前几天因为要去地方办事,我坐了一趟KTX。听到旁边的大叔在打电话时说:“这车不是机车拉的吗?”那一瞬间,连我都没法自信地回答他。即使是每天乘坐的人,其实也不太清楚这列火车究竟是怎么跑起来的。
于是我查了一下。越深挖越觉得有趣,我们统称为“火车”的这些交通工具,其实运作原理截然不同。地铁、无穷花号、KTX其实都属于“动车”这个大类,要聊这些,得先从什么是动车说起。
动车到底是什么?和机车有什么区别?
动车(动车组)是指不能随意拆卸客车厢或货车厢,以固定编组运行的铁路车辆。通俗点说,就是由车辆两端的驾驶室统一控制整个编组的动力。这与机车在前面拉着客车厢跑的方式有着本质区别。
动车的优点在于可以将整个编组的空间都用于运输,效率很高;但缺点是由于每节车厢重量较轻,高速行驶时可能会稍显不稳定。有趣的是,这个概念在英语里分成了两派。Railcar是一个广义词,甚至包含了单节的轨道巴士;而两节以上连接在一起的通常被称为Multiple Unit,加上动力源名称后,就成了我们熟悉的缩写,如EMU(电力动车组)或DMU(柴油动车组)。
真正的重点从这里开始。划分动车的标准主要有两个,一个是“用什么作为燃料”,另一个是“动力集中在哪里”。如果搞混这两个标准,就很难理解其中的结构。
按燃料划分:蒸汽 → 汽油 → 柴油 → 电力 → 氢能
按时代顺序来看,脉络非常清晰。最古老的是蒸汽动车,由于蒸汽机特性导致小型化困难,它不像今天这样把动力装置放在车厢底部,而是多在车厢某一部分安装锅炉。据说韩国在水骊线和水仁线上曾有运行Si-G型蒸汽动车的记录,这其实是非常久远的历史了。
进入1900年代,使用了汽油和轻油的汽油动车、柴油动车被开发出来。汽油动车由于发动机特性的限制,只能在运量较小的路线上使用。到这里为止,其实离我们当下的日常生活还有些距离,更像是铁路历史书里的故事。
真正值得关注的是从柴油动车开始。被称为DMU的柴油动车,又分为使用变矩器的液力传动动车,以及利用柴油发动机带动发电机发电、再驱动转向架电机的柴油-电力动车。这个区分看似简单,但后面谈到机车时会变得非常重要。
查阅韩国柴油动车的谱系,会发现有很多字母组合。NDC、DHC、CDC、RDC、DEC、EEC……起初我也不知道这些是什么,但其实它们各有各的背景。例如,DEC是Diesel Excellent Car的缩写,是铁道厅1979年为了在非电气化区间运行新村号而决定引进的柴油-电力动车。它与兄弟车型EEC电力动车一起参考了日本的485系电力动车,甚至连涂装都是对日本特急列车涂装的稍作修改,由此可见那个年代技术引进的方式。
CDC的情况较新。它是最晚引进的车型,后来被调去运行DMZ列车或海洋列车等观光列车,在RDC试运行改造项目中还被升级为无穷花号。后来因为达到了使用年限,全部退役了。这些车辆每一台后来都变身为观光列车或通勤列车,想到这点,个人觉得既心酸又有趣。
这里需要指出的一个点是,柴油“动车”和柴油“机车”名字相似,却是完全不同的东西。目前韩国铁道公社(KORAIL)所有的柴油机车都是通过柴油发动机发电驱动牵引电机的柴油电力机车,纯柴油机车已经全部报废。而在动车方面,CDC和RDC属于纯柴油型。如果把范围扩大到动力集中式,被称为新村号PP车辆的DHC的前后动力车,据说是韩国唯一正规运行过的纯机械式柴油机车。单看名字绝对分不出来,但核心在于“动力在哪里以及如何产生、如何传输”。
那么KTX是什么?——动力集中式与动力分散式
回到刚才那位大叔的问题:KTX是机车拉的吗?
答案是“取决于车型”。这就是有趣的地方。传统的KTX和KTX-山川属于动力集中式列车,整列车的动力仅依赖于首尾的机车/动力车。由于只有前后有动力车负责牵引和推动,结构上实际上与机车牵引式类似。
但从KTX-Eum开始,情况就变了。动力分散式列车的牵引电机均匀分布在整列车上,因此加减速性能远优于动力集中式,且不需要额外的机车,能搭载更多乘客。实际上,8节车厢编组的EMU-320拥有515个座位,比长度相近的10节编组KTX-山川的379个座位多了36%。因为不需要专门的发动机舱,所以空间都能留给乘客。
我也很好奇为什么韩国偏偏要转向动力分散式。研究发现,停靠站越多、需要频繁加减速的线路,这种方式的优势就越明显。考虑到韩国国土面积狭小、人口密度高、停靠站必然较多的特点,动力分散式是更合适的选择。虽然如果像欧洲那样站间距很长的话情况可能会不同,但至少在韩国的铁路环境下,这显然是更务实的选择。
用数字来看会更有实感。EMU-260和EMU-320这些名字本身就包含了规格。EMU系列名称后的数字代表运营速度,目前运营江陵线的EMU-260运营速度为260km/h,新引进的EMU-320为320km/h。与同为动力分散式的KTX-Eum相比,速度从260km/h提升到了320km/h。据悉,这是继法国、德国、日本之后,全球第四个成功研发动力分散式高速列车的案例。这列车后来以“KTX-青龙”的名字投入商用。
坦白说,这一点让我感到有些意外。我曾在新闻里瞥见过韩国铁路技术达到世界第四水平的消息,但直到这次查找才明白,原来是指在“动力分散式高速列车”这一具体类别下的排名。
时代更迭正在进行中
这不仅仅是多买几辆新车的问题。目前KTX总计46个编组都已接近30年寿命的一半,KTX-山川总计24个编组中也有6个已满15年,进入了半寿命维修阶段。达到30年使用年限的高速列车将不再延期直接报废。据KORAIL相关人士透露,未来将与现有的动力集中式列车并行运行,随着寿命到期,EMU的比例会逐渐增加。
也就是说,我们现在坐KTX时是遇到动力集中式还是动力分散式,纯粹取决于你走的线路和时间段,而这个比例随着时间的推移,必然会向分散式倾斜。个人认为,等这场更迭彻底完成,韩国高速铁路的整体面貌将会与现在截然不同。
那么下一步是什么?——氢能与电池
以上还算比较熟悉的话题,最近查资料时又发现了一个有趣的方向,那就是氢能动车。
现代Rotem正在研制下一代釜山型快铁项目,正探讨氢能动车和氢能动力车的应用可能性。针对釜山圈快铁,公司方面探讨了动力分散式和动力集中式两种方案。有趣的是术语的区别:氢能动车指各车厢分散配置动力源,而氢能动力车指由独立的动力车牵引客车厢。这其实就是前面提到的EMU和机车牵引式的格局在氢能版上的重现。
据说两者各有优劣:动力分散式的氢能动车有利于腾出乘客空间,而动力集中式的氢能动力车由于可以连接专门的发电车和氢气罐车,在增加续航里程上更有优势。归根结底,这依然是“空间还是续航”的权衡问题,哪种方式更合适取决于线路的性质——现在下定论还为时过早。
氢能方面的规划比想象中更具体。现代Rotem曾表示,计划到2030年将氢能铁路车辆技术应用于氢能电力动车、氢能电力机车、氢能高速列车等所有车型。实际上,在公开氢能电力动力车和氢能电力动车设计时,还首次引入了“H”形状的侧面图形。在最近的国土交通技术大展上,还展示了以氢燃料电池为动力源的未来型机车模型,以及时速370km级的下一代高速列车平台“EMU-370”。
日本的情况也值得参考。根据2025年日本国土交通省的环保列车政策,计划在逐步淘汰JR集团的液力传动柴油动车后,改用混合动力柴油动车、氢能动车或充电式无接触网电力动车等。美国的情况则有所不同,在地方政府没有预算进行电气化改造时,往往用动车替代现有的通勤列车机车+客车组合,因为加减速性能优于客车的动车更适合缩短发车间隔等服务改善。即使是同样的“去柴油化”趋势,根据各国的基建情况,前进的方向也各不相同,这一点非常有趣。
每天坐的地铁其实也在这个谱系里
说到这里,可能觉得话题有些宏大,但其实最熟悉的动车就是我们每天坐的地铁。电力动车是指通过集电装置从接触网获取电力,经控制装置驱动牵引电机产生动力的车辆。部分像电动汽车一样使用大容量电池或氢燃料电池作为电源的氢能列车也被归类为电力动车。也就是说,我们所知的“电力动车”这个词本身就涵盖了电池和氢能版本,是一个非常广泛的概念。
实际上,韩国国内的电力动车订单也在持续进行中。KORAIL发标了156节广域铁路电力动车项目,以及制造和交付交流/直流共用1号线电力动车140节、交流专用盆唐线电力动车12节、西海线电力动车4节的业务。我们随手乘坐的那些列车,其实也是一直在更换新模型的进行时产业。
坦白说,整理到这里,我才发现最初“KTX到底是机车还是动车”这个问题本身是多么简化。到底是动力集中式还是分散式,是柴油还是电力还是氢能,况且在同一个名称下,还有时代更迭和不同线路运行的不同车型。整理完反而好奇心更重了——例如氢能动车如果真的投入釜山快铁,续航里程到底能达到多少?这个答案目前还没找到。等以后真的发标了,到时候再深入研究吧。
参考资料
- 维基百科 - 电力动力分散式列车
- Namuwiki - 电力动车
- Namuwiki - 柴油动车
- Namuwiki - 柴油机车
- Namuwiki - DEC 柴油动车
- Namuwiki - CDC 柴油动车
- Namuwiki - 动车
- Libre Wiki - 动车
- 现代Rotem博客 - EMU-320介绍
- 朝鲜Biz - EMU-320试乘体验
- 维基百科 - KTX-青龙
- Namuwiki - KTX-Eum
- Newdaily经济 - KTX 3代EMU时代更迭
- 交通新闻 - EMU-320出厂纪念仪式
- 中央经济新闻 - 国土交通技术大展 氢能铁路
- Economy Talk News - 氢能列车与EMU-370
- 电子新闻 - 现代Rotem氢能铁路上市企业分析
- 铁路经济新闻 - KORAIL电力动车156节招标