文｜中国科普博览 陈星

2020年春运从1月10日开始，至2月18日结束，今天已经是春运的第三天了，相信很多小伙伴已经回家或者买好了春运的票，有的买了普通火车的，也有很多人买的是高铁的。我们都知道，高铁速度要比普通火车快得多，那火车与高铁开动时到底有什么区别呢？

不知道大家有没有这样的感觉，乘坐普通火车的时候，火车在起步前都会向后倒一下，然后才突然向前运动。相比之下，高铁和动车启动的时候就非常平稳，没有后倒之后突然向前运动。这其中的原因是什么呢？

其实这和火车的动力分布有着密切的关系。

Part.1、火车是动力集中式列车

在中国，普通客运火车或者货运列车大多采用的是动力集中式列车。

动力集中式列车，顾名思义，就是将列车的动力全部集中在一辆动力车厢上，也即主要是由一台动力车厢牵引多辆无动力车厢在轨道上行驶。对于这种动力集中式列车，在启动时，机车的牵引力必须要大于静摩擦力。

但是，一节机车产生的牵引力一般来说是小于多节车厢总的静摩擦力的，不可能将所有的车厢同时拉动，因此，在启动的时候要后退一小段距离，让各个车厢在连接处产生小的空隙，然后再向前开，车厢被逐个启动，这样静摩擦力被分成若干个，使得牵引力大于单个车厢的静摩擦力，火车就更容易启动，大大减小了动力机车的启动压力。

当车厢逐个启动时，由于前车厢已经运动，而后面的车厢还是静止状态，前车厢会突然牵引后车厢向前运动，这时后车厢内部的人会感到车厢突然向前运动。

Part.2、动车、高铁是动力分散式列车

相对于动力集中式列车，动车和高铁则采用的是动力分散式列车。

动力分散式列车是一种将动力分布在多个车厢的铁路列车，它的特点是动力来源分散在列车各个车厢上的发动机或电动机上，而不是集中在车头或者车尾的机车上。

由于动车或者高铁每一节车厢都有自己的动力源，因此在启动的时候动车或者高铁就没必要后退，来分散车厢的静摩擦力，在电脑的精确控制下，整个列车的各节车厢可以同时启动，这也就是为什么高铁或者动车比普通列车在启动时要平稳的原因了。

Part.3、尺有所短，寸有所长

动力集中式列车和动力分散式列车各有各的优点。对于动力集中式列车来说，最大的优点就是维修容易，维修一部动力机车比维修多节动力机车容易很多。

另一个优点就是编组自由，只要在动力允许的范围内，可以任意加减拖车的数量，这也就是为什么我们有时候会在铁路上遇见超长的货车的缘故了。

但是，由于动力集中式列车只有一个动力机车，这也就导致了它的加速力不大，列车达到平稳运行速度需要较长的时间。而且它折返耗时，需要花费较长的时间对动力机车进行调度。

相比于动力集中式列车，动力分散式列车的优点也是非常明显的，它通常拥有比动力集中式列车更高的启动加速度和减速度，这有利于提高行车密度，更适合高密度停车、站距短的路线，同时，它还能有更快的运行速度。

由于这些优点，使用动力分散式列车的高铁和动车可以获得比普通列车更高的速度。因为动力分散式启动加速快、占地小，行走市郊的通勤铁路很多都是动力分散式列车。地铁的运营列车也大多数采用的是动力分散式列车。

出品：科普中国

制作：陈星

监制：中国科学院计算机网络信息中心

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