高铁速度那么快，是靠车头的轮子驱动起来的吗？

作者：王麟（资深铁路工程师，知名科普、科幻作家）

电力动车组

对于社会大众而言，高铁动车组的最能代表高铁的形象，这就和铁路车站的美轮美奂的站房建筑，最能展现铁路精神风貌的窗口一样。动车组看起来轻盈快捷，犹如洁白灵动的精灵，在万里高铁线路上来往奔驰，可与航空媲美的内饰设计，为乘客提供了绝佳的乘坐体验。坐地日行千里，时间与空间快速转换，漫长的舟车劳顿成了历史，高铁成就了无数可能。

谈及动车组的发展历史，可以回溯到100多年前的1893年，那时电力动车组只是作为城轨交通工具，并未用于长途旅客运输。到了1903年，德国西门子公司和AEG公司联合研制成功一台试验性的电力动车组，创造了时速210.2km/h的速度记录，从此开始了在铁路大干线上的应用尝试。

德国第三代动车组ICE

百余年来，世界各国不断研发新技术，努力提高火车的时速，而动车组技术也不断推陈出新。日本、法国、德国、意大利、英国等高铁技术起步比较早的国家，都推出了自己动车组试验品，有的彻底夭折，有的从未投入商业运营，但也有很多技术成熟的幸运儿。

而中国则后来居上，以2万公里高铁线路的耀眼成绩在世界铁路市场上赢得了一席之地。市场竞争，不断优胜劣汰，世界高铁制造市场逐渐形成了五大高铁车辆生产厂家，分别是老牌的德国西门子公司、法国的阿尔斯通公司、日本的川崎重工、加拿大的庞巴迪公司与中国的中车集团有限公司。

高铁动车组的牵引分类

高铁动车组按照动力牵引方式不同划分可分为动力分散技术与动力集中技术两大类；按照采用的外部能源的不同可分为烧油的内燃动车组（DMU）与采用外部电源的电力动车组（EMU）。

动力集中技术示意图

所谓动力集中技术，指的是传统的机车牵引车辆的模式，机车作为动力源设置在列车的首尾两端，中间的车辆均无动力，这样一来，列车的动力就集中在一起，通过一个点的动力来牵引一串车辆。采用动力集中模式，最大的问题就是当需要提高动车组的速度时候，需要增加动力车的轴重。

为何必须增加动力车的轴重呢？这就牵涉到动车的牵引力是如何产生的问题。因为速度的高低与牵引力的大小有关，动车上的牵引电机驱动车轮旋转，车轮通过与轨道接触产生粘着力，粘着力越大，则牵引力就越大，而粘着力的大小与动力车的轴重成正比。关于牵引力大小与轮轨粘着力的关系，还可以通过蒸汽机车经常出现的一个现象作为佐证。每当蒸汽机车开始启动的时候，也是最需要牵引力的时候，此时，经常发生蒸汽机车的前轮空转的现象，车轮之所以在轨道上空转，就是因为粘着力不够，影响了蒸汽机车的启动。

动力分散技术示意图

所以，采用动力集中的动车组，往往动车的轴重较重，而动车组最佳的状态就是轴重越轻越好，牵引力越大越好，这本来矛盾的问题，怎么才能解决呢？此时，采用动力分散技术是最佳的办法。既然动力集中在一台车上，在提高速度的时候会增加轴重，那就将动力分散到其他车辆之上，让整列车的全部车辆或者其中几个车辆变成动车即可。

这样一来，动车组从一点牵引，变成多点牵引，既增加了动力，又不增加轴重，一举两得。由于内燃动车组噪音大、牵引力有限，且污染环境，所以如今各国发展高铁列车都是优先采用电力动车组。

动车组的组成

日本E5系列动车组，典型特征：长鼻子

EMU一般由四种不同功能的车辆组成，分别是发电车（power car）、动力车（motor car）、驾驶车（driving car）和拖车（trailer car）。其中发电车的主要任务就是通过供电第三轨或者架空接触网上获取交流电，再通过车上的变压器转成牵引马达需要的电流。而动力车上面安装有驱动马达，可以为动车组提供牵引动力，很多时候发电车和动力车往往整合在一起。驾驶车其实就是司机驾驶控制动车组运行的地方，而拖车本身并无动力，一般用于旅客车厢。