動車組

動車組(92張)

動車組技術起源於地鐵列車 ^[14]  ，誕生於20世紀初期。伴隨第二次工業革命，電力機車給火車帶來重聯技術，多台機車可以通過電氣設備統一操作聯動，單司機室即可控制由動車與拖車混合編組的列車。早期動車組只在短距離通勤鐵路使用，也無“動車組”一説 ^[15]  。

1903年7月8日，德國研製出一輛由4節動車和2節拖車組成的鋼軌供電列車，為世界上首台電力動車組；8月14日，德國研製出世界上首台由接觸網供電的動車組；10月28日，德國再造出三相交流電力動車組，試驗速度達210.2千米/小時 ^[16]  。1932年，德國研製成世界上首台內燃動車組 ^[17]  。

20世紀60年代以前沒有現代化高速鐵路，世界各地列車基本採用常規機輛模式運作，也是火車最原始的構造形態，即由一節機車（特殊情況下會在列車一端或另一端增加1至3機車數量）牽引若干車廂或車皮行駛。隨着列車載客量增大、運行速度加快，即使採用多機重聯方法，這種傳統牽引模式仍限制了機車速度提升空間 ^[18]  。

1964年10月1日，日本新幹線鐵路建成，動車組便隨着商業運營高速鐵路建設而迅猛發展，開始大量運用於200千米/小時以上速度級別的鐵路 ^[18]  。

20世紀80~90年代起，隨着世界鐵路復興促進動車組發展，全球動車組保有量大幅度增長 ^[19]  。至1990年，僅前蘇聯動車組保有量就有約1.9萬輛 ^[20]  。

截至2005年，全球83個國家地區共擁有約23000輛內燃動車組 ^[19]  。

截至2007年，全球已形成以日本新幹線、法國TGV和德國ICE為代表的三大動車組技術體系，傳播於亞太和歐盟等多個地區 ^[18]  ，服務於各國高速鐵路運輸系統。其中，歐洲國家長期發展動力集中式動車組，亞洲國家側重發展動力分散式動車組 ^[21]  。世界各國動車組在各自鐵路旅客運輸總量佔比例方面，日本為87%、荷蘭為83%、英國為61%、法國為22%、德國為12% ^[22]  。

2007年4月3日，法國V150試驗動車組創下574.8千米/小時的最高行車速度記錄 ^[18]  。

撫順輕便鐵路上的電動車組(44張)

中國境內的動車組來源，最早可追溯至1904年建成使用的撫順電鐵，列車採用1~2節電動車廂編組 ^[23]  。1932年，滇越鐵路線上的米其林動車為最早在中國境內開行過的內燃動車組 ^[24]  。20世紀50年代以前，中國鐵路還沒有成型的動車組列車 ^[25]  。

1958年至20世紀80年代末，中國國內先後研製出首台內燃動車組和電力動車組，為中國鐵路動車組發展提供豐富經驗。在當時資金匱乏、科技落後、蒸汽機車為主要牽引車輛等的社會條件下，動車組無法投入運營 ^[26]  。

中國的台灣和香港兩地在20世紀70~90年代加快鐵路系統升級改造 ^[27]  ，引入動車組 ^[28]  ，編組方式豐富 ^[29]  ，服務於特快列車 ^[30]  ，以及機場鐵路等城市軌道交通線路中 ^[31]  。

20世紀90年代至2004年期間，隨着改革開放深入、旅客數量激增、工業水平提升，中國內地相繼製造出多款內燃和電力動車組 ^[26]  ，且內燃動車組數量佔有一定比例 ^[32]  。這些動車組多半為動力集中式動車組，車廂數量2至14節不等，常在局部線路作為特快列車運營。由於列車核心部件依賴外國進口，車體規模標準不一，車輛各項技術不成熟，性能欠佳，未能推廣 ^[26]  。

2004年至2010年期間，在“引進、吸收、消化、創新”的戰略引導下，原中國鐵道部和各大科研機構通過與世界高鐵強國合作，實現動車組技術跨越式發展，研製出具有中外聯合生產特色的和諧號CRH系列高速動車組，運營速度達200~350千米/小時 ^[18]  ，服務於中國國內一大批新建高速鐵路 ^[33]  。在這一階段，中國內地淡化內燃動車組以及動力集中式動車組的開發設計 ^[26]  。

復興號動力集中式動車組(7張)

2010年以後，中國國內逐漸掌握具有自主知識產權的動車組技術，相繼研製出新型城際動車組 ^[34]  、中國標準動車組（又名復興號CR系列動車組）等多種動車組，滿足多元化客運需求 ^[35]  。

截至2016年，中國國家鐵路動車組擁有量2595標準組，佔全球營運動車組總量60%以上 ^[36]  。

截至2019年，中國國家鐵路動車組擁有量3616標準組、28927輛 ^[37]  。

2020年10月21日，時速400公里跨國互聯互通高速動車組在中車長春軌道客車股份有限公司下線。該列車設計運營速度達每小時400公里，可以在不同氣候條件、不同軌距、不同供電制式標準的國際鐵路間運行 ^[39]  。

2020年10月21日，中國首列設計時速400千米高速跨國互聯互通高速動車組在位於河北省唐山市的中車唐山公司下線，列車採用可變軌距轉向架和內置軸箱轉向架，可實現在不同國家、不同鐵路軌距線路上的自動變軌，能夠在零下25攝氏度至零上50攝氏度的低高温環境下持續運營 ^[41]  。

2022年4月12日，復興號CR450動車組在研製先期試驗時，在鄭州至重慶高速鐵路巴東至萬州段成功實現隧道內單列時速403公里、相對交會時速達806公里；4月21日，在濟南至鄭州高鐵濮陽至鄭州段成功實現明線上單列時速435公里、相對交會時速達870公里，創造了高鐵動車組列車明線和隧道交會速度世界紀錄。新型復興號高速綜合檢測列車採用我國自主研發的渦流制動、碳陶製動盤、永磁牽引系統、主動控制受電弓等9項新技術，由4輛動車和4輛拖車組成，增強了動車組列車的安全性、可靠性、效能性、經濟性，整體性能達到世界領先水平，填補了國內多項技術空白。 ^[99] 

動車組，即動車組列車，由若干節動車（動力車廂或傳統機車）與拖車（無動力車廂）經固定編組形成的一類列車。“動車組”一詞只是中國內地使用的交通術語，海外各國家地區沒有明文註釋“動車組”一詞 ^[2]  。

《鐵道車輛詞彙 第1部分 基本詞彙》（2.94）：由動車與拖車（包含控制車）組成固定編組使用的車組 ^[1]  。

2014年版《鐵路技術管理規程》（第208條）：動車組列車為自走行固定編組列車 ^[3]  。

動車組（列車）不等同於動車 ^[1]  ，也不等同於高速列車 ^[42]  。此外，因動車組從原傳統列車基礎上發展而來，所以也有一部分動車組結構特徵介於動車組與傳統列車之間 ^[43]  ，但純粹的多機車重聯列車不屬於動車組範疇 ^[44]  。

在中國國家鐵路運輸體系內，動車組列車是一種旅客列車類型，票務系統中，車次開頭以大寫字母“D”作為前綴（源於“動”字漢語拼音字母），簡稱“D字頭列車”，在2007年隨中國鐵路第六次大面積提速後正式使用 ^[12]  。2008年8月1日起，動車組列車分化出城際動車組列車，簡稱“C字頭列車”，專用於中短途城市或城郊之間列車 ^[45]  。2009年12月26日起，動車組列車分化出高速動車組列車，簡稱“G字頭”列車，專用於運營時速300千米的列車 ^[46]  。原有的動車組列車（D字頭列車）改為“（普通）動車組列車”，最高運營速度160~250千米/小時，作為客運級別最低的動車組旅客列車，主要承擔中長途客運任務，也有部分往返於短途城際之間 ^[47]  。

動車組一般根據動力佈置特點、動力能源類別劃分 ^[48]  ，不同劃分類型之間存在交叉關係，如動力分散式內燃動車組 ^[49]  。

根據動力佈置特點，動車組分為動力集中式動車組和動力分散式動車組兩類 ^[50]  。

動力集中式動車組是常規機輛模式列車與動力分散式動車組列車的過渡類型，動力車廂或機車佈置於列車一端或兩端（中國國外有將機車佈置於列車中部的另類設計），列車採用推輓式（機車前拉後推）運行 ^[43]  。部分動力集中式動車組採用在列車一端或兩端直接配掛機車方式，只分散小部分裝置於中間拖車，甚至機車與拖車之間無任何剛性連接，僅外觀採用一體化設計。這一類列車與常規機輛列車並沒有實質性區別 ^[51]  ，只因其長期採用相對固定編組模式運作而被納入動車組範疇 ^[43]  。部分動力集中式動車組的發動機內嵌於列車兩端既可載客又可駕駛的車體中，這種列車符合嚴格意義上的多動力和固定編組，有時也稱準動力集中式動車組 ^[51]  。

動力分散式動車組又名動力分佈式動車組，動力車廂分佈於列車多處位置，列車採用均牽式或強推輓式運行 ^[43]  ，也有全車或幾近全車帶動力裝置這種形式 ^[51]  。

動力集中式與分散式兩種動車組無嚴格界限，動力集中與動力分散是相對的，主要根據動車與拖車數量比以及具體佈局而定 ^[52]  ，可編組動車組融合兩者特點 ^[53]  。

根據動力能源類型，動車組分為內燃動車組和電力動車組。內燃動車組以內燃機為動力機械，通過電傳動或液力傳動裝置牽引車組。電力動車組簡稱“電動車組”，整車動力單元充當電力機車，從接觸網或供電軌獲取電能，經驅動電動機牽引車組，具體又細分直流和交流兩種 ^[43]  。另外，還有電力與燃氣相結合的混合動力型動車組 ^[54]  。同功率等級下，內燃動車組造價約為電力動車組的70%至80%，適用於中低速非電氣化市郊客運 ^[19]  。

動車組主體構造包括車體、轉向架、牽引傳動及控制系統、制動裝置、車端連接裝置、受流裝置（電動車組）、車廂內部設備和駕駛室設備、列車控制網絡信息系統八大組成部分，並配置其它細節硬件和軟件設備 ^[55]  ，綜合集成機械、電子、新型材料和計算機等諸多現代科學技術 ^[56]  。

動車是動車組中具有牽引動力裝置車輛，又稱“動力車”，按動力源分為電動車、內燃動車和燃氣輪動車；拖車是動車組中不具備牽引動力裝置或控制裝置車輛；控制車是動車組中具有控制裝置而無牽引動力裝置車輛，其本質仍是拖車 ^[1]  （動車英文縮寫為“M”，拖車英文縮寫為“T” ^[57]  ）。動車組駕駛室位於列車前後兩端，可以採用傳統機車，或採用拖車（控制車） ^[58]  。自動旅客捷運系統（APM）中的動車組採用無駕駛室車體 ^[59]  。

高速動車組兩端車體通常採用“子彈頭”式流線型設計，不僅提升外觀美感，而且減小運行時的空氣阻力 ^[60]  。車體常採用鋁合金焊接結構，大量使用插口型材拼接，接頭長而且規則，便於自動化作業實現，同時對密封性、強度和質量分配等均有高要求。車體制造涉及整體加工、自動焊接、調修、檢測定位以及四角稱重等關鍵技術 ^[61]  。

動車組中的動車與拖車之間通過車鈎、緩衝器、風擋、車端阻尼裝置和電氣連接裝置等相銜接 ^[55]  ，利用牽引系統 ^[62]  （變壓器、變流器、電機等）構成動力單元 ^[14]  ，並通過微機控制技術操縱全列車的啓動和制動運行 ^[63]  。

轉向架是將兩個或幾個輪對用專門構架組成一體的裝置 ^[55]  ，在動車組中起着承載、牽引、走行和制動等重要作用 ^[56]  ，城市地鐵動車組與城際高速動車組轉向架有所差異 ^[64]  ，但均對可靠性、安全性、平穩性有高要求 ^[65]  。

傳統列車沒有動力單元，機車與拖車相互獨立，所有動力裝置集中於機車，車廂或車皮數量可單個增減 ^[43]  。動車組與傳統列車的最大不同之處在於其擁有“動力單元”設計 ^[66]  。動力單元是指模塊化設計的短編車組 ^[67]  ，由動車與拖車或動車與動車按一定數量比例固定編組 ^[68]  ，即單元組，整列動車組又由若干單元組相結合成列車 ^[43]  。雖然動車組也能重聯或解編，但其總以固定編組的動力單元為基礎進行臨時編組作業。即使動力集中式動車組，其動力裝置以及附件（如受電弓、變壓器、操縱端）也非全部集中於一節動車上，而是分散至多節車體中 ^[53]  ，需牽引系統集成控制 ^[69]  。

動車組編組模式多樣化，涵蓋動力單元內動車與拖車數量配比以及相同或不同動力單元之間數量配比，不同類型動車組在不同運輸環境下采用不同編組方案達到不同效果 ^[70]  。

短編動車組或動力單元，動拖比或拖動比為1:1、1:2、1:3 ^[17]  、1:4 ^[21]  、2:3 ^[18]  、也有全動車編組以及單節自走行車廂形式 ^[57]  。6至8節的短編動車組，常為兩個小動力單元銜接而成，也可以是獨立個體，動拖比或拖動比為3:3、4:2 ^[71]  、4:4、6:2 ^[72]  ，亦有動拖車數量比為奇偶數配比的情況 ^[57]  。長編動車組有9節以上數量車廂，動拖車數量組合方式更多元化 ^[73]  ，既能由多個動力單元對接而成，也能自成一個獨立的大動力單元列車 ^[74]  。

動車組的優勢多，廣泛作為客運專線裏高速列車 ^[75]  、地鐵列車的營運車輛，並逐漸在其它普速鐵路中應用 ^[76]  。

動車組兩端車頭均設有駕駛室，無需摘掛機車即可原地折返並反向運營，減少佔用軌道資源，降低作業時間和風險，特別適用於立折頻繁的城市軌道交通客運列車在終點站的換向運轉 ^[43]  。

動車組因其動力牽引裝置分設在不同車廂內，所以減小機車軸重，尤其是動力分散式列車，機車無用功少、能源利用率高，可釋放機車功率資源，增強全車牽引力。對於短途列車，更高牽引力產生更好啓動和制動效果，可適應短距離、高密度城鎮站點經停，也提升在長大坡路段的動力性能；對於長途列車，更大功率可進一步提高行車速度上限，滿足持續高速的要求 ^[43]  。無論長途短途行車，動車組均能縮短追蹤間隔 ^[77]  ，適應公交化運營 ^[78]  。

動車組牽引單元和輔助供電電源單元數量多，可靠性高，即使某單元出現故障，仍可按運行圖行車 ^[43]  。

在相同質量和長度下，動車組採用動力車廂為動車，總載客量相比傳統機輛列車的可提高7%至16%。雖然最小動力單元採用固定編組，但可通過重聯實現自由編組，適應不同時段不同峯值客流，提高經濟效益 ^[43]  。在日本和韓國等一些國家地區中，動車組可通過臨時重聯方式，在特定車站組合或解編車組，進行集散運輸 ^[77]  。

動車組因綜合性能好，驅動軸負載降低，軌道磨損減小，採用機輛整車統一作業，降低維護成本 ^[43]  。

動車組有其缺點侷限：動力集中式動車組軸重較大，黏着性能差、接近常規列車 ^[18]  ，對線路要求高，但總重量比動力分散式動車組的小，維修方便。動力分散式動車組總重量大，電氣設備數量多，維護成本高 ^[43]  ，造價昂貴 ^[79]  。有些長編動車組列車，因無子動力單元，不可臨時調整編組改變車廂數量，導致無法適應變化客流 ^[68]  。

動車組運行線路設有專用機車檢修站，如地鐵車輛段基地、動車運用所等 ^[80]  ，還有專業運用檢修規則 ^[81]  。

動車組(4張)

地鐵、輕軌、單軌 ^[82]  、磁懸浮軌道等城市軌道交通營運車輛均為動車組，除上海浦東機場線磁懸浮列車外，其餘均為構造速度160千米/小時以下的中低速動車組 ^[83]  。有軌電車具有動車組特點，一般稱“電車組” ^[84]  。

市域動車組：結合地鐵列車特性設計的快軌列車，能夠快速啓停 ^[85]  ，構造速度可達100~160千米/小時，適合市郊鐵路或城鎮帶鐵路運營 ^[86]  。

城際動車組：融合高速列車和地鐵列車特性設計的列車，構造速度可達200千米/小時，適合城市間捷運 ^[60]  。

高速動車組：構造速度250千米/小時以上的列車，高速列車主體車型，適用於長大幹線鐵路遠距離客運 ^[87]  。

卧鋪動車組：針對長途列車和過夜旅客需求特點設計的動車組，車廂內有豪華卧鋪席，車票價格較昂貴 ^[88]  。

還有一些為特殊線路定製的動車組，如可變軌動車組 ^[89]  、窄軌動車組 ^[90]  、米軌動車組 ^[91]  、寬軌動車組 ^[92]  ，為特殊環境研製的高寒動車組 ^[93]  ，雙層動車組等 ^[32]  。

貨運動車組：針對輕型快件貨物運輸設計的動車組 ^[94]  ，一些情況下利用高速動車組車廂部分空間運快遞 ^[95]  。

高速鐵路綜合檢測列車：簡稱“動檢車”，中國國內部分檢測動車組外觀採用黃色塗裝，又名“黃醫生”。動檢車專門在動車組運行的線路上檢測軌道系統設備，也可模擬動車組運行，以保障後續列車能在安全環境下運營 ^[96]  。

截至2017年，輪軌高速動車組運營速度可達300千米/小時以上，試驗速度可達400千米/小時以上，未來通過磁懸浮技術可進一步將運營速度提升至500千米/小時以上。同時，動車組將朝着智能化、輕量化發展，安全和環保性能不斷優化 ^[6]  ，且注重靈活編組、結合藝術美學等方面設計 ^[97]  ，還會提供多元化客運功能服務 ^[98]  。