动车，装有车轮驱动机器设备的车辆

火车简介

概念定义

动车、全称动力车辆，动车是指在轨道上运行的拥有驱动装置、能产生一定牵引力的机车或车厢。动力装置就是发动机，用于将其它形式能量转化成机械能，并推动车轮运转，例如蒸汽机、内燃机或电动机等。相反，没有配备任何动力装置、不产生牵引力的车辆就是拖车。一列火车若能独立正常地行驶，就离不开动车。

两大类型

动车有两大类别，一种是单节机车，它们只负责车辆牵引，不具备运载功能；另一种是动力车厢，它们不仅拥有牵引能力，还有运载功能，可以在车辆上运输旅客或货物。

动力单元

动力单元是指用至少一节动车和若干节拖车（这里的若干节一般不超过五节）所组成的短列车。动力单元是一种列车编组模式，实现动车与动车或动车与拖车之间按一定数量比进行组合搭配，使之在长期的作业中提高工作效率、统一编组方式以及适应特定运输功能。

动力单元其实并不陌生，动车蒸汽火车就是动力单元最早也是最广泛的应用。蒸汽机车动力单元由一节蒸汽机车头和一节以上的煤水车构成。尽管煤水车皮没有动力，但它是蒸汽机车不可或缺的能源储备车厢，没有它，蒸汽机车的动力就无法维持下去，故蒸汽机车需要煤水车组成动力单元。中国标准动车组是典型的由若干动力单元组合形成的列车，每个动力单元配置两节动车和两节拖车，并能自由组合形成车厢数量为4的倍数的动车组。广州市旅客自动输送系统中的CX100车型车厢，每节车可作为独立运行的最小单元，两端设有全自动车钩，通过全自动车钩实现快速连挂、自由编组。和谐1G型客运机车由两台机车构成动力单元。货运列车也有设动力单元的情况，一般在载重大、坡道陡的条件下，若只靠一节机车无法提供足够拉力时，就会通过重联设置动力单元。

区别车头

动车不完全等同于火车头。火车头是指配置在列车两端、具有控制列车运作功能的轨道车辆。传统机车是火车头的主体，它们不仅有牵引装置，还有一系列的操纵设备，设有司机驾驶室，调控整列火车的主要正常工作。随着新型火车的出现，一些列车不再将驱动轮安放在火车头，而是全部安装在中间车厢内，如中国复兴号列车。还有一些列车没有设计火车头，只有动力车厢，列车的综合操作完全由调度中心来控制，如广州APM线列车。

无论动车是否充当车头，它都只能实现车辆在同一轨道线内的前进或后退，火车变线导向是由岔道完成的。

区别车组

动车是自带动力装置的车辆，不是动车组。动车动车组是由若干节动车和若干节拖车连挂而成的车组。现今出现了一系列把“动车组”简称为“动车”的案例，包括12306官网在内、把D字头车次标注为“动车”等，这些都是违背专业术语、科学常识和语文词法的错误现象。动车是伴随着火车与生俱来的产物，任何轨道交通系统都有动车。

单节机车

蒸汽机车

早在1804年，一个名叫德里维斯克的英国矿山技师，首先利用瓦特的蒸汽机造出了世界上第一台蒸汽机车。动车这是一台单一汽缸蒸汽机，能牵引5节车厢，它的时速为5至6公里。这台机车没有设计驾驶室，机车行驶时，驾驶员跟在车旁边走边驾驶。因为当时使用煤炭或木柴做燃料，所以人们都叫它“火车”，于是一直沿用至今。

早在19世纪，欧洲一些大城市内部已经具备相当规模的铁路网，火车不但承担城市、城乡之间的运输，也开始承担市郊、市内甚至下水道里（英国最早的地铁由蒸汽机车牵引）的通勤任务。早期的通勤列车由蒸汽机车牵引，但这种本来在乡间喷云吐雾的怪物在城市里陋习难改，着实让住在城市里的人不爽。

内燃机车

汽油内燃机车：1906年美国一个辆动车装用一台150千瓦汽油机，通过电力传动装置驱动。车内有91个座席，还有行李间。

这种动车只用于运输不繁忙的支线区间。美国在20年代拥有汽油动车数量已超过 700辆。动车1913年瑞典制成55千瓦电力传动柴油动车，后来又制出功率为185千瓦同类型的动车，还能挂3～4节附挂车。在20～30年代柴油动车发展迅速，为欧洲、美洲国家和日本所大量使用，有些国家拥有动车数千辆。大洋洲、非洲和东南亚、南亚、中东国家也有使用。这个时期内无论在动力装置、传动装置、走行部、车内设备等结构方面，还是在舒适性（消减振动和噪声）以及运行速度等性能方面都有很大改进。在动力装置方面，以内燃机为动力的动车几乎都采用高速柴油机。它的热效率比汽油机高，燃料较便宜，每千瓦平均重量较小，功率从100千瓦左右发展到800千瓦左右，运行速度达到每小时140公里。在传动装置方面，200千瓦以下小功率动车采用机械传动，功率大的因变速换挡复杂不易操纵而用电力传动或液力传动。20世纪初电力动车已用在电气化铁路上。

电力机车

随着电网在城市里普及，干净的电力机逐步替代了蒸汽机车来牵引通勤列车。但人们很快发现电力机车也不适合牵引通勤列车──实际上，不管什么机车都不合适牵引通勤列车。

通勤列车站距小而时间敏感度高。如果用机车牵引，因为驱动轮对的粘着系数等技术因素限制，通勤列车只能像长途列车那样慢慢加速；站距小，还没等速度加上来又得减速停车了，平均车速很低。列车的编组越大，问题越显著。工人上班迟到工资会大幅度缩水，工人没饭吃饿死；资本家逛股市迟到很可能破产，债主逼债银行家上吊自杀──在工业社会中，时间就是金钱，金钱就是生命。当虽然有以下办法看似可以解决这个问题，但实际不能实现。

动力车厢

试验参数

为方便说明问题，暂时取一列100吨的小编组常传统车（一台40吨轻型电力机车拖四节15吨市内客车，机车所有车轮均为驱动轮）和一列100吨由动车组成的列车（五节一样的20吨市内动车，每节动车的驱动轮均只承担一半的单节车厢重量）作为研究对象：

→传统列车与钢轨间压力大小 = 980KN

→动车列车与钢轨间压力大小 = 980KN

→传统列车驱动轮与钢轨间压力大小 = 392KN （980KN x 40t / 100t)

动车→动车列车驱动轮与钢轨间压力大小 = 490KN （980KN / 2）

→轮轨动摩擦因数 = 0.1

→传统列车能获得的最大静摩 = 39.2KN （392KN x 0.1）

→动车列车能获得的最大静摩 = 49KN （490KN / 0.1）

→（实际极限静摩擦力比滑动摩擦力略大，本文计算时暂时算做与极限静摩擦力等大）

→传统列车能获得的最大加速度 = 0.392m/s^2 （39.2KN / 100t)

→动车列车能获得的最大加速度 = 0.49m/s^2 （49KN / 100t)

当传统列车机车提动的驱动扭矩使进摩达到39.2KN时，传统列车能获得0.392m/s^2的极限加速度；而一旦机车进一步提高输出扭矩，轨道便无法提供更大的摩擦力，驱动轮即开始空转，无论机车功率多大扭矩多大，进摩已不会再增大，甚至略有降低。

反观动车列车，直到进摩达到49KN时才会出现空转，此时动车列车的加速度已经超过传统列车。

进一步推导和计算可知，最大加速度只由驱动轮承载的重量比例主导。对于市内、市郊通勤动车来说，动车的驱动轮承载的重量一般都会超过全车的一半，而传统列车的驱动轮承载的重量往往只及全车的1/10甚至更少，实际使用中，加速差距是相当明显的。

如果你的物理不好，或觉得以上说明过于无厘头，无法用想明白怎么回事，不妨做个试验：

穿上溜底的、不防滑的鞋子，找一个你拿得动的重物，再找一处结实、光滑的平面（真冰溜冰场最佳）。试试拖/推着重物起跑（模拟传统列车，只有机车重量压在驱动轮上──只有你的体重压在你的脚上）和背/抱/提/举着重物起跑（模拟动车列车，所有重量压在驱动轮──你的脚上），看哪样加速更快。

动车由早期的电力机车和客运车厢发展而来，所以最早的动车是电力动车，而市内有轨电车即为动车活化石。为了充分利用富余动力，一些通勤列车动车中间会混编少量无驱动装置的车厢。动车列车和这种混编列车就是动车组的前身。

在动车组出现前，各节动车都是一个完整的体系，单车即可自力运行和自力运营。动车组出现后，因为某些技术和运营需要，一些供动车组使用的动车的司机室、变压器、受电弓或者某些控制设备被移到其他车厢，失去自力运行能力，必须与特定的其他车厢搭配组成单元，以单元为单位运行和运营。

中国目前经营动车1000多个车次。

机车构造

动车的结构兼有客车和柴油机车或电力机车的特点。车体、底架和走行部跟客车基本相同。主要差别在于动车车体两端都有驾驶控制设备和了望窗，有一端的驾驶台后面是机器间，内装柴油机和传动装置。底架比普通客车的轻些。功率较小的动车走行部一般只有一个驱动转向架，另一个与普通客车的相同。电力传动动车的驱动转向架上安装有牵引电动机和车轴驱动齿轮箱。机械传动动车的驱动转向架上装有车轴驱动齿轮箱和万向轴。液力传动的驱动转向架有两种方式：一种同于机械传动动车；另一种是将柴油机和液力传动装置都安装在转向架上，使得结构紧凑。柴油机安装在车体地板的一个洞内，伸入车体下部。这个伸入部分同前面的司机操纵台之间、同后面的座席之间用隔声、隔热墙板隔开，形成机器间，柴油机的辅助设备全都装在机器间内。这种布置占用车体面积较小。有的动车为了多设座席，采用功率在360千瓦以下的卧式柴油机，并将柴油机、传动装置和冷却器等辅助设备装在动车底架下部。功率小些的采用机械传动装置，功率大的采用液力传动装置驱动一台转向架的车轮；功率更大的用两套卧式柴油机和传动装置分别驱动前后转向架的车轮。电力动车除车体内设座席外，其他部分与电力机车基本相同，但功率较小。

牵引方式

动车组有两种牵引动力的分布方式：一种叫动力分散，一种叫动力集中。

动力分散电动车组的优点是，动力装置分布在列车不同的位置上，能够实现较大的牵引力，编组灵活。由于采用动力制动的轮对多，制动效率高，且调速性能好，制动减速度大，适合用于限速区段较多的线路。另外，列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是：牵引力设备的数量多，总重量大。动力集中的电动车组也有其优点，动力装置集中安装在2～3节车上，检查维修比较方便，电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大，对线路不利。

动车的技术发展主要表现在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低以及电子技术的应用等方面。动车组今后还将不断发展，特别是世界各国正在发展市郊铁路与地下铁道过轨互通，构成城市高速铁路网，动车组在其中将会起到主力军的作用。

动力系统

把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引力，又可以载动车客，这动车样的客车车辆便叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组。带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车组。动车组技术源于地铁，是一种动力分散技术。一般情况下，我们乘坐的普通列车是依靠机车牵引的，车厢本身并不具有动力，是一种动力集中技术。而采用了“动车组”的列车，车厢本身也具有动力，运行的时候，不光是机车带动，车厢也会“自己跑”，这样把动力分散，更能达到高速的效果。作为一种适合铁路中短途旅客运输的现代化交通工具，动车组的分类有多种：按照传动类型，可分为电动车组和内燃动车组；按照动力形式，可分为动力集中型和动力分散型；按照传动方式，又可划分为电传动和液力传动两种类型。由于动车组可以根据某条线路的客流量变化进行灵活编组，可以实现高密度小编组发车以及具有安全性能好、运量大、往返不需掉转车头、污染小、节能、自带动力等优点，受到国内外市场的青睐，被誉为21世纪交通运输的“新宠儿”。内燃动车组通常两端是动力车，部分带客室。国内常见的动车组都是这一类的，如神州号，四方厂、唐山、戚厂、长客的动车。电力动车组分为动力集中型和分散型，两年前的DDJ1和蓝箭就是动力集中型。而春城号和中原之星是动力分散型。通常的电力动车组都要由客车厂家、使用单位和株厂或株所联合研制。

技术瓶颈

一，增大电力机车功率。

动车否定原因：在当时，小功率电力机车尚属于高新技术，大功率电力机车只存在于科幻中。

二，多个电力机车牵引。

否定原因：机车之间无法联控，难以协调操作，频繁的加减速一旦操作不当造成前堵后拥──脱轨去吧。

三，减少车厢。

否定原因：这其实是变相实现前两条，但铁路公司不干──一旦速度加起来，不需要继续加速时，机车的牵引能力就会大大富余，又不能把司机座卖给乘客收票钱，铁路公司运营成本大大增高。

其实，即使前面两条技术上能实现，也会被第三条的经济规律卡下来──资本家不做亏本买卖。矛盾客观存在，乘客和铁路公司闹别扭解决不了问题，于是有人动起了脑筋，把机车拆散，组装到列车中的各节车厢上，每节车厢都有了机车的自力行驶功能──动车诞生啦！

优越性能

跟用机车拖动普通车卡相比，动车组的优点是：

动车组在两端都有驾驶室，列车掉头时无需先把机车在一端脱钩后再移到另一端挂钩，大为加快运转的速度。同时亦减少车务人员的工作及提高安全。（机车亦可以用推拉操作达到一样的效果）。

动车组可以容易组合成长短不同的列车。有些地方的动车组会先整成一列，到中途的车站分开成数截，分别开向不同的目的地。

当中动力分散的动车组以下的优点特别明显：

动力效率较高；特别是在斜坡上。动车组车卡的重量放置在各个带动力的车轮上，而不会成为拖在机车后面无用的负重。因为同样的原因，动车组上的动力轴对路轨黏著力的要求较低，每轴的载重亦较少。因此选用动车组的高速铁路路线，对路线的土木工程及路轨的要求都较为低。

电力动车组因为有较多的电动机，所以再生制动能力良好。对于停站较多的近郊通勤铁路、地下铁路，这优点特别明显。因为动车组运转快、占地小，行走市郊的通勤铁路很多都是动车组。轻便铁路、地下铁路使用的亦几乎全是动车组。

动车不但能开动，而且动车和由动车组成的列车的加速能力远远高于传统列车。以下文字试图说明为什么车轮驱动的动车加速比传统列车快──某些BT动车（比如下图的日本蒸汽动车）和某些编组BT的传统列车（比如一个调车机加一节平车）被排除在外，喷气推进车辆/列车、直线电动机车辆/列车等不是由车轮驱动的也显然被排除，仅就一般情况而言。

动车对于铁路车辆/列车，轨道为驱动轮对提供向运行方向的前进摩擦力（下文简称进摩），为非驱动轮对提供与运行方向相反的阻碍摩擦力（下文简称阻摩）。车轮发生空转前，轮轨之间是滚动摩擦，车轮踏面上与轨道接触的部位和轨道上与车轮踏面接触的部位不发生相对位移，因而在计算时可视作静摩擦。

在车轮与轨面之间就发生滑动之前施加在车轮上的驱动扭矩由小到大逐步增加，进摩也随之增大；而当施加在特定车轮上的扭矩大到超过轨道能为此车轮提供的静摩擦力时，车轮与轨面之间就会滑动，车轮开始空转，进摩几乎变成定值──这个滑动摩擦力仅由轮-轨压力和轮、轨自身的物理特性相关，而不再随驱动扭矩的增大而增大。

当进摩大于阻力时，车辆/列车速率增加（由静止起步或越跑越快）；当进摩等于阻力时，车辆/列车速率不变（或停着不动）；当进摩等小阻力时，车辆/列车速率减小（直到停止）──在非高速状态下，阻摩在车辆/列车运行时的阻力中占主导地位，直接影响阻力大小。

大部分动车所有轮对都是驱动轮对，剩下的小部分中的大部分，驱动轮对也占到全车轮对总数的一半或更多，也就是说，绝大多数动车全部或大部分重力压在驱动轮上，而传统列车只有机车的质量压在驱动轮上──一般机车重力在全列车中只占小头，其余全是累赘。

两端动车

首尾动车是一种常见的火车牵引模式，即在列车的两端各配置一台动车，可细为重联和动车组两种。

重联主要针对货运列车，在超长货运车列两端各挂一台机车，不仅能解决单节机车牵引力不足的问题，还能在折返线区间减少作业流程。在蒸汽机车时代，这种首尾机车重联方式比较常见，因为那时的机车功率较小。

动车组服务于客运列车，除了复兴号等极少数车型没有在列车两端设计动力装置外，无论是动力集中型还是分散型动车组，所有的动车组都至少要在车组两端同时配备机车或动力车厢，以“前拉后推”方式运行。当列车抵达终点站时，无需更换车头即可实现原路返回或反向变轨。高速列车和城市轨道交通列车几乎全是动车组。

相关规定

2018年3月19日，国家发展改革委等多个部门联合发布《关于在一定期限内适当限制特定严重失信人乘坐火车推动社会信用体系建设的意见》（以下简称《意见》）明确，在动车上吸烟的，180天内不得乘坐火车，在社会保险领域中存在严重失信行为责任人限制其乘坐火车高级别席位，该《意见》自今年5月1日起实施。

《意见》明确，乘客有“对于扰乱铁路站车运输秩序且危及铁路安全、造成严重社会不良影响的”、“在动车组列车上吸烟或者在其他列车的禁烟区域吸烟的”、“查处的倒卖车票、制贩假票的；依据相关法律法规应予以行政处罚的”这三种行为的，将被限制其180天内不得购买车票乘坐火车，期满后铁路运输企业会对其自动恢复售票。

另外，对于“冒用优惠(待)身份证件、使用伪造或无效优惠(待)身份证件购票乘车的”、“持伪造、过期等无效车票或冒用挂失补车票乘车的”、“无票乘车、越站(席)乘车且拒不补票的”这三种行为的，《意见》明确，限制其购买车票乘坐火车。若以上三种行为责任人补齐所欠票款后(自补票次日算起)，铁路运输企业恢复发售车票；行为责任人补齐第一次所欠票款一年内，三次发生上述三种行为的，行为责任人补齐所欠票款90天后(含90天)，铁路运输企业恢复发售车票，不补齐所欠票款，铁路运输企业不对其恢复发售车票。

同时，针对“有履行能力但拒不履行的重大税收违法案件当事人”、“在财政性资金管理使用领域中存在弄虚作假、虚报冒领、骗取套取、截留挪用、拖欠国际金融组织和外国政府到期债务的严重失信行为责任人”、“在社会保险领域中存在严重失信行为责任人”、“证券、期货违法被处以罚没款，逾期未缴纳的；上市公司相关责任主体逾期不履行公开承诺的”、“被人民法院按照有关规定依法采取限制消费措施，或依法纳入失信被执行名单的”、“相关部门认定的其他限制乘坐火车高级别席位的严重失信行为责任人，相关部门加入本文件的，应当通过修改本文件的方式予以明确”这6种行为的责任人，《意见》明确，限制其乘坐火车高级别席位（包括列车软卧、G字头动车组列车全部座位、其他动车组列车一等座以上座位），有效期为一年，自公示期满之日起计算，一年期满自动移除；在有效期内，其法定义务履行完毕的，有关部门应当在7个工作日内通知铁路总公司移除名单。