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铁路机车车辆的基本构造及作用

时间:2023-05-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:车辆是“车”与车的单位“辆”的总称。但是,铁路上所说的“车”,泛指铁路机车车辆,俗称火车,是用于牵引或装卸运输对象,并使运输对象发生沿轨道位移的交通运输设备。(一)机车车辆的基本构造铁路机车车辆的基本构造由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置五大部分组成。滚动轴承能减少运动阻力,适合高速运行,是铁路车辆技术现代化的重要措施之一。

铁路机车车辆的基本构造及作用

车辆是“车”与车的单位“辆”的总称。所谓“车”,是指陆地上用轮子转动的交通工具;所谓“辆”,来源于古代对车的计量方法。古时的车一般是两个车轮,故车一乘即称一两,后来才写作“辆”。由此可见,车辆的本义是指本身没有动力的车,用马来牵引叫马车,用人来拉或推叫人力车。但是,铁路上所说的“车”,泛指铁路机车车辆(简称机车车辆),俗称火车,是用于牵引或装卸运输对象,并使运输对象发生沿轨道位移的交通运输设备。

(一)机车车辆的基本构造

铁路机车车辆的基本构造由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置五大部分组成。

1.车 体

车体是车辆上供装载货物或乘客的部分,又是安装与连接车辆其他组成部分的基础。早期车辆的车体多以木结构为主,辅以钢板、弓形杆等来加强。近代的车体以钢结构或轻金属结构为主。

货车车体的主要组成部分包括侧壁(墙)、端壁(墙)、车顶等。车体的钢结构由许多纵向梁和横向梁(柱)组成,车体底架通过心盘或旁承支承在转向架上。车体钢结构承担自重、载重、整备质量及由于轮轨冲击和簧上振动而产生的垂直动载荷;列车起动、变速、上下坡道时,在车辆之间所产生的牵引和压缩冲击力等纵向载荷;以及包括风力、离心力、货物对侧壁的压力等侧向载荷。

客车车体为全金属焊接结构,由底架、侧墙、车顶和端墙等四部分焊接而成。在钢骨架外面焊有金属地板。侧墙板、车顶板和端墙板,形成一个上部带圆弧、下部为矩形的封闭壳体,俗称薄壁筒形结构车体。壳体内面除用纵向杆件和横向梁、柱加强外,还采用墙板压筋方式来代替部分杆件,以增强结构的强度和刚度,形成整体承载的合埋结构。客车车体必须具有良好的隔热性能。为使旅客上下车方便,客车两端设有通过台,并在通过台的外端设置折棚和渡板,防止风雨及寒气侵入。车体内除设置门窗、座椅及卧铺外,还需装设卫生设备、通风装置、给水设备、车电设备、取暖设备、播音装置及空气调节装置等。

2.车底架

车底架就是由各种纵向和横向钢梁组成的长方形构架。它承托着车体,是车体的基础。车底架承受上部车体及装载物的全部重量,并通过上、下心盘将重量传给走行部。在列车运行时,它还承受机车牵引力和列车运行中所引起的各种冲击力及其他外力。所以,它必须具有足够的强度和刚度,才能坚固耐用。

货车的车底架一般由中梁、侧梁、枕梁、横梁、端梁及地板横梁等组成。中梁位于底架的中央,是整个底架的基础和主要受力杆件。中梁端部是安装车钩缓冲装置的地方,直接承受纵向作用力。枕梁是底架和转向架连接的地方,在枕梁下部设有上旁承和上心盘,分别和转向架摇枕上的下旁承和下心盘相对。它受力较大,负担全车的重量,并通过心盘将重量传给走行部。罐车的底架结构和其他货车有所不同,由于罐体本身具有很大刚度,因此罐内液体的重量主要由罐体来承担,然后通过托架及枕梁传至转向架,故罐车底架主要承受水平的纵向牵引冲击力。罐车的中梁由两根槽钢制成,中央部分盖有上盖板,盖板上焊有罐体下鞍板;枕梁为箱形断面,上面装有罐体托架,通过蹼形板焊在枕梁上,以便支撑罐体。

客车车底架的构造和货车底架相似。但是,由于客车两端必须设置通过台,所以它的小梁伸出端梁之外,和通过台端梁、侧梁组成通过台架。在通过台端梁之前,再装置缓冲梁。

3.走行部

走行部是车辆在牵引动力作用下沿线路运行的部分,如图1-18所示。走行部的作用是保证车辆灵活、安全平顺地沿钢轨运行和通过曲线;可靠地承受作用于车辆各种力量并传给钢轨;缓和车辆和钢轨的相互冲击,减少车辆振动,保证足够的运行平稳性和良好的运行质量;具有可靠的制动机构,使车辆具有良好的制动效果。

铁路车辆发展的初期,载重量小,容积也不大,走行部很简单,一般采用二轴车的结构形式,车轴直接安装在车体下方,称为无转向架车辆。随着车辆载重量的增大,一般多采用转向架的结构形式。转向架是将两个及其以上轮对通过专门的构件组成的一个整体部件。

由于车辆的用途、运行条件、制造和检修能力等因素的不同,转向架的类型很多,结构各异。一般转向架主要由轮对、侧架和摇枕、轴箱油润装置、弹簧减振装置、基础制动装置所组成。

图1-18 走行部示意图

轮对由一根车轴和两个车轮压装成一体,在车辆运行过程中,车轮和车轴之间不容许有相对位移。轮对承受着车辆的全部重量,且在轨道上高速运行时还承受着从车体、钢轨两方面传来的其他各种作用力。轮对的质量直接影响列车运行安全,因此对它的制造、检修均有严格规定。轮对上的车轴根据所用轴承形式,可分为滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。而车轮的结构、形状、尺寸,材质是多种多样的。按其用途可分为客车用、货车用、机车用车轮,按其结构分有整体轮与轮箍轮。轮箍轮又可分为铸钢辐板轮心、辗钢辐板轮心及铸钢辐条轮心的车轮。整体轮按其材质又可分为辗钢轮,铸钢轮等。

侧架和摇枕是转向架的重要组成部分,侧架把转向架的各个零部件联系在一起构成一个整体。它的两端有轴箱导框,以便安装轴箱。侧架中部设有弹簧承台,是安装弹簧减振装置的地方。摇枕则连同下心盘,旁承盒铸成一体,它的两端支座在弹簧上。车体的重量和载荷通过下心盘经摇枕传给两侧的枕弹簧,并通过摇枕将两个侧架联系起来。

轴箱油润装置是保证车辆安全运行的重要部件。其作用是将轮对和侧架或构架联系在一起,使轮对沿钢轨的滚动转化为车辆沿线路的平动;承受车辆的重量,传递各方面的作用力,并保证良好的润滑性能,使车轴在高速运转时不致发生热轴现象。轴箱装置按轴承的工作特性分为滚动轴承轴箱装置和滑动轴承轴箱装置。滚动轴承能减少运动阻力,适合高速运行,是铁路车辆技术现代化的重要措施之一。滑动轴承轴箱由于起动阻力大,不适合高速运行,维修费用高,冬、夏季需更换轴油且易发生热轴,故逐渐被滚动轴承轴箱所代替。

弹簧减振装置是车辆减少有害振动和衰减振动的装置。车辆上采用的弹簧减振装置,按其主要作用的不同大体可分为三类:一类是主要起缓和冲击的弹簧装置,如中央及轴箱的螺旋圆弹簧;二类是主要起衰减振动的减振装置,如垂向、横向减振器;三类是主要起定位弹性约束)作用的定位装置,如轴箱轮对纵、横方向的弹性定位装置,摇动台的横向缓冲器或纵向牵引拉杆等。

基础制动装置由制动缸活塞推杆、闸瓦及其间一系列杠杆、拉杆、制动梁等传动部分所组成,其作用是把制动缸活塞上的推力增大若干倍以后平均地传给各个闸瓦,使之压紧车轮而产生制动作用。

为了适应载重的增加和速度的提高,中国铁路一方面通过对引进技术的消化吸收,研制开发了CW系列转向架;一方面通过对国产206型转向架的技术升级,借鉴国外的焊接技术,形成了SW系列转向架。这两种转向架经过运用考核和多次技术改进,现已开始走向成熟,成为我国铁路提速客车的主型转向架。

4.车钩缓冲装置

车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆、机车或动车相互连挂,传递牵引力,制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。它由车钩,缓冲器、钩尾框,从板等组成一个整体,安装于车底架构端的牵引梁内。为了保证车辆连挂安全可靠和车钩缓冲装置安装的互换性,我国铁路机车车辆有关规程规定:车钩缓冲器装车后,其车钩钩舌的水平中心线距钢轨面在空车状态下的高度,客车为880 mm(允许+10 mm,-5 mm误差)、货车为880 mm(±10 mm)。两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75 mm。

车钩是用来实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂,传递牵引力及冲击力,并使车辆之间保持一定距离的车辆部件。车钩按开启方式分为上作用式及下作用式两种。通过车钩钩头上部的提升机构开启的叫上作用式(一般货车大都采用此式),借助钩头下部推顶杠杆的动作实现开启的叫下作用式(客车采用地式)。车钩按其结构类型分为螺旋车钩、密接式自动车钩、自动车钩及旋转车钩等。螺旋车钩使用最早,但因缺点较多已被淘汰,密接式自动车钩多为高速铁路车辆所用。中国除在大秦铁路重载单元列车上使用旋转车钩外,现一律采用自动车钩。所谓自动车钩,就是先将一个车钩的提杆提起后,再用机车拉开车辆或与另一车辆车钩碰撞时,能自动完成摘钩或挂钩的动作的车钩。中国铁道部门1956年确定1、2号车钩为标准型车钩。但随着列车速度的提高和牵引吨位的增加,又于1957、1965年先后设计制造了15号车钩和13号车钩。客车使用15号车钩,货车则逐步用13号车钩代替2号车钩。

车钩由钩头,钩身、钩尾三个部分组成,车钩前端粗大的部分称为钩头,在钩头内装有钩舌、钩舌销、锁提销、钩舌推铁和钩锁铁。车钩后部称为钩尾,在钩尾上开有垂直扁锁孔,以便与钩尾框联结。为了实现挂钩或摘钩,使车辆连接或分离,车钩具有以下三种位置,也称为车钩三态:

(1)锁闭位置即车钩的钩舌被钩锁铁挡住不能向外转开的位置。两个车辆连挂在一起时车钩就处在这种位置。

(2)开锁位置即钩锁铁被提起,钩舌只要受到拉力就可以向外转开的位置。摘钩时,只要其中一个车钩处在开锁位置,就可以把两辆连挂在一起的车分开。

(3)全开位置即钩舌已经完全向外转开的位置。当两车需要连挂时,只要其中一个车钩处在全开位置,与另一辆车钩碰撞后就可连挂。

旋转车钩的构造与普通车钩不同,钩尾开有锁孔,钩尾销与钩尾框的转动套连接。钩尾端面为一球面,顶紧在带有凹球面的前从板上。当钩头受到扭转力矩作用时,钩身连同尾销以及转动套一起转动。旋转车钩只安装在专为大秦铁路运煤单元组合列车设计的车辆上。这种车辆的一端装设旋转车钩,另一端装设固定车钩,整列车上每组连接的两个车钩,两两相互搭配。当满载煤炭的车辆进入卸煤区的翻车机位时,翻车机带动车辆翻转180°,将煤炭倾倒出来。旋转车钩可以使车辆翻转,卸货时不摘钩连续作业,缩短了卸货作业时间。密接式车钩一般在高速铁路和地下铁道的车辆上使用。它的体积小、重量轻、两车钩连挂后各方向的相对移动量很小,可实现真正的“密接”。同时,对提高制动软管、电气接头自动对接的可靠性极为有利。

缓冲器用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在起动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动。缓冲器有耗散车辆之间冲击和振动的功能,从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用。缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力,同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量。

5.制动装置

列车制动就是人为地制止列车的运动,包括使它减速,不加速或停止运行。对已制动的列车或机车解除或减弱其制动作用,则称为“缓解”。为施行制动和缓解而安装在列车上的一整套设备,总称为列车“制动装置”。“制动”和“制动装置”俗称为“闸”。施行制动常简称为“上闸”或“下闸”,施行缓解则简称为“松闸”。

“列车制动装置”包括机车制动装置和车辆制动装置。不同的是,机车除了具有像车辆一样使它自己制动和缓解的设备外,还具有操纵全列车制动作用的设备。

铁路机车车辆制动机按制动原动力和操纵控制方式的不同可分为:手制动机、空气制动机、电空制动机、电磁制动机和真空制动机。

手制动机是以人力为制动原动力,以手轮的转动方向和手力大小来操纵控制。其特点是构造简单,费用低廉,是铁路历史上使用最久远、生命力最顽强的制动机。铁路发展初期,机车车辆上只有这种制动机,每车或几个车配备一名制动员,按司机笛声号令协同操纵,由于制动力弱,动作缓慢,不便于司机直接操纵,所以很快就被非人力制动机取而代之,手制动机成为辅助的备用制动机。

空气制动机是以压力空气作为制动原动力,以改变压力空气的压强来操纵控制。其特点是制动力大,操纵控制灵敏便利。我国铁路习惯把压力空气简称为“风”,把空气制动机简称为“风闸”。空气制动机又分直通式和自动式两大类,直通式空气制动机已不再采用。

自动式空气制动机的特点是列车管排气(减压)时制动缸充气(增压),发生缓解。优点是,当列车发生分离事故,制动软管被拉断时,列车管风压急剧下降,三通阀活塞自动而迅速地移动到制动位,故列车能自动迅速制动直至停车。这不仅提高了列车运行安全性,而且列车前后部开始制动作用的时间差小,即制动和缓解的一致性较好,适用于编组较长的列车。因此在世界各国铁路上得到最广泛的应用。

电空制动机是电控空气制动机的简称,是在空气制动机的基础上加装电磁阀等电气控制部件而形成的。它的特点是制动作用的操纵控制用“电控”,但制动作用原动力还是压力空气,而且,在制动机的电控因故失灵时,它仍可实行“气控”(空气压强控制),临时变成空气制动机。在列车速度很高或编组很长,空气制动机难以满足要求时,采用电空制动机可以大大改善列车前后部制动和缓解作用的一致性,显著减轻列车纵向冲击,并缩短制动距离,世界上许多高速列车都采用了电空制动机,我国广深线准高速旅客列车和某些干线的提速客车也采用了电空制动机。

还有一种真空制动机,它的特点是以大气为原动力,以改变“真空度”来操纵控制。当制动阀手柄置于缓解位时,真空泵与列车管连通、列车管和制动缸内的空气都被抽走,列车管和制动缸内上下两方都保持高度真空,活塞因自重落下,活塞杆向外伸出。当制动阀手柄置于制动位时,列车管与大气相通,大气进入列车管和制动缸活塞下方。由于抽气完成时球形止回阀已落下处于关闭状态,大气压力只能将它压住而不能使阀口开放,故大气不能进入活塞上方。活塞上下的压差推动活塞上移,活塞杆缩向缸内而发生制动作用。真空制动机在非人力制动机中构造较简单,价格较便宜,维修也较方便。但是,由于大气压强本身有限,“绝对真空”釆又很难达到,而且,需要较大的制动缸和较粗的列车管,所以,有些用真空制动的铁路,随着牵引质量和运行速度的提高,已经或正在向空气制动过渡。

(二)铁路机车车辆的分类

铁路机车车辆是一个集合名词,泛指所有在铁路运输上的车辆。通常包含了有动力及无动力两种,即铁路机车、铁路车辆。由多辆车编组运行的车列,称为列车。铁路机车车辆的分类形式众多,一般可以按照以下标准进行分类。

图1-19 铁路机车车辆分类

1.铁路机车

机车是牵引或推送铁路车辆运行,而本身不装载营业载荷的自推进车辆,俗称火车头。铁路机车是铁路运输的重要工具,其分类可以以运用和牵引动力来划分。

(1)机车按运用分

从运用上分,有客运机车、货运机车和调车机车。

客运机车也就是牵引客车的机车,相对货运机车来说,客运机车的牵引力要小一些,速度要快些。这是因为客车的编组较少,一般为20多节,载重量也比货车小得多,没有必要“大马拉小车”造成浪费。

货运机车是用来牵引货车的。我国除了重载列车外,一般的货运列车编组为60节,载重量约为3 500 t。显然,货运机车的牵引力要比客运机车大得多,但速度没有客运机车那么快。

调车机车主要在车站完成车辆转线以及货场取送车辆等各项调车作业,它的特点是机动灵活,因此车身较短,能通过较小的曲线半径,且对速度要求不高。

(2)机车按牵引动力分

机车按牵引动力来划分,目前有蒸汽机车、内燃机车和电力机车

蒸汽机车

蒸汽机车是利用蒸汽机,把燃料(一般用煤)的化学能变成热能,再变成机械能,而使机车运行的一种火车机车。英国人理查·特里维西克于1801年制造了蒸汽汽车,1803年,他建造了世界上第一辆轨道机车,1804年在加的夫,沿着16 km长的有刻纹的钢轨上作首次运行。虽然这一创造发明没有运用到实际中,但为19世纪动力机械的发展奠定了基础。

1814年,“火车之父”乔治·斯蒂芬森发明了一台蒸汽机车──“旅行者号”,它在前进时不断从烟囱里冒出火来,因此被称为“火车”。1825年9月27日,斯蒂芬森亲自驾驶“旅行者号”蒸汽机车在新铺设的铁路上试车,并获得成功。自此,人类进入蒸汽机车时代。

蒸汽机车由锅炉、汽机、车架和走行部以及煤水车等部分组成。

蒸汽机在交通运输业中的应用,使人类迈入了“火车时代”,迅速地扩大了人类的活动范围。在19世纪最先出现的机车是以蒸汽推动的,到二次大战结束时,蒸汽机车仍是最常见的机车。但随着科学技术的进步,蒸汽机车逐步被内燃机车和电力机车替代。美国、西欧国家、日本苏联等国已于1960—1977年期间相继停止使用。2005年12月9日,在内蒙古大板附近的铁道边上,最后一列蒸汽机车执行完任务,蒸汽机车退出了历史舞台。(www.xing528.com)

② 内燃机车

内燃机车是以内燃机作为原动力,通过传动装置驱动车轮的机车。根据机车所用内燃机的种类,可分为柴油机车和燃气轮机车。20世纪30年代初,柴油机车进入了试用和实用阶段,功率多在1 000 kW以内,主要以调车机车为主。到30年代后期,出现了单节机车多节连挂的干线客运柴油机车。另一方面,最早的燃气轮机车,是从使用复式燃气轮机开始的。1933年,瑞典制成了480 kW的自由活塞燃气轮机车。

在我国,内燃机车由于使用柴油机,所以在提到内燃机车时一般都是指柴油机车。

柴油机车的工作原理是,当柴油机的燃料在汽缸内燃烧时,所产生的高压高温气体在汽缸内膨胀,推动活塞往复运动,并通过曲轴将往复运动变为旋转运动,这样燃料的热能就转化为机械能。柴油机发出的动力传输给传动装置,通过对柴油机、传动装置的控制和调节,将输出的机车运行工况的转速和转矩再送到每个车轴齿轮箱驱动机车动轮,使机车运行,动轮产生的轮周牵引力传送到车架,由车架端部的车钩变为挽钩牵引力来拖动或推送车辆。

从内燃机车工作原理可以看出,内燃机车的基本构造是由柴油机、传动装置、车体走行部、辅助装置、制动设备、控制设备等部分组成的。

内燃机车有较明显的优点,如机车效率较高、机车整备时间短,持续工作时间长,用水量少,适用于缺水地区。初期投资比电力机车少,机车乘务员劳动条件好,还便于多机牵引。但内燃机车最大的缺点是对大气和环境有污染。

我国自主设计、制造的内燃机车目前已形成“北京”“东方红”和“东风”3个系列,质量达到世界先进水平。

③ 电力机车

1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人就试着制以电池供电的两轴小型铁路车辆。1842年苏格兰人R.戴维森首先制造出一台用40组电池供电的重5 t的标准轨距电力机车。

电力机车本身不带原动机,靠接受接触网送来的电流作为能源,由牵引电动机驱动机车的车轮。电力机车是从接触网上获取电能的,接触网供给电力机车的电流有直流和交流电两种。

电力机车的工作原理是:接触导线上的电流,经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器,交流电从主变压器的牵引绕组经过硅机组整流后,向6台分两组并联的牵引电动机集中供应直流电,使牵引电动机产生转矩,将电能转变为机械能,经过齿轮的传递驱动机车动轮转动。

由于电流制不同,所用的电力机车也不一样,基本上可以分为直-直流电力机车、交-直流电力机车、交-直-交流电力机车3类。世界上绝大多数电力机车是交-直流电力机车。

由于供电容量不受额定功率限制,因此,电力机车具有功率大,短时过载能力强,运行速度高,加速快,牵引力大,没有排烟排气污染环境等优点,适用于运输繁忙或坡度大、隧道长的铁路线上,尤其适用于大城市城郊运输和地下铁道运输。但这种机车只能运行于架有接触网或铺设第三轨并供电的线路上,不如内燃机车机动灵活;此外,电气化铁路还对附近电信通信有干扰;并且因为要架设接触网或铺设第三轨以及每隔一定距离设置变电所等,所以基本建设投资较大。

我国于1914年在抚顺煤矿使用1 500 V直流电力机车。干线铁路电力机车采用单相交流25 000 V 50 Hz电流制。1958年制成第一台以引燃管整流的“韶山”型电力机车。1968年改用硅整流器成功,称“韶山1”型,持续功率为3 780 kW。未来干线电力机车向大功率、高速、耐用方面发展,客运电力机车速度已从每小时160千米增加到200千米,并向250千米迈进。目前,我国自主设计、制造的电力机车主要有韶山电力机车(SS)系列。

2.动 车

我们通常看到的电力机车和内燃机车,其动力装置都集中安装在机车上,在机车后面挂着许多没有动力装置的客车车厢。如果把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆便叫作动车。几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组,就是动车组。带动力的车辆叫作动车,不带动力的车辆叫作拖车。

动车组一般根据动力布置特点、动力能源类别划分,不同划分类型之间存在交叉关系。

(1)按动力布置特点分类

根据动力布置特点,动车组分为动力集中式动车组和动力分散式动车组两类。

动力集中式动车组是常规机辆模式列车与动力分散式动车组列车的过渡类型,动力车厢或机车布置于列车一端或两端(国外有将机车布置于列车中部的另类设计),列车采用推挽式(机车前拉后推)运行。动力集中的电动车组的优点是,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。缺点是动车的轴重较大,对线路不利。

图1-20 动车组牵引动力布置示意图

注:图中●为带牵引电动机的轴,○为不带牵引电动机的轴。

动力分散式动车组又名动力分布式动车组,动力车厢分布于列车多处位置,列车采用均牵式或强推挽式运行,也有全车或几近全车带动力装置这种形式。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。缺点是牵引力设备的数量多,总重量大。

动力集中式与分散式两种动车组无严格界限,动力集中与动力分散是相对的,主要根据动车与拖车数量比以及具体布局而定。

目前,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,动车组在其中已逐步起到主力军的作用。

(2)按动力能源类别分类

根据动力能源类型,动车组分为内燃动车组和电力动车组。内燃动车组以内燃机为动力机械,通过电传动或液力传动装置牵引车组。电力动车组简称“电动车组”,整车动力单元充当电力机车,从接触网或供电轨获取电能,经驱动电动机牵引车组,具体又细分直流和交流两种。另外,还有电力与燃气相结合的混合动力型动车组。同功率等级下,内燃动车组造价约为电力动车组的70%~80%,适用于中低速非电气化市郊客运。

据2020年年底数据统计,全国铁路机车拥有量约为2.2万台。其中,内燃机车0.80万台,占36.6%;电力机车1.38万台,占63.3%。

3.铁路车辆

铁路上所说的车辆,是特指没有动力装置、要靠机车牵引才能在铁路线上运行的客货运输工具。铁路车辆按照用途分为铁路客车、铁路货车两大类。

(1)客 车

铁路客车是指载运旅客的车辆、为旅客提供服务的车辆以及挂运在旅客列车中的其他用途的车辆。客车分旅客运送、旅客服务和特殊用途等3种车辆。

运送旅客车是供旅客乘坐的客车,其常见类型有:硬座车(YZ)、软座车(RZ)、硬卧车(YW)、软卧车(RW),此外还有合造车(HZ)、简易客车(JY)、双层硬座车(SYZ)、双层软座车(SRZ)、一等软座(RZ1)、二等软座(RZ2)和特等软座(RZT)等。

服务旅行车是为旅客提供服务的车辆,包括餐车(CA)和行李车(XL)。

特种用途车是挂运在旅客列车中的其他用途的车辆,常见的有邮政车(UZ)、公务车(GW)、试验车(SY)、道检车(DJ)、宿营车(SY)、维修车(WX)、卫生车(WS)、医疗车(YL)、轨道检查车(DJ),此外,还有轨道探伤车、隧道摄影车、限界检查 车等。

图1-21 普速铁路客车

图1-22 和谐号动车组客车

我国铁路客车的颜色原为白色,蓝色,红色等,今后将统型为两种,即普速客车为墨绿色和动车组为白色。

客车在构造和内部设施上应能为旅客提供安全和舒适的旅行条件。最早的客车车体是木制的,长度小,容量不大,设备简陋,走行部及钩缓装置性能较差,构造速度不高,旅行舒适条件也差。现代客车有较大改进,车体为薄壁筒形结构,其材质已由普通钢发展为低合金钢、不锈钢以及铝合金。这种结构不仅大大提高了车体的强度、刚度和耐腐蚀性,而且降低了车辆的自重,从而提高了车辆运行的安全性,节约了维修费用和牵引动力消耗,为提高列车运行速度创造了有利条件。车内设备更加先进、实用,如采用燃油、电热取暖,集中供电,机械强迫通风和空气调节装置等。从20世纪90年代初开始,铁路客车由22型向25型升级换代,我国铁路主要运营的普通客车主要有22A、22B、25A、25B、25G、25K和25T。目前,在用的客车中25G型所占比例最大,25K和25T次之,22型已逐步被淘汰,25B和25K已不再新造。

据2020年年底数据统计,全国铁路客车拥有量为7.6万辆,其中,动车组3918标准组31 340辆。

(2)货 车

铁路货车以货物为主要运输对象,按用途可分为通用货车和专用货车。通用货车是指适用于运输多种货物的车辆,如敞车、棚车、平车等。专用货车是指运输某一种货物的车辆,如煤车、集装箱车、散装水泥车等。

敞车(C)是有端、侧壁而无车顶的货车,主要供运送煤炭、矿石、矿建物资、木材、钢材等大宗货物用,也可用来运送重量不大的机械设备。若在所装运的货物上蒙盖防水帆布或其他遮篷物后,可代替棚车承运怕雨淋的货物。因此敞车具有很大通用性,在货车组成中数量最多,约占货车总数的50%以上。

图1-23 铁路棚车

图1-24 铁路敞车

棚车(P)是有侧壁、端壁、地板和车顶,在侧壁上有门和窗的货车,用于运送怕日晒、雨淋、雪侵的货物,包括各种粮谷、日用工业品及贵重仪器设备等。其中,部分棚车还可以运送人员和马匹。

平车用于装运原木、钢材、建筑材料等长型货物和集装箱、机械设备等的货车,只有地板而没有侧墙、端墙和车顶。有些平车装有高0.5~0.8 m可以放倒的侧板和端板,需要时可以将其立起,以便装运一些通常由敞车运输的货物。常见类型有通用平车(NX)、集装箱专用平车(X)、普通平车(N)等。

图1-25 铁路平车

罐车(G)车体呈罐形的车辆,用来装运各种液体、液化气体和粉末状货物等。这些货物包括汽油、原油、各种黏油、植物油、液氨、酒精、水、各种酸碱类液体、水泥、氧化铅粉等。

有盖漏斗车由棚车派生出来的一种专用货车,用于装运散装粮谷、化肥、水泥、化工原料等怕湿散粒货物。车体下部设有漏斗,侧墙垂直,没有门窗,端墙下部向内倾斜,车顶有装货口,口上有可以锁闭的盖,漏斗底门可以用人力或机械开闭。打开底门,货物靠自身重力自动卸出。常见的有粮食漏斗车(L)、石碴漏斗车(K)、煤炭漏斗车(M)等。

保温车(B)又称冷藏车,用于运送易腐货物。外形似棚车,周身遍装隔热材料,侧墙上有可密闭的外开式车门。车内有降温装置,可使车内保持需要的低温。有的车还有加温装置,在寒冷季节可使车内保持高于车外的温度。按制冷方式的不同,保温车有冰箱冷藏车、机械冷藏车、无冷源冷藏车,以及用干冰(固态二氧化碳)、液态二氧化碳、液态氮等作制冷剂的冷藏车等类型。

据2020年年底数据统计,全国铁路货车拥有量为91.2万辆。其中,敞车、棚车、平车占多数,车辆结构日趋合理。

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