動力集中DMU與動力分散DMU的對比分析

張弘揚

摘要：目前高速動車按著牽引動力和驅(qū)動裝置可以分為動力集中型和動力分散型兩種。就動力集中型高速動車來看，其大部分的機械和電氣設(shè)備都安裝在列車兩端的機車上，通過機車牽引電機來為動車提供動力。而動力分散型的高速動車則是將大部分的機械和電氣設(shè)備安裝在車輛的地板上，并將電機安裝在車輛轉(zhuǎn)向架上，以確保全部或者部分驅(qū)動輪可以為動車提供動力。鑒于動力集中型和動力分散型高速動車動力供應(yīng)方式的不同，本文主要就動力集中型和動力分散型高速動車特點進(jìn)行對比分析，希望可以為研究人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：動力;動車;內(nèi)燃動車

0 ?引言

內(nèi)燃動車組（DMU）分布于83個國家和地區(qū)，其中歐洲34個，非洲17個，亞洲16個，美洲14個，大洋洲2個，歐洲數(shù)量在10000節(jié)以上;亞洲數(shù)量在5000節(jié)以上。

其中超過1000節(jié)以上的有日本、德國、西班牙、烏克蘭和俄羅斯等8個國家。500-1000節(jié)的有匈牙利、韓國、丹麥和澳大利亞5個國家。

主要發(fā)達(dá)電氣化國家為什么發(fā)展DMU呢？

電力列車不可能覆蓋所有客運，城市之間和大都市市郊客運非常需要與高速列車配套的運輸工具。DMU填補了高速鐵路列車與普通旅客運輸之間的真空。

DMU既具備較高的先進(jìn)性，乘坐舒適性，還可以在非電氣化區(qū)段運行，運用范圍大，所以在發(fā)達(dá)國家運用更廣泛。

據(jù)統(tǒng)計，目前世界上鐵路運用內(nèi)燃動車組（DMU）按照動車和拖車節(jié)數(shù)越有23000節(jié)，其中動車16000節(jié)，拖車有7000節(jié)。動車組的型式基本上以分散的形式為主。形成這樣的格局，主要有編組、運用、維護(hù)、能耗等幾個方面決定的，從以下幾個方面進(jìn)行簡單的分析和比較。

1 ?編組和運用

動力集中DMU：編組形式比較固定，多是兩端或一端為帶司機室的動車，中間為拖車;列車多是6輛或是6輛以上的編組。

優(yōu)點：編組相對固定，比較適于長距離運用，例如城際運輸。

缺點：動力匹配性差，容易出現(xiàn)“大馬拉小車或小馬拉大車”現(xiàn)象;編組靈活性差，運用的靈活性差;重聯(lián)性差;冗余性差，機車有問題，動車組停運。

動力分散DMU：動力以單元型式分散在動車組中，編組形式比較靈活，動車可以是端部帶司機室的車輛，也可以是中間的車輛;列車多是3輛編組;冗余性好，部分動力有問題，動車組不會停運。

優(yōu)點：編組配置靈活，比較適用于地鐵運用形式，例如城內(nèi)大客流量旅客運輸;編組靈活，可以兩列重聯(lián)或多列重聯(lián)運行，還可以利用快速解編功能，實現(xiàn)站臺上不同線路運輸。

缺點：需要靈活的調(diào)度和運輸管理。

2 ?能耗

動力集中DMU：由于動力機組多為大型機組，柴油機相對落后，因此油耗很大，標(biāo)稱達(dá)到215g/kWh。

動力分散DMU：動力機組多為小型機組，成熟的機組，而且經(jīng)過汽車工業(yè)的考核和運用，技術(shù)先進(jìn)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用了高壓共軌電噴等新技術(shù)，能耗大大降低，例如：MAN公司D 2676 LE631 for Railway柴油機，燃油消耗僅僅到187g/kWh。

唐車公司在阿根廷用戶現(xiàn)場進(jìn)行線路測試：

重聯(lián)動車組AW5（嚴(yán)重超員，站員8人/m2）載荷狀態(tài)下，在阿根廷運營線路按照正常運營速度運行，14個車站，到站停車20秒，進(jìn)行開關(guān)門動作，各車空調(diào)及客室燈打開，內(nèi)顯、音響等全部打開，累計運行148.9km，運行12個小時，2M1T（2動車+1個拖車）兩列重聯(lián)編組，單個動車油耗：平均油耗110升。

3 ?起動加速度

動力集中DMU：由于動力機組多為大型機組采用車上動力室安裝形式，列車中不能設(shè)置過多動力室;且車輛的重量還要受限于軸重，不能配置功率過大（重量大體積大）的機組;車下轉(zhuǎn)向架上的牽引電機的功率也受安裝空間簧下重量的限止，不能配置功率過大（重量大體積大）的牽引電機;且單軸的牽引力過大時，列車易發(fā)生空轉(zhuǎn)，對軌道的粘著能力要求也比較高，在軌道狀況不好時，更易發(fā)生空轉(zhuǎn);因此，列車的啟動牽引力不能配置的很大，這導(dǎo)致列車的起動加速度較小，一般為0.2m/s2～0.4m/s2。

動力分散DMU：由于動力機組多為小型機組采用車下懸掛的安裝形式，不占用車上的客室的空間，一列車中可以設(shè)置多臺動力機組（即動車），甚至可以一列車全部采用動車;雖然一臺機組或是一臺牽引電機的功率不大，但多臺機組多臺牽引電機合在一起則可以構(gòu)成一個比較可觀的功率配置;這種配置單軸的牽引力一般不大，列車不易發(fā)生空轉(zhuǎn)，對軌道的粘著能力要求也比較低，在軌道狀況不好時，不易發(fā)生空轉(zhuǎn);因此，列車的啟動牽引力優(yōu)于動力集中DMU，一般可達(dá)到0.62m/s2～0.8/sm2。

4 ?維護(hù)檢修

動力集中DMU：動車為機車，拖車為客車，兩個不同的技術(shù)體系，造成：

維護(hù)體系兩種，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，技術(shù)管理復(fù)雜要求高;維護(hù)設(shè)備多，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)人工要求高、成本高;專用設(shè)備、工裝多，維修基地建設(shè)成本高;機組復(fù)雜，修復(fù)周期長，年運營時間短;維護(hù)備品、配件至少要機車、客車都有，兩個體系備件不具備互換性和通用性，總價格高。

動力分散DMU：動車組采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，因此：

維護(hù)體系統(tǒng)一，技術(shù)管理要求低;維修體系采用狀態(tài)修體系，維護(hù)人工要求高、成本高;維修體系采用狀態(tài)修體系，專用設(shè)備、工裝很少，維修基地建設(shè)成本低;由于動力機組多為小型機組采用模塊化、動力包型式設(shè)計，對于日常維護(hù)及小故障處理，在車下地溝里就可以完成，維護(hù)簡單，修復(fù)周期短;機組簡單，修復(fù)周期短，年運營時間長;備件少，按照客車標(biāo)準(zhǔn)，備件通用性、互換性高，備件總價低。

5 ?載客量

動力集中DMU：由于動力機組多為大型機組采用車上動力室安裝形式，且需要配套相應(yīng)的冷卻室，這些都是占用的車上的乘客空間;動力集中DMU的動車車上基本是不設(shè)乘客客室的，或是在一端設(shè)一較小的乘客客室;但動力集中DMU多是采用多輛車編組，多設(shè)中間拖車來增加載客量。

動力分散DMU：由于動力機組多為小型機組采用車下懸掛的安裝形式，不占用車上的客室的空間;動力分散DMU的動車車上是可以正常設(shè)置乘客客室的，可以充分的利用車上的空間;動力分散DMU可采用二輛或是三輛的較短的列車編組，動力機組的設(shè)置并不會影響列車的載客能力。

6 ?線路適應(yīng)性

動力集中DMU：由于動力機組多為大型機組采用車上動力室安裝形式，且需配套相應(yīng)的冷卻室，配套相應(yīng)的較大的油箱水箱等，這些都會使車輛的重量較大，對線路的適應(yīng)性比較差：

軸重要求比較高，一般機車軸重約23噸，對軌道線路的要求和沖擊較大;軸重小的線路則非常容易超軸重要求;曲線通過能力差。

動力分散DMU：由于動力機組多為小型機組采用車下懸掛的安裝形式，配套的相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)，配套相應(yīng)的油箱水箱等，都要比動力集中DMU的重量輕;這樣動力分散DMU對線路的軸重要求比較低，軸重小的線路也可以滿足軸重要求：軸重要求比較低，軸重一般低于17.5噸，對軌道線路的要求和沖擊小;軸重最小可以達(dá)到拖車10噸，動車12噸;曲線通過能力好，米軌車最小可以滿足曲線半徑90m左右的曲線通過要求。使用鉸接技術(shù)曲線可以滿足最小曲線半徑10m。

7 ?標(biāo)準(zhǔn)體系（包括：防火、檢修、維護(hù)、安全等）

動力集中DMU：標(biāo)準(zhǔn)體系采用機車和客車兩套體系中相關(guān)的GB，TB，IEC，EN等，兩套標(biāo)準(zhǔn)體系相差較大，通用性和互換性很差，帶來巨大的成本增加。

動力分散DMU：采用客車標(biāo)準(zhǔn)體系，僅采用客車相關(guān)的GB，TB，IEC，EN等，不涉及機車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通用性和互換性很好，成本優(yōu)勢明顯。

8 ?全壽命周期成本

從以上分析，動力分散內(nèi)燃動車組全壽命周期成本低于動力集中的DMU，從唐車的經(jīng)驗以及歐洲D(zhuǎn)MU的運用和發(fā)展?fàn)顩r，可以很容易的看出來。

9 ?內(nèi)燃動車組的發(fā)展趨勢：

內(nèi)燃動車組相對而言，在英國、德國等歐洲國家，基本上已淘汰了動力集中型式的，基本都是動力分散型式的，而且動力分散動車組向以下幾個方向發(fā)展：

①傳動方式：液力傳動在小功率560kW以下運用比較多，變扭器多以VOIT、ZF等歐洲供應(yīng)商為主。比較有代表性的西門子Desiro系列DMU、龐巴迪ITINO系列DMU。動力裝置車下布置多元化，車下布置比例最多。②一體化動力設(shè)計：不僅是模塊化，而且一體化，動力系統(tǒng)柴油機、冷卻、進(jìn)氣、排氣、發(fā)電等集成在一個框架內(nèi)，形成動力單元，也就動力包，這是現(xiàn)代DMU發(fā)展的趨勢。③技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：主要有兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，一是以歐洲為代表的國際標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合EN、DIN、BS等標(biāo)準(zhǔn)。另一是美國為代表的北美標(biāo)準(zhǔn)體系（FRA＼APTA＼AAR）。

10 ?結(jié)語

高速動車作為當(dāng)前我國研究的一個重點，其對于中國經(jīng)濟(jì)和交通的發(fā)展有著重要意義，所以研究人員需要就當(dāng)前高速動車類型進(jìn)行對比，從中找出適合中國交通情況的動車。本文主要從動力集中型和動力分散型高速動車的編組、能耗、維修檢護(hù)、載客量、線路適用性、生命周期等多個方面進(jìn)行了詳細(xì)對比，分析了動力集中型高速動車和動力分散型高速動車的優(yōu)缺點，并對當(dāng)前世界動車研究形式進(jìn)行了介紹，希望可以為中國動車研究提供所需要的幫助。

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