动力集中VS动力分散：大国高速铁路技术探秘

《中长期铁路网规划》描绘的“四纵四横”客运专线网络，是世界上从来没有过的高铁大市场。中国高铁技术的形成至少有三个来源：一是国外先进技术；二是本国的开发能力和技术积累；三是生产能力形成过程中的多种技术融合。当时，法国TGV整体技术比较先进，德国ICE技术传动部分比较先进，日本新干线的运营和管理经验比较成熟，中国在学习探索的过程中，将自身的技术和国外先进技术融合发展，在学习借鉴消化吸收的过程中掌握了核心技术，并通过整合形成新的技术和知识产权，产生自主的新技术标准，最终保持了技术的持续领先。

动车组可以分为两种不同的类型，即动力集中型和动力分散型。日本高铁一开始就采用动力分散方式，而法国和德国的早期高铁动车组，都采用动力集中方式。在高铁发展历程中，动力集中方式与动力分散方式在竞争中显示了各自的特点。动力集中方式为大家所熟知，列车靠火车头（机车）拉动是普通铁路的常例（其特例是前面一节火车头拉、后面一节火车头顶），这就是动力集中方式。可见，“火车头”是动力集中方式的关键词，其优点主要有两条：一是动力装置少，维护工作量少，因此成本相对低廉。例如，动力集中方式的“欧洲之星”高铁列车为20辆编组，列车两头各有一台动车，中间为18辆拖车，牵引总功率为 12 000 kW，但它使用的牵引电机却只有12 台。而采用动力分散方式的日本0系列车，16辆编组的牵引总功率为11 840 kW，与“欧洲之星”接近，但要使用 64 台牵引电机。牵引电机少的优点在直流传动（采用直流电机作为牵引电机）年代很有意义，因为直流电机的维修工作量大；但随着传动技术的进步，在采用交流电机作为牵引电机后，这一优势就不那么明显了。二是车厢里没有动力装置所引起的振动和噪声，乘客在其中会比较舒适。但动力集中方式的缺点是机车的轴重（列车通过轮轴和轮对传递给钢轨的作用力）较大。由于牵引电机集中在机车上，机车下部的车轴要承担更大的重量，因而运行时列车对轨道的作用力和冲击力更大，也要求钢轨具有更大的强度与刚度，这样造价就会增加。

动力分散方式的优点主要有两项：一是轴重比动力集中方式小而且分散，因此可以降低对轨道的强度和刚度要求，还可以增加载客量。例如，动力集中方式的法国TGV-A的轴重均大于 17 t，德国ICE1 的轴重高达 19.5 t；而采用动力分散方式的日本300系的轴重仅为11.4 t、500 系的轴重为11.1 t。二是动车组编组相对灵活，在终到站也不需要调换头车方向。经过几轮博弈，高速动车组的动力集中方式渐渐转向动力分散方式。(www.xing528.com)

在高铁技术发展的过程中，法国和德国高铁长期采用动力集中方式，法国的动力集中方式一般是4～6节车，坡度甚至可超过20%；德国开始时向法国学习动力集中方式，后来发现动力集中方式不太适合本国，又发展了动力分散方式。而日本高铁采用动力分散方式，双方在关键技术上互相竞争：20世纪60年代，日本的动力分散方式一枝独秀；20世纪80年代，法国的TGV动力集中方式占据了优势地位；到20世纪90年代，两者并驾齐驱。

在学习借鉴的过程中，中国铁路部门做出了一个正确决策：重点发展动力分散型高速动车组。动力集中方式的维修成本很高，而且在高速 200 km/h以上连续运行时，磨损非常大，各部件融合程度差，经常发生故障。在动力分散方式技术成熟后，2018 年，铁路部门又对动力集中方式全盘试验，标志着中国动车组谱系得到成熟发展。