问题

为什么时速200公里的城际火车大都是机辆模式,很少使用动车组。在这个速度动车组和机车牵引各有哪些优劣?

回答
关于时速200公里等级的城际火车,确实存在“机辆模式( locohauled trains)”和“动车组(EMUs/DMUs)”的选择问题,而且在不少地方,特别是历史因素和发展阶段不同的地区,都能看到这两种模式的身影。要深入了解为什么200公里时速的城际火车大都是机辆模式,以及各自的优劣,我们需要从多个维度来分析。

首先,得明确一点,“大都是机辆模式,很少使用动车组”的说法,在现今和未来全球的城际铁路发展趋势下,已经不太准确了。 事实上,随着技术的发展和运营需求的提升,动车组在200公里时速及以下等级的城际和区域铁路市场中占据着越来越重要的地位,甚至可以说是主导地位。不过,在某些特定的历史时期、地区或者特殊的线路条件下,机辆模式确实曾经是(或仍然是)主流。所以,咱们不妨从历史和实际情况出发,来分析这种现象的成因,以及两种模式在200公里时速下的具体优劣。

为什么“曾经”或者“在某些地方”200公里时速城际火车大都是机辆模式?

这背后有多重原因,往往是技术、经济、运营策略和历史包袱的综合体现:

1. 初始投资与灵活性(历史角度):
机辆模式: 购买一台合适的机车(电力机车或内燃机车)和一批客车车厢,其初始投资相对动车组来说可能较低。特别是对于刚刚起步建设城际网络的地区,这种方式能更快速地投入运营,满足基本客运需求。
动车组: 动车组是高度集成化的列车,其动力、转向架、制动、信号系统都整合在一起。虽然整体技术先进,但单组动车组的购买成本通常远高于同等载客量的机车加客车车厢的组合。
灵活性: 机车是独立的,可以根据需要更换牵引不同数量的车厢,或者与其他车厢编组。这意味着,如果客流出现较大波动,可以灵活增减车厢,机车也可以用于货运或调车,资源利用率看似更高。

2. 运营模式与维护成本:
机辆模式: 机车头需要独立的维护,车厢也需要维护。维护团队和车库可以分开设置。对于客流量相对较低或变化不大的线路,这种分散式的维护可能在初期显得更经济。
动车组: 动车组的维护是系统性的,需要专门的检测线和技术团队。一旦动车组出现故障,整列车都可能无法运行,影响较大。其维护成本和技术要求相对较高。

3. 线路条件与早期建设:
在很多地区,城际铁路是在原有普速铁路的基础上提速改造的,这些线路的信号系统、道岔、曲线半径等可能并不完全适合高速动车组的运行,而对机辆模式的限制相对较小(当然,200公里本身对线路要求也不低)。
早期建设的城际线路,很多并未预留动车组所需的接触网(电力机车)或信号系统(如CTCS0/1/2级)。若要上动车组,就涉及到电气化改造或信号升级,这笔投入是巨大的。

4. 货运兼顾需求:
在一些线路,城际客运和货运可能需要共用。机车(特别是内燃机车)在货运方面具有天然优势,而动车组通常是纯客运设计,无法用于货运。因此,如果一条线路需要兼顾客货运,选择机辆模式会更合理。

5. 技术成熟度与可获得性:
在动车组技术尚未完全普及,或者国产化程度不高的时候,机辆模式(特别是采用成熟的电力机车牵引)是更稳妥的选择。

200公里时速下,动车组和机车牵引各有哪些优劣?

现在,我们来对比一下在200公里时速这个特定的速度平台上,动车组和机车牵引的优劣。

动车组(EMU/DMU)

优势:

1. 起停加速性能优秀:
原理: 动车组的动力单元(动力车或带动力转向架的拖车)是分散布置在列车各处的。这意味着牵引动力直接作用在轮轨上,而且驱动轮的数量更多,功率分配更均匀。
体现在200公里城际: 城际铁路的特点是站间距相对较短,频繁起停是常态。动车组凭借其出色的加速能力,能够更快地达到设计速度,并在站间迅速恢复,缩短了旅行时间,提高了运行效率。内燃动车组(DMU)虽然不如电动动车组(EMU)加速迅猛,但相比机辆模式,其动力分散的优势依然存在。

2. 制动性能更优,安全性更高:
原理: 动车组通常采用再生制动(能量回收)和电制动/空气制动相结合的方式。其制动系统集成度高,响应速度快,而且由于动力分散,制动力的分配也更均匀。
体现在200公里城际: 频繁的制动减速对列车的平稳性和安全性至关重要。动车组能提供更平稳、更可控的制动,减少乘客的不适感,并能更精确地控制停车位置。

3. 舒适性更好:
原理: 动力分散减少了机车固有的振动和噪音传递到客厢。动车组的车体设计通常也更现代化,隔音隔振效果更好,座椅设计、车内环境控制(如空调)也更先进。
体现在200公里城际: 乘客在城际通勤或短途旅行中对舒适性的要求很高。动车组能提供更安静、平稳、舒适的乘车体验。

4. 能耗和效率(电力的EMU):
原理: 电力动车组通过接触网获取电力,尤其是在再生制动时,可以将部分能量回馈给电网或供给其他列车使用,能量利用率高。
体现在200公里城际: 相较于内燃机车,电力动车组在运行过程中是零排放的,更环保。即使与电力机车相比,其能量回收机制也能进一步降低整体能耗。

5. 编组灵活,易于实现“公交化”运营:
原理: 动车组通常有固定的编组(如8辆、16辆),可以根据客流需求,通过加挂或拆解车厢(或几组动车组合并)来调整运力。
体现在200公里城际: 很多城际铁路追求“公交化”运营,即高密度、公交式的发车频率。动车组的快速编组能力和标准化的单元,非常适合这种运营模式。

6. 技术代表性与现代化形象:
动车组代表了现代铁路客运技术,使用动车组能提升铁路运营商的形象,吸引更多乘客。

劣势:

1. 初始投资高:
单组动车组的购置成本远高于同等运力的机车+客车车厢组合。
如果线路未电气化,还需要进行大量的电气化改造,成本更高。

2. 维护复杂且成本高:
动车组是高度集成的系统,零部件昂贵,维修技术要求高,需要专业的维护团队和设备。
一旦发生机械或电气故障,可能需要将整组车送修,影响可用性。

3. 编组灵活性受限(相对于机辆):
动车组的动力分散特点意味着其牵引能力是固定的,不像机车那样可以随意增加或减少牵引力。如果要增加载客量,通常是增加动车组的联挂数,但这也有速度和安全上的限制。
机车可以很方便地牵引不同载客量(也就是不同节数)的车厢。

4. 无法用于货运:
动车组是纯粹的客运产品,无法用于货运任务。

机车牵引(Locohauled Trains)

优势:

1. 初始投资相对较低:
购置机车和客车车厢的组合,尤其是使用现有客车车厢,总投资可能低于同等载客量的一体化动车组。

2. 编组灵活性强:
机车可以牵引任意数量的客车车厢(在机车能力范围内),以及不同类型的客车车厢。
机车本身还可以与货车车厢编组,实现客货兼顾,提高机车利用率。

3. 维护相对简单(传统认知):
机车的维护技术相对成熟,维护体系可能更易建立和管理。
车厢的维护也可以分散进行。

4. 可用于货运:
这是机辆模式最突出的优势之一,尤其是在客货混跑的线路。

5. 故障处理相对独立:
如果车厢出现故障,可以更换车厢;如果机车故障,可以换另一台机车。对列车整体运行的影响可能比动车组出现故障时要小。

劣势:

1. 起停加速性能较差:
原理: 动力集中在机车头,需要通过车钩拉动后面的所有车厢。轮轨间的牵引力传递路径长,而且驱动轮的数量相对较少。
体现在200公里城际: 在短站距的城际线路上,频繁的加减速会显著影响运行效率,旅行时间会比动车组长。

2. 制动性能相对较弱且舒适性受影响:
原理: 制动系统主要集中在机车和车厢,刹车力传递可能不如动车组的制动系统响应迅速和均匀。
体现在200公里城际: 乘客可能会感受到更明显的制动顿挫感,影响乘坐舒适性。

3. 舒适性较差:
机车(尤其是内燃机车)的振动和噪音更容易传递到客厢。
车厢内部设施可能不如现代动车组先进。

4. 能耗和环保(内燃机车):
内燃机车直接燃烧燃料,会产生排放,能耗也相对较高。即使是电力机车,其能量利用效率和再生制动能力通常也不如动车组。

5. 运行效率较低:
由于起停和加速慢,列车在区间内的运行时间会拉长,单位时间内能通过的列车数量可能受限。

6. 司机室位置固定:
机车头只有一个司机室,如果要改变列车运行方向,需要机车进行调车,非常耗时。而动车组通常是双端驾驶,调头方便。

结论:为什么“曾经”或“某些地方”是机辆模式?

总而言之,在200公里时速的城际铁路领域,机辆模式之所以在一些地方成为主流,更多是出于历史的惯性、初期的投资考虑、线路的兼顾性需求以及技术普及度等因素。 当时的决策者可能认为,用相对较低的成本,利用现有的机车和客车车辆,改造一下线路,就能快速推出城际服务。

然而,随着技术的发展和乘客对出行品质要求的提高,动车组凭借其在加速、制动、舒适性、能耗(尤其EMU)以及运行效率上的压倒性优势,越来越成为200公里时速城际铁路的首选。 现在的许多新建城际线路,几乎都是直接上动车组。即使是老线路,也倾向于升级为动车组运营。

所以,你观察到的“大都是机辆模式”的现象,可能更多地反映了过去某个阶段的情况,或者在特定区域(例如,一些发展中国家或者尚未完成技术升级的地区)仍然存在。但在全球范围和未来的发展趋势来看,200公里时速的城际铁路,动车组正逐渐取代机辆模式,成为绝对的主流。

网友意见

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居然是个我还没怎么在知乎上写东西时候的提问。三年多过去了,不知道题主在不在,随便啰嗦几句。

时速200公里这一等级还要开城际其实挺不尴不尬的,对于我国来说略显不够用,所以有各种250或者350高铁客专;对于欧洲某些相当于国内地级市体量的国家来说又显得供大于求,一张方圆两三百里的160路网足矣;而某些铁道发达的国家干脆自己弄更高等级的专线,没法放到一个层面上一概而论。那就分国家说吧。

日本就是前述自己弄专线的国家。新干线系统自1960年代投用至今一直在小步快跑式提升最速,从0系的200公里时速到现在的320公里时速,还就是个城际。而自0系起,动分一直是其新干线系统的必然选择,在来线也尽量消灭普通的机辆客车换成各种普速(CR语境)动分,所以基本上不存在动集这种事。

它嘤没钱搞专线,那就改造既有线。虽然有70年代IC125内燃动集及其后继IC225电力动集,但是在90年代就有Class 390那样的动分车跑长途城际,进入新世纪迎奥运更是有日立技术的395以及801等新动分,没法一概而论,动集与动分55开吧。而可以作为伪城际,车体限速90mph的近郊车也早就内燃动分化与电力化,这个也就不存在谁压过谁的问题。

美国的话,像样的城际或者近郊车一个是阿西吧(划掉)乐电力动集,髪国技术的玩意,一个算是自己攒的加州近郊车,还只是个近似内燃动集的玩意。当然这跟美国自己的国情有关。

髪国虽然基本上TGV都是动集,但是并不代表SNCF不需要动分车,其他答主已经说了这里就不赘述,反正知道髪国动集与动分没有谁有压倒性优势就行。

德国也差不多,ICE1/2虽然是动集,但是架不住ICE3出名啊。也是大致五五开的样子。

其他欧洲国家也差不多,很多时候所谓城际也不过是类似于近郊车那样的存在,各种形式都有,没谁一家独大。

毛子更是就没怎么正经发展过动集,除了因为牵引区段的接触网电压制式改变用VL10与VL80各拿掉半截里面夹客车混充过动集之外,丫们的动车组自间战期搞市郊卫星城路网列车开始,还是尽量使用的动分形式。涅瓦河特快作为机辆客车要跑220最速,其实也只是联系两京的政治需要。

我国就更不谈了。路网改造到160甚至200但是又回到160,又修了一个巨大的专线网络,动集一度被打断脊梁骨全跑动分,仅剩和谐长城号那个旅游内燃动集。后来虽然CR200J垃圾桶迫真复辟,也只是在老线或者暂时无法达到250以上速度的新线上跑跑,近郊车还基本就是动分,毕竟各种统型CRHxA与CR300xF还是在加速度上比动集好不少。


动集与动分的选择并没有一定之规,不能只看技术性能而忽视使用习惯。毕竟用时略长也不是什么太大的问题,乘客能接受就行。

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