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第一章 动车组总体及主要技术参数 高速铁路是世界铁路的一个发展方向，动车组是高速铁路最关键的技术装备之一。本章主要介绍我国动车组的编号、基本组成及主要技术特点；CRH1型、CRH2型以及CRH5型动车组的编组形式、室内及室外主要设备布置和主要技术参数。第一节 动车组的发展概况一、世界高速铁路的发展 自世界上第一列蒸汽旅客列车自1825年9月25日在英国的斯托克顿至达林顿间正式运行以来，人类揭开了世界铁路发展的序幕。铁路以其运输能力强、安全可靠、成本低、能耗少等优势得到了蓬勃的发展。根据各国的社会、经济情况，世界铁路有两个发展方向，一个是以美国为代表的重载铁路运输，其载重已达到了20 000吨列的新纪录；另一个是以德国、日本、法国为代表的高速铁路运输。 根据铁路线路允许运行的最高时速，国际上对列车作了如下划分： (1)普通列车，最高运行速度为100160 kmh。 (2)快速列车，最高运行速度为160200 kmh。 (3)高速列车，最高运行速度大于200 kmh(既有线改造)，或大于250 kmh(新建线)。因此，高速铁路一般就是指最高运行速度在200 kmh（既有线改造），或大于250 kmh（新建线）。高速铁路是日本于1964年建成的东海道高速铁路新干线，俗称日本新干线。200 km以上的高速铁路总长度已超过10 000 km。(一)日本高速列车 日本是世界上第一个实现高速铁路商业运营的国家。1964年10月1日，东海道新干线正式开通营业，其运行速度达到2lO kmh，从东京至大阪间行程时间由6 h 30 min缩短到3 h。这是一条专门用于客运的电气化双线铁路，采用标准轨距，代表了当时世界第一流的高速铁路技术水平，标志着世界高速铁路由试验阶段跨入了商业运营阶段。东海道新干线以其安全、快速、准时、舒适、运输能力强、环境污染小、资源消耗少等优越性搏得了政府和公众的支持与欢迎。东海道新干线投入运营后，高速列车的客运市场占有份额迅速上升，每天平均运送旅客36 万人次，年运输量达12亿人次。使包括东京、横滨、名古屋、大阪等大城市在内的东海道地区已十分紧张的旅客运输状况得到了缓解，也取得了预期的经济效益。它使一度被贬为“夕阳产业”的铁路显示出强人生命力，预示着第二个“铁路大时代”的来临。1971年，日本国会审议并通过了全国铁道新干线建设法，掀起了高速铁路建设的浪潮。1975年山阳新干线通车营业，列车最高时速270 km；1985年东北新干线通车营业，列车最高时速240 km；1982年上越新干线通车营业，列车最高时速240 km；1997年长野新干线通车营业，列车最高时速260 km。目前日本高速铁路以2 590 km的运营里程位居世界第一。 日本高速铁路的旅客运输大多采用电动车组，也有极少数是机车牵引客车的形式，其新干线高速列车全部采用电动车组的形式。日本的高速列车从0系高速列车开始，相继研制开发了第一代100系、100N系、200系、E1(Max)系、400系，第二代300系、500系、E2系和700系等。日本高速列车的发展及主要分布如图11所示。 (二)法国高速列车 从法国第一条高速铁路TGV东南线全线通车至今，法国高速铁路实现了前所未有的飞跃发展：1999，拥有高速铁路新线l 280 km，2001年地中海高速线开通，法国高速铁路新线里程达到l 576 km，高速列车TGV可以提供服务的路网范围达5 900 km。至1998年上半年，TGV高速列车已运送旅客5亿人次；客运周转量为2 000亿人km。截止到1999年，法国国铁拥有的高速动车组超过500列，双层动车组100列，欧洲之星38列，其他高速路网动车组147列。2002年法国国铁拥有的高速动车组已达600列，每天运载2万名旅客。法国国铁的高速路网主要包括巴黎东南线(TGV-PSE)、大西洋线(1：GVA)、北方线(1FGVN)三大干线。法国的高速列车运行始于1981年，TGVPSE为第一代高速列车，运行在巴黎一里昂之间，最高运行速度为270 kmh，经改造后最高运行速度达300 kmh。TGV-A属第二代高速列车，于1989年研制成功，在巴黎一勒芒线和巴黎一库尔塔兰一图尔线上使用。在此之后，法国又相继研制出了TGVR(连接北方线、东南线及大西洋线)和TGV-PBKA(巴黎一布鲁塞尔一科隆一阿姆斯特丹)等高速列车。TGV-2N双层列车属第三代高速列车，最高运行速度300 kmh。法国部分高速列车技术特征参数见表11。 (三)德国高速列车 德国高速铁路(Inter City Express，ICE)技术先进，于1979年试制成第一辆ICE机车，1988年其试验速度创下了4069 kmh的新纪录。但德国的实用性高速铁路计划直到1982年才开始实施。原因是德国客运量最集中的地区城市密布，高速公路已经发达完善，再修建高速铁路显然达不到吸引客流的目的。因此，虽然高速铁路的优越性无论从东方的日本还是从近邻的法国已经被证明，他们对发展高速铁路的争论还是持续了十几年。德国的高速铁路，一条是1991年建成通车的曼海姆一斯图加特线；一条是1992年建成的汉诺威一维尔茨堡线。1992年德国铁路以29亿马克购买了60列ICE列车，其中4l列运行于第六号高速铁路，分别连接汉堡、法兰克福、斯图加特，运行速度为200 kmh。截止到2000年德国已建成11条高速铁路，1993年以来，ICE高速列车进入柏林，把德国首都纳入ICE高速运输系统。ICE也穿过德国与瑞士的边界，实现了苏黎士一法兰克福等线路的国际直通运输。ICE城际高速列车经历了ICE1、ICE2、ICE3、ICT。(高速摆式动车组)的发展。目前，德国正在新修柏林一汉诺威、科隆一法兰克福两条高速铁路。目前德国高速铁路以其客货混运、新旧线混用、技术优势等特点，成为世界高速铁路的开创者。德国高速铁路部分高速动车组的概况见表12。 二、我国动车组的发展概况 (一)我国高速铁路的发展背景 我国是一个陆路运输大国，但铁路营业里程仅766万km，人均占有里程57 cm，不及一根香烟长度，排在世界百位之后，路网密度排名在世界60位之后，与第一位的德国相差128倍。中国铁路以世界铁路6的营业里程，完成了世界铁路24的运量，其旅客周转量位居世界第一，是美国、俄罗斯两国总和的38倍；换算周转量居世界第一，比第二位的美国高l 300亿吨公里，是俄罗斯的15倍；铁路运输密度世界第一，是第二位俄罗斯的16倍，是美国的37倍。目前，中国铁路运能矛盾日益突显：货运仅能满足35的需求，企业“以运定产”；客运仅能满足50fi需求，旅客“一票难求”。中国铁路长期以来负重运营，运输能力严重不足，装备水平明显落后，已经成为严重制约国民经济和社会发展的“瓶颈”。因此，中国铁路试图从速度上解决这一矛盾，先后进行了六次大提速。 第六次大提速在技术上实现了许多方面的突破，我国铁路掌握了既有线提速到时速200250 km的成套技术，为加快客运专线建设提供了强有力的技术支撑和技术储备。第六次大提速，取得了8个方面26项重大技术创新成果，主要表现在：具有中国品牌的CRH(和谐号)系列动车组；具有自主知识产权的CTCS-2列车运行控制系统；动车组和120 kmh双层集装箱列车接触网导高；客货共线的分散自律调度集中(CTC)系统；自动过分相装置；自主研发的18号客运专线道岔。尽管如此，铁路运输紧张状况远未得到根本缓解。“418”以来，动车组列车一票难求，全程座席利用率高达126；直达特快列车始发上座率达到999，高峰时段能力尤为紧张；兰州、西安、成都、昆明、乌鲁木齐等中西部地区的客运大站旅客发送量同比增长12以上。因此，要解决我国铁路运输紧张状况的根本途径是加快铁路建设，新建客运专线，实现客货分线运输，这也是世界铁路发达国家普遍采取的途径。 (二)我国动车组的发展概况 高速动车组是当今世界高新技术的集成，应用了轮轨技术、交流传动、制动控制、列车运行控制、信息工程、空气动力学工程、人体工程、环保工程、可靠性与安全性技术等多个专业领域的研究成果，是高速铁路的标志性装备。我国自2004年10月以来，分别引进了法国阿尔斯通SM3、日本E21000、BSP和德国西门子ICE3等动车组技术，通过引进、消化、吸收，已能生产出具有完全自主知识产权的CRH(ChinaRailway High-speed)系列动车组，实现了时速200 km及以上动车组的国产化，形成集高速动车组制造、检修、运营的配套能力。这标志着中国铁路以此为起点，进入了全新的高速列车时代。由于我国幅员辽阔，南北气候差异大；东西部经济发展水平不均衡；路网规模大，长途与短途需求各异等，综合考虑上述因素，动车组基本分为两个速度级：时速200250 kmCRHl型、CRH2型、CRH5型；时速300350 kmCRH2300型、CRH3型。CRH5型动车组是由北车集团长春轨道客车股份有限公司联合法国阿尔斯通(Alstom)公司生产的动车组，原型为意大利的Pendolino，8节编组，(3M+1T)+(2M+2T)。CRH1型动车组主要是以加拿大庞巴迪公司的REGINA型动车组为原型车，由青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输设备有限公司(Bombardier SiFang Power，BSP)生产，用于城际间的中短途运输。CRH2型动车组是以日本新干线(Shinkansen)的E2一1000型动车组为原型车，由南车集团四方机车车辆股份有限公司通过引进日本川崎重工(Kawasaki HI)技术，最终实现国内制造的。它适用于短途与中长途运输，速度等级为200 kmh，最高可提升至300 kmh以上。CRH2型动车组将主要置于郑州、济南、上海、南昌铁路局和广铁集团公司范围内(北京以南地区)，用于京广线、京沪线和杭州一宁波一深圳间的沿海客运专线，并辐射陇海线。CRH3型动车组是由北车集团唐山轨道车辆有限责任公司引进德国西门子(Siemens)公司VELAROE型动车组技术牛产的。它丰要配属在时速300 km的城际铁路和客运专线上，2008年8月1日开通运营的我国第一条高速城际铁路京津城际铁路就使用cRH3型动车组。CRH5型动车组是以阿尔斯通(Alstom)公司SM3型动车组为原型车，由北车集团长春轨道客车股份有限公司负责引进生产的动车组。它适用于短途与中长途运输且为高寒适应型，速度等级为200 kmh最高可提升至250 kmh。CRH5型动车组将主要置于北京、沈阳哈尔滨铁路局范围内的北方地区，用于京哈线，也可部分开行至济南和郑州、武昌方向。我国动车组发展规划为： (1)2007年，第六次大提速投入160列时速200 km动车组。 (2)2008年，时速300 km动车组投入运营。(3)2010年，动车组累计投入达700列以上。(4)2013年前后，动车组累计投入超过1 000列。届时中国高速铁路将形成以北京、上海、武汉、广州为中心的四小时城市辐射圈。高速铁