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準高速機車
來源:互聯網

準高速機車是指設計速度在160km/h至200km/h之間的機車,它們屬于中國國家鐵路機車的重要類型之一,為我國多次鐵路大面積提速發揮了關鍵作用,亦是世界高速列車的前身。

無論在國內還是國外,即使迎來高鐵時代,準高速機車都是鐵路運輸的主力軍或重點發展對象,因為準高速機車往往容易在經濟效益和速度效益之間找到理想的平衡點。

準高速機車分兩大類:單機車和動車組,前者采用傳統的火車頭拉車廂模式,后者采用新興的多節動力車廂共同運作模式。不過準高速動車組通常不以“準高速”形容,而廣泛以“中速”、“快速”或“普通”等前綴稱呼。

火車簡介

概念定義

準高速機車是中國有鐵路道部門針對國家鐵路機車從速度方面劃分出來的一個種類級別,泛指構造速度在每小時160千米至每小時200千米范圍內的國鐵機車。城市軌道交通系統因不屬于國家鐵路,所以其線上營運的火車、如磁懸浮列車等,并不納入準高速機車的范疇。

由于動車組沒有獨立的機車,其機車和車廂融為一體,所以準高速機車很少用于稱呼動車組,但準高速動車組是存在的、擁有基本機車構造,設計速度達到160km/h但不足200km/h的動車組就是事實型準高速機車。

分類標準

普速機車:構造速度未達到160km/h。

準高速機車:構造速度介于160km/h-200km/h。

高速機車:構造速度不低于200km/h。

PS:中國有快速鐵路的概念說法,也有快速列車的車次等級,但沒有快速機車的類別定義。所謂構造速度,是指在路況達標的情況下機車的最大運行速度。準高速機車的實際商業營運速度多半在130km/h至170km/h間。準高速機車和快速鐵路的速度標準不完全一致。快速鐵路的設計速度范圍是160km/h至250km/h。

運營線路

準高速機車普速鐵路、快速鐵路和高速鐵路中都能營運,一般不在高鐵級的線路上開行。其中,準高速電力機車只能在電氣化鐵路段行駛,準高速內燃機車可以在任何鐵路區間段行駛。準高速機車通常服務于經升級改造后的舊鐵路線,以便充分利用既有鐵路的提速空間增加列車的旅客運輸能力。

發展歷史

準高速機車是普速機車發展到高速機車過程的中間產物,見證著火車一次次被改造提速的前進歷程。

國外情況

準高速機車在國外發展得比較早,主要原因是火車為近代資本主義帝國的工業文明產物。在海外,準高速機車首先誕生于蒸汽機車中,歐美等鐵路強國在19世紀末就相繼研制出了多臺大功率蒸汽機車,最高速度突破了每小時200千米。當時的舊中國才剛剛引進火車這種交通工具,國內鐵路系統的建設則完全被帝國列強所支配。

1893年,美國一臺“999”號蒸汽機車曾創下181km/h的速度新紀錄;1905年賓夕法尼亞的一名列車員創造了220.5km/h的新世界紀錄;德國的一臺流線型七軸大型蒸汽機車于1925年在柏林至漢堡市間的最高運行速度曾達到200km/h;1936年5月11日,德國BR05型蒸汽機車牽引197噸重的列車在柏林和漢堡之間達到了200.4km/h。英國倫敦東北鐵路公司的“野鴨號”蒸汽機車于1938年7月3日在林肯郡葛蘭山至諾山郭郡彼得市的鐵路上牽引六節車廂達到202.8km/h的速度;美國的“大機器號”蒸汽機車于1946年為了彌補一次誤點,曾把車速開到226km/h。這些蒸汽機車在速度方面就算與當今的先進內燃機車和電力機車相比也毫不遜色,它們當時主要負責牽引時速達160千米以上的特快客運列車。雖然蒸汽火車的最高速度突破了200km/h,但那時的鐵路系統技術、即包括路基建設和調度系統等在內的各種設施還很落后,不能確保列車高速平穩地安全行駛,所以實際運營速度不足200km/h。直到世界上第一條設備合格的高速鐵路、即日本東海道新干線投入運營之前,準高速機車仍是全球火車的主導。

1964年日本新干線高速鐵路正式竣工通車后,以蒸汽機車為主要平臺的準高速機車開始逐漸淡出鐵路運輸的霸主地位,高速電力動車組后來居上成為鐵路運輸的急先鋒、引領火車提速,開拓了高速列車發展的新天地。不過準高速機車依舊在純運量上作為現代鐵路運輸的主體部分,只不過已改由先進的內燃機車和電力機車牽引。

時至今日,日本法國德國韓國已掌握非常成熟的高速列車技術,其準高速機車的應用領域也遍布在不同需求的鐵路中,作為東亞或歐盟主要國家鐵路系統的重要運輸工具。美國加拿大澳大利亞以及部分發展中國家,因高速機車技術滯后,準高速機車是鐵路車輛主角,承擔著當地軌道交通主干線路的大量運輸職能。

國內情況

戰爭時期

從晚清到內戰期間,中國的鐵路機車都是國外引進的,非常落后,設計速度只有幾十公里,堪稱老牛破車。

建國初期

中國開始自主設計研制鐵路機車,但受限于當時的經濟實力、工業技術、外交政治和人才素質等條件,我國只能先利用戰爭賠償、戰亂遺留以及蘇聯等國給予的舊式機車進行仿造研制。由于國外技術封鎖,加之國內工業基礎薄弱,國產蒸汽機車、內燃機車和電力機車的構造速度長期徘徊在100km/h以內,沒有邁入準高速級別。

九十年代

改革開放的大環境下,多年摸索的機車制造經驗、國內綜合生產能力的提升和國外技術的引進這三者之間的有機結合使得中國自主研發量產準高速機車成為可能。另外,原有的落后機車制造技術已不能滿足國民日趨增長的鐵路客運需求,使得研制準高速機車成為鐵定趨勢。再有,發達國家推廣普及運用的高速機車和我國當時落伍低效的普速機車形成鮮明對比,不僅折射出我國和他國間機車技術的差距,也體現了我國綜合國力的欠佳,危機性的時代背景決定了中國必須盡快發展準高速機車。經長久技術攻關,我國于上世紀90年代末成功研制出構造速度達170km/h之上的內燃機車和電力機車,并自主研制或境外進口了多種時速160至200千米級別的動車組。準高速機車大量研發投產讓中國六次鐵路大面積提速目標任務得以順利實現,告別了“火車不如汽車快”的歷史。

高鐵時代

中國全面進入高速鐵路時代之后并沒有停下準高速機車的發展步伐。隨著鐵路系統運量要求的提高和城鎮經濟格局呈現多元化,普速鐵路線上需要加速度更大、舒適度更好的機車。近年,新型的準高速機車相繼下線運營,有力填充了不少地區準高速客運供能緊缺的空白。高鐵時代的中國準高速機車走的是“引進消化吸收創新”戰略。

火車特點

準高速機車多半是在普速機車基礎上改造而來的,以增加功率和穩定相關部件為主要方式對機車加以改進。單從外觀上,準高速機車和普速機車沒什么明顯區別,兩者顯著的對外特征就是車身上標注的構造速度值不同。

動力方面

百年前的準高速機車是蒸汽機車的天下,五十年前的準高速機車以內燃機車為主,當代的準高速機車由電力機車做主角。一方面,電氣化鐵路的比例增加,降低了內燃機車的需求;另一方面,內燃機車因攜帶燃料能源導致車身自重較大,限制了機車功率,影響了提速空間,故被車重更輕的電力機車大規模取代。

速度方面

準高速機車多半按160km/h至200km/h之間的標準設計,原因如下。

1、準高速機車大部分是單節機車,采用傳統的機車拉車列模式運作,當行駛速度超過200km/h之后,車輪打滑問題就非常突出,故200km/h之上速度級別的火車就幾乎只考慮動車組模式,否則列車速度很難提上去。

2、準高速機車集中在普速鐵路線上工作,而普速鐵路的速度標準較低。以中國為例,鐵路大面積改造后,主體路線最高設計速度約160km/h,局部特別優良的路段,其限速最高僅200km/h。從投資成本和遠期效益出發,如果要繼續提速,只能新建高級鐵路并配備高速動車組。

3、國內的非動力車廂,其構造速度基本不超過160km/h。因此,時速160至200千米級別的準高速機車無論對鐵路還是載客車體而言,都已有足夠的安全冗余和提速空間,擁有良好的兼容適應性。

功率方面

同為客運機車,準高速機車比普通機車的要大得多,不僅提高了列車的最高行駛速度,而且增大了列車的加速度,極大縮短啟動和制動的時間,旅行時間減少、平均速度增加,提升了鐵路機車的周轉效率。特別是在站點密集、站距遙遠以及坡道陡峭的路段,準高速機車的優勢越是明顯。

貨運機車的功率不一定比準高速機車的小,通常是最高速度低,但總牽引力大,能拉百車萬噸的貨物。

造型方面,多數準高速機車頭采用流線型設計,可減少空氣阻力,外觀更加優雅。

車次方面

全球的準高速機車過半用于牽引特快列車,中國也不例外。國內的直達特快列車(Z字頭車次)和特快列車(T字頭車次)基本都是由準高速機車牽引的,北京市廣州市的特快列車曾經一度不用16小時即可抵達目的地。不過,在部分地段存在機車和車次不完全配對的情況。快速列車、普通列車、臨時列車等也有用采用準高速機車牽引的情況;特快列車亦存在由設計速度只有120km/h的機車來牽引的情況,被火車迷稱為“偽特快”。

城際車次,部分是高速動車組,部分則采用時速200千米級別的動車組,其實際運行速度很少達到200km/h,是事實型的準高速動車組。在鐵路降速政策下,很多城際動車組(C字頭車次)和普通動車組(D字頭車次)的最高營運速度幾乎沒超過200km/h,平均速度甚至低于150km/h,實際速度和準高速機車無太大區別。

線路方面

中國準高速機車著重服務于繁忙的舊干線鐵路的客運,如京滬鐵路京九鐵路京廣鐵路滬昆高速鐵路等。

火車類型(中國大陸)

中國生產的構造速度或試驗速度達到160km/h級別的準高速機車(不計動車組)。

東風系列(內燃機車)

東風4D0000系和3000系型、東風9型、東風10F型、東風11型、東風11D型、東風11G型。

韶山系列(電力機車)

韶山7D型、韶山7E型、韶山8型、韶山9型。

和諧系列(電力機車)

和諧電1D型、和諧電3D型、和諧電1G型、和諧電3G型。

功能作用

有效提速

準高速機車較普速機車能提速20km/h至80km/h,加之快啟快停,鐵路系統運輸能力可提高四分之一。

兼容舊線

準高速機車一般可在舊鐵路線上行駛,無需另建新線,在經濟和科技欠發達的地帶或時代是不錯選擇。

節約能耗

準高速機車的營運速度比高速機車低很多,其運轉能耗大大低于高速機車的。相比動車組,準高速機車結構簡單、技術成熟、設備通用,能在短時間以較低的研制和維修成本換了更大的運輸效益,減少能源浪費。

物美價廉

準高速機車兼顧經濟和速度優勢,車票價格和普速列車基本一致,遠比動車組的票價便宜而備受歡迎。

客貨共車

準高速機車既能牽引客運列車又能牽引貨運列車,甚至能牽引客貨混合編組車廂以及軍列,實用性強。

班次優化

準高速機車速度快馬力大,在國內大量用于朝發夕至或夕發朝至的客車中,提高了旅客的時間利用率。

缺點弊端

速度有限

準高速機車在長途運輸中的最高車速遠不及高速機車的,如中間站太多,也會拉低列車旅行速度。

折返工作

準高速機車只有一節或一個單元的火車頭,到達終點站后,需要更換機車的位置,重新對接車列。

舒適欠佳

準高速機車牽引的車列使用的還是普通車體,且行駛的鐵路是有縫鋼軌,車震和噪聲比動車組大。除此之外,準高速列車作為廣義普速列車的一種,其整體服務設施等狀況有待進一步改善。

相關問題

降速風波

2011年,國鐵集團迎來了首次大面積降速,但起初沒有涉及到普速鐵路。溫州動車組事故發生后,普鐵亦被卷入強制降速的干涉中,既有線提速級別達200km/h的鐵路限速160km/h。這意味著京廣鐵路等一批高質量的舊鐵路干線上的準高速機車將無法充分發揮速度優勢,紛紛呈現“大馬拉小車”的尷尬處境。

參考資料 >

新一代準高速電力機車首戰春運.科學網 新聞.2017-10-05

時速多少才能稱為高速鐵路?.人民鐵道網.2017-10-05

中國高鐵創新的第一步.網易新聞.2017-10-05

增加普速火車運力,還得改善乘坐體驗.新浪網 新聞中心.2017-10-05

全面降速,鐵路回到10年前.杭州日報.2017-10-05

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