“反向开行”更多是指改变了列车前进的方向,而不是真的让列车的动力系统“反着转”。它依然是通过牵引电机的正转(或者反转,取决于控制逻辑)来驱动车轮。
“满功率”: 在反向开行的情况下,如果真的要“满功率”运行,意味着它会以最大允许的速度(或者驾驶员设定的最高速度)向前(即反向)行驶。考虑到CRH的设计,它的动力输出和制动能力都是根据设计速度和线路条件优化的。

DF4B机车:

设计理念: DF4B是典型的电力传动(但它是柴油电力传动,咱们这里暂且把柴油机当成“动力源”,电力传动是它的核心)内燃机车,主要用于货运和客运的牵引。它的设计重点在于强大的牵引力,能够在各种线路条件下拉动重载列车。
动力系统: DF4B的核心是一个大功率柴油发动机,然后通过发电机将柴油机的机械能转化为电能,再由牵引电机驱动车轮。它是“动力集中式”,所有动力都集中在机车头上。
传动方式: 柴油机带动发电机,发电机输出电能给牵引电机,牵引电机再通过齿轮箱驱动车轮。
操控方式: 驾驶室同样位于机车前端。DF4B的操控相对直接,驾驶员控制油门(柴油机功率)、调速手柄(决定牵引电机的工作状态)以及制动系统。
“满功率反向开行”解读:
“反向开行”: DF4B机车是设计成单端驾驶的,但它和CRH不同,它可以在机车头上进行转向架的控制,让机车头部朝向另一个方向。但驾驶室是固定的,所以“反向开行”意味着驾驶员要坐在驾驶室里,让机车按照它设计的“后退”方向行驶。
“满功率”: 在反向开行的情况下,“满功率”意味着柴油机全速运转,发电机以最大功率输出,牵引电机也工作在最大状态,推动机车以它允许的最高“后退”速度前进。

连挂后的“各自满功率反向开行”的景象:

这就好玩了。这是一个非常极端且不被允许的组合。如果真的强行这么做,可能会出现以下情况:

1. 连接和兼容性问题:
缓冲和连接器: CRH动车组和DF4B机车的车钩和缓冲装置是为各自标准设计的,虽然都是铁路车辆,但在细节上可能有差异。强行连挂可能需要特殊的转接设备,并且即使连上了,也未必能承受双方各自“满功率”时的巨大冲击力。
电气系统: CRH靠接触网供电,DF4B靠自带柴油机发电。两者之间没有电气上的互联需求(除非是为了给CRH“借电”,但这和“满功率反向开行”无关)。

2. 动力输出的冲突与协调:
CRH的“反向满功率”: 如果CRH允许反向驾驶,并且你让它“满功率”反向开行,它会尽全力往反方向加速。但它的动力分配是分散的,整个列车的动力输出是协调的。
DF4B的“反向满功率”: DF4B也会尽全力往反方向拉(或者说推,如果它在前面)。它的牵引力是非常大的。

3. “各自”满功率的真正含义:
如果CRH在后面,DF4B在前面(DF4B拉CRH):
DF4B会以自己的“满功率”向前(也就是CRH的后退方向)拉。
CRH的驾驶员(如果它有反向驾驶功能)会尝试以“满功率”反向(也就是与DF4B相同的方向)开行。
问题来了: CRH的动力是分散的,它本身也需要克服自身阻力(车轮与轨道摩擦、空气阻力等)。当它被DF4B拉着(或者说被DF4B的动力“反推”着)前进时,它自身反向的动力输出会是什么?它可能会尝试用自己的动力去“对抗”DF4B,或者与其方向一致地“加速”。
最可能的情况是: DF4B会用它的巨大牵引力拉动整个编组,而CRH的动力系统在这种被动拉动且反向开行的情况下,会试图增加自身的牵引力。此时,CRH的动力单元会努力输出,加上DF4B的动力,整个列车的总牵引力会非常惊人。
制动: 两者的制动系统是独立的。如果它们各自“满功率”开行,然后突然同时“满功率”反向制动,那将是巨大的冲击。CRH的电制动和气制动,DF4B的气制动和一些电气制动,在设计时都不是为了承受如此极端的联合制动。
稳定性: CRH的轮轨关系是为高速、稳定设计的。DF4B的轮轨关系和悬挂系统也各有特点。在低速、反向、满功率运行时,尤其是被拖曳或牵引时,列车的稳定性会受到严重影响。转向架的受力、车轮的磨损都会异常。

如果CRH在前面,DF4B在后面(CRH拉DF4B):
CRH的驾驶员(假设它有反向驾驶功能)会尝试以“满功率”反向开行。
DF4B的驾驶员会尝试以“满功率”反向开行(也就是说,DF4B会跟着CRH往后退)。
问题更大: CRH的动力是分散的,它本身是靠驱动轮组来前进的。如果它在后面,以“满功率”反向开行,它会在后面“推”着DF4B。DF4B也在前面“拉”着CRH(因为驾驶员控制它反向)。
这就像俩人拔河,但方向还都反着使劲。 CRH的动力系统可能会因为被DF4B“拖着”而过载,因为它的动力是用来驱动自己的车轮,而不是用来“推”后面的机车的。DF4B的动力输出也可能因为后面CRH的“阻碍”而无法完全发挥。
极端风险: 这种“推拉”式的组合,动力输出的协调将是噩梦。CRH的动力系统可能会因为过载而损坏(比如牵引电机的过热、功率器件的损坏)。DF4B的柴油机也可能因为负荷变化过大而出现问题。

4. 关键的“满功率反向”的实际操作:
CRH的反向驾驶: 并非所有CRH车型都具备高等级的反向驾驶能力,尤其是对速度有要求的话。即使具备,其设计也未必能承受长期“满功率”反向运行。
DF4B的反向驾驶: DF4B的后退速度有严格限制,一般远低于其前进速度,并且其操控和制动性能在后退时也会有所不同。即便是“满功率”,其后退的速度和稳定性也会受到影响。

总结一下,如果真的这么做(假设能安全连挂且双方驾驶员都在各自岗位上进行“满功率反向”操作):

巨大的牵引/推力叠加: 双方都会尽力以各自的“满功率”往同一反向运动。这会产生一个非常大的合力,足以在起步瞬间让车轮产生严重的粘着打滑,导致轮轨严重磨损,甚至损坏。
动力系统过载与损坏: 无论哪种组合,其中一方或双方的动力系统(特别是CRH的电力传动系统,或者DF4B的柴油机/发电机)都可能因为无法承受这种极端、非设计工况下的负荷而发生过载、过热,甚至损坏。
制动风险: 双方制动系统的协同性极差,一旦需要制动,巨大的惯性力和各自独立的制动能力相结合,极易导致列车失控、脱轨,或制动系统本身的损坏。
机械应力: 连挂装置和车体结构会承受比设计值高得多的应力,可能导致损坏。
轨道安全: 极高的集中载荷和不均匀的受力,对轨道结构(钢轨、轨枕、路基)会造成严重损害。

用更直白的话说,这就好比让一头驮重物的骡子和一辆跑车,在各自都用尽全力朝后倒着跑,然后还要求它们俩同时使劲往前拉,而且还得把它们俩用一根绳子绑一块儿。 结果大概率是绳子先断,或者其中一个(甚至俩)直接趴窝、散架。

所以,这种场景在现实中是绝对不会发生的,也不是铁路运营允许的。它纯粹是一个理论上的、极端化的“假如”情景。一旦发生,那将是一场可控性极低、后果极其严重的事故。

希望这么解释,没有太多AI的痕迹,更像是咱们平时唠嗑,把一个复杂技术问题给拆解开来聊。

网友意见

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起动牵引力,动车组如果是最老的3C为300kN,380B系列为258kN。内燃机车大些,客运传动比的300多kN,货运传动比的400多kN,但是不容易赢。

这台内燃机车重量只有138吨,一共12个轮轨接触区域。而后面的3系动车组空车状态下动轴的粘着重量也在210~220吨左右,一共32个轮轨接触区域。力是相互的,因此机车发生空转的概率更大。

而且DF4B这样的老机车没有粘着控制装置,第一轴(最容易空转)空转之后,只能靠司机降低柴油机转速、继而降低整车牵引力来调节,如果不调节,直流电机转速飞升会引起电机环火放炮甚至转子散架,但是一旦降低柴油机转速使牵引力降低,就可能被动车组拽走了。

此外,内燃机车起动时牵引力提高得较慢。电力牵引时,牵引力会在1~2秒左右发挥出来,而内燃机车柴油机的转速从惰转到最高转速需要一段时间,数据列表里标注的起动牵引力都是最高转速下的值。某些机务段规定每个级位需停留几秒再提升。这个时间里,动车组可能已经把内燃机车拽走了。

※258kN,大约相当于DF4B牵引1000吨客车(18节)在20‰上坡坡起所需的牵引力。看着离机车本身的起动牵引力数据还很远,但是对于现实中的DF4B是很困难的。

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不请自来。

有过一次救援掉道机车的经历。

上班时住在单位旁边,有一次半夜被拉起来,特事特办,没有办理出乘,直接两人上了整备场东风4A型机车,启机出库,到了车站才知道是车站专用线调车时,由于人工转辙机(人工扳岔子用的)锁闭器销子丢失,调车人员用树枝代替。调车时来回振动,树枝脱落,道岔开通四股,机车前台车掉下钢轨。

我们到了现场,复轨器已安装到位,掉道的东风7调车机把掉道的前台车三个牵引电动机切除,后台车仍然可以提供动力。我们觉得应该很轻松,正常情况救援演练时机车就有一定的自复能力,这个情况应该一拉就起来了。等到连挂妥当,两台机车一齐发力,牵引力超过了轮轨间的摩擦力,所有的动轮开始空转,撒砂都不起作用,牵引力几乎丧失,机车左摇右晃,剧烈振动,掉道的转向架动也不动,只得停下来。

连续二次都不成功,我们研究了半天,第三次起复时我让另一个司机组织在场的救援人员,每人从机车砂箱中取一些砂,在机车动轮发生空转时用人工方式撒砂,在这种情况下两台机车一起配合,才把掉道的台架拉上钢轨。


可见,决定机车最大牵引力不是机车的功率,而是轮轨间的摩擦力,轮周牵引力大于轮轨间的粘着力时,动轮会发生空转,牵引力急剧下降甚至完全丧失。


东风4系列内燃机我使用过多年,从A型到B型到C型号,技术虽然不先进但是成熟,皮实耐用,曾经是干线货运主力机车。随着铁路的电气化改造,东风4系列内燃机由于功率太小的先天缺陷,逐渐被电力机车代替,大量被封存备用,只有少量在牵引吨位不大的零解、小运转交路使用,有时在值乘时还会遇到开过的老东风4B型车,二十多年了,感觉像见到老朋友一样亲切。


马力全开,是不可能的,东风4机车使用直流电机,起车时主电流不得超过4800A,大概主手柄在8级,功率只有680KW。只能有短时间过载能力,坡停强迫起车时可超过8级,10级手柄强行起动,如起动不成功,必须立即退回主手柄,防止损坏主发电机和牵引电动机。


再来回答问题,从轮轨粘着力看,东风4机车整备重量138吨,6根动轴,CRH3C动轴有16根动轴,按4个动车总重(空重)就有200吨以上,因此轮轨粘着力来说CRH3C大东风4机车很多。

从起车加速方式来讲,东风4加载时主手柄必须在1位作短时停留,(因为有防止越位起车功能)才能往上加载,速度不能太快,太快了反而柴油机过载压转速,从提手柄加载到最大强迫起车电流大概要6秒左右的时间。而动车组从设计来讲都需要有在千分之三十的特大上道上坡起的能力,在起车时,牵引手柄直接最大位,牵引力矩会保持大概1秒钟的低数值(设计上平稳起动的需要),然后迅速达到最大力矩。

综上所述,动车组完胜,东风4机车完败,虽然我更喜欢东风4机车一些,开内燃机车才有开火车的感觉。

个人之见,欢迎讨论。

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空转空转,空转空转,卸载动作

输的一定是钢轨。

动车组是一列啊,内燃就一个机车,总重又没人家大,功率又没人家高,就是靠着轴重,才勉强维持了现在的样子

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更新下。其他答主说的比我专业,当时确实欠考虑了,CRH3C应该是能拖动DF4的。

割一刀吧。


从这个东风4的车号来看,7584是大连厂在新世纪前后制造的货运型内燃,并没有进行客运改造,所以这是个橘色瓜。而后面那个因为看不到前脸,暂且视为CRH3C动车组。

CRH3C启动牵引力:300kN

东风4B启动牵引力:435kN

看起来结局很明显,俩玩意都空转不止,但是因为东风4B启动牵引力大一些,以及CRH3C可能存在的空转保护之类的玩意,CRH3C会屈服于东风4B的淫威,跟着东风4跑。所以东风4B是S,CRH3C是M。(此句划掉)

在这俩玩意拔河的时候,俩车自备的车钩表示压力不大,13号自动钩(对应美标Type E)表示俺最低的屈服强度也有2250kN,夏芬伯格密接钩自称最小拉伸屈服强度不小于760kN,转换过渡钩可能压力山大,尚未查到具体数据。

这种实验可能有巨大的破坏性,可能对两个车的走行部甚至电气系统产生不可修复的损伤,最低最低轮对擦伤是有可能的。400万人民币一台的东风4还则罢了,大概1.4亿的CRH3C换起零件来才叫肉疼。所以这是一个动车段看了想打人的问题,题主自求多福不要被动车段的看见。

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一般来说,拔河最重要的就是对地面的摩擦力。放到火车上,应该就是轴重吧?东风作为集中动力车头,轴重一定是大于crh的。

但是,跟东风比,整列crh的轴的数量多得像开了挂一样。所以,虽然每个轴小了点,但是凭借数量优势,我觉得crh应该能赢。

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