第一节 铁道机车车辆特点与分类
现代交通运输由铁路、公路、水运、航空、管道五种常用交通运输体系组成。各种运输方式都有其他运输方式无法替代的优势而存在，其中铁路运输以能耗低、占地面积少以及对环境污染小等优点，成为国民经济的大动脉。
一、机车车辆的特点
铁道机车车辆与其他运输车辆的根本不同点在于它必须在专门铺设的钢轨上运行。铁路运输中的这种特殊的轮轨关系是铁道机车车辆的最根本特征，并衍生出了一些其他特点。
1.自行导向
除铁道机车车辆之外的各种运输工具几乎全都有导向机构，唯铁道机车车辆通过其特殊的轮轨关系（图3-2）实现沿轨道运行而无需专人掌握运行的方向。
图3-2 右转向时轮轨关系示意图
思考与讨论
从线路与车辆结构两个方面，分析列车通过曲线时是如何实现自行导向的？
2.低运行阻力
铁道机车车辆车轮与钢轨均为含碳量偏高的钢材，轮轨接触变形较小，且车轮和钢轨之间为滚动摩擦，故机车车辆运行中具有较低的摩擦阻力。
思考与讨论
车辆运行中，沿轨道方向（纵向）的低阻力可以提高列车的牵引效率，但水平面内垂直于轨道方向（横向）的低阻力会使轮轨横向力降低，轮轨横向力的降低会带来哪些现象？
3.成列运行
运行阻力低意味着在相同牵引力的情况下，机车可以牵引更多的车辆，也即它可以编组、连挂后成列运行。为了适应成列运行的特点，车与车之间需设连接、缓冲装置，以传递或缓冲列车在运行中或在调车时所产生的纵向力。
4.严格的外形尺寸限制
机车车辆在规定的线路上行驶，无法主动避让靠近它的物体，为此需严格限制机车车辆以及沿线建筑物与设备的外形尺寸，也即进行限界，以确保运行安全。
铁路基本限界由机车车辆限界和建筑限界组成。机车车辆限界是一个和线路中心线垂直的极限横断面轮廓，机车车辆停放在水平直线上且无侧向倾斜及偏移时，除电力机车升起的受电弓外，其他任何部分均应容纳在限界轮廓之内，不得超越。建筑限界是一个和线路中心线垂直的断面，它规定了保证机车车辆安全通行所需要的最小尺寸，铁路沿线的建筑物及设备（与机车车辆相互作用的设备除外）任何时候都不得入侵。客货共线铁路机车车辆限界和基本建筑限界分别如图3-3、图3-4所示。
图3-3 客货共线铁路机车车辆限界
图3-4 客货共线铁路基本建筑限界
二、机车车辆分类
铁道机车车辆一般有两种形式：传统的列车和动车组。根据是否带有动力，传统的列车可以分为机车与车辆；对于动车组，可以分为动车与拖车。
1.机车
由于铁路车辆大都不具备动力装置，需要把客车或货车连挂成列，由机车牵引运行。在车站上，车辆的转线以及货场取送车辆等各项调车作业也都要由机车完成。
铁路机车的分类大致以运用和牵引动力来划分。
按运用，机车可分为客运机车、货运机车和调车机车。客运机车是牵引客车的机车，相对货运机车来说，客运机车的牵引力要小，速度要快。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，一般的货运列车载重量约为5000t。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，能通过较小的曲线半径，因此车身较短，速度相对要求也不高。图3-5为东风7E调车机车。
按牵引动力，机车可分为蒸汽机车、内燃机车和电力机车。蒸汽机车（图3-6）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。由于效率低、环境污染大等缺点，蒸汽机车已经退出了历史的舞台，目前我国铁路运输的牵引由内燃机车（图3-7）和电力机车（图3-8）完成。内燃机车以内燃机产生动力，并通过传动装置驱动车轮前进，是一种自带能源的机车。电力机车是指从外界（接触网或第三轨）获取电力，并通过牵引电机驱动的铁路机车。
图3-5 东风7E调车机车
图3-6 蒸汽机车
图3-7 内燃机车
图3-8 电力机车
2.车辆
根据运输对象的不同，传统列车的车辆又可分为客车与货车两大类，且每一大类中又可以细分。
（1）客车
客车是指载运旅客的车辆或为旅客提供服务的车辆。
根据用途的不同，我国铁路客车主要有如下几种：硬座车、软座车、硬卧车、软卧车、行李车、餐车、邮政车、试验车。此外，还有公务车、卫生车、医务车、维修车、文教车、特种车等。
①硬座车：是旅客列车中的主要组成部分，车内的主要设备是座席，每节车厢可容纳的旅客较多。我国新造的硬座车座席定员均在120人左右，因其所设座席数较软席车多，所以舒适性较软席车差。
②软座车：车内的主要设备也是座席，但座垫和靠背均有弹簧装置，座椅间距离较大。车内座席数较硬座车少。车内装饰也较硬座车讲究，舒适性较好。
③硬卧车：在长途旅客列车中，目前它是仅次于硬座车的主要组成部分。车内主要设备是硬席卧铺，一般硬卧车内分成若干个开敞式的隔间，每个隔间内设六个铺位。少数硬卧车如软卧车那样做成包间式。
④软卧车：编挂在长途旅客列车中，车内主要设备是卧铺，卧铺垫有弹簧装置，一般作成包间式，每个包间定员不超过四人。少数软卧车采用开敞式，但每个隔间定员也不超过四人。
⑤行李车：供旅客运送行李与包裹，车内设有专为工作人员办公与休息的小间，如图3-9所示。
⑥餐车：供应旅客的膳食，其一端为厨房，另一端为餐室，如图3-10所示。
图3-9 行李车
图3-10 铁路客车餐车
按运营的性质或范围，客车可进一步分为以下几种。
①城市地铁及轻轨车辆：城市交通系统中所用的短途车辆，本身均设有驱动装置，如图3-11、3-12所示。
图3-11 北京地铁2号线
图3-12 大连轻轨
②市郊客车：在大城市与其周边的中、小城镇或卫星城市之间运行，运行距离比城市地铁及轻轨车辆运行距离稍远。图3-13为北京到八达岭的和谐号内燃动车组。
③普通客车：指运行技术速度小于200km/h的旅客列车。
④高速客车：运行速度大于或等于200km/h的旅客列车，在我国为CRH系列动车组。
轻轨车、地铁车、市郊车由于运行距离短，往往只有一种车种，而高速客车和普通客车又可按第一种分类法包含多个车种。
图3-13 北京至八达岭市郊客车
（2）货车
为了运送各种不同的货物，货车可分为通用货车、专用货车、特种货车等不同的类型。
①通用货车
通用货车包括敞车、棚车、平车、冷藏车和罐车等。
图3-14 C70型通用敞车
a.敞车：主要用来运送煤炭、矿石、钢材等不怕湿的货物。必要时，在所装运的货物上面加盖防水篷布，也可代替棚车装运怕湿的货物。因此，敞车具有很大的通用性，是货车中数量最多的一种。图3-14为C70型通用敞车。
b.棚车：主要用来运送日用品、仪器等比较贵重的和怕晒、怕湿的货物。大多数棚车是通用型的。此外，为了固定装运某种货物，还制造了一些专用棚车，如家畜车就是专门用来运送家畜的。图3-15为P70、P70H型通用棚车。
c.平车：主要用来运送钢材、木材、汽车、机器等体积或重量较大的货物，也可借助集装箱装运其他货物。有的平车装有活动墙板，这种平车可用来装运矿石等散粒货物。如图3-16为NX70型平车—集装箱共用车。
图3-15 P70、P70H型通用棚车
图3-16 NX70型共用车
d.冷藏车：冷藏车主要用来运送鱼、肉、水果、蔬菜等鲜活易腐货物。我国自行设计制造的B19型机械冷藏车，每5辆一组，由1辆发电车和4辆货物车组成，如图3-17所示。
e.罐车：主要用来运送油、酸、水等各种液体、液化气体及粉状货物。装运轻油、重油、酸、碱等的罐车在结构上都不完全相同，每一种罐车只适宜运送一种货物，所以罐车的通用性较差。图3-18为GN70型粘油罐车。
图3-17 B19型机械冷藏车
图3-18 GN70型粘油罐车
②专用货车
专用货车是指只运送一种或很少几种货物的车辆，包括冷藏车、罐车、矿石车、粮食漏斗车、毒品车以及集装箱专用平车等，如图3-19所示。
图3-19 常见专用货车
③特种货车
特种货车为具有特种用途的车辆，如轨道检衡车（图3-20）、除雪车等。
图3-20 轨道检衡车
思考与讨论
客车与货车，甚至是不同类型的货车之间结构都不一样，为什么？
3.动车组
传统的列车由机车和车辆组成，在运行时要反复进行机车和车辆的编挂。如果把动力装置分散安装在多节车厢上，使其既具有牵引力又可以载客，这样的列车称为动车组。
高速动车组按编组形式可分为动力分散式和动力集中式，按转向架的形式又可以分为独立式和铰接式，如图3-21所示。
图3-21 动车组分类示意图
动力集中就是将动力集中在列车两端，动车之间为数量不等的拖车，形成推挽式牵引。动力集中的典型代表有德国的ICE1和ICE2、法国的TGV-PSE和TGV-A等。
动力分散式是将动力分散布置于各节或大部分车辆上，由若干动车和拖车组成一个单元，再由若干单元组成列车。动力分散的典型代表有日本的新干线动车组、德国的ICE3、法国的AGV以及我国CRH系列动车组等。
思考与讨论
对于动车组，动力集中与动力分散的优缺点？