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西班牙國鐵103型電力動車組

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西門子Velaro E
概覽
類型電力動車組
型號西班牙國鐵103型
原產國 德國、 西班牙
製造西門子交通集團
產量26組
製造年份2002年－2007年
主要用戶西班牙國家鐵路
技術數據
列車編組8節（4M4T）
編組長度200.3m
車體闊度2,950mm
車體高度3,890mm
編組重量439t
軸重17t
軌距1,435mm
編組載客量404人
營運速度350km/h
試驗速度403.7km/h
供電制式AC 25kV 50Hz
牽引電動機16
牽引功率8,800 kW
控制裝置GTO-VVVF
制動方式再生制動、電阻制動、空氣制動
安全防護系統歐洲列車控制系統
線狀列車控制系統（德語：Linienzugbeeinflussung）
西班牙信號顯示及自動制動系統

西班牙國家鐵路103型電力動車組（西班牙語：Serie 103 de Renfe）是第一款基於Velaro平台、由西門子自主開發的高速電力動車組型號，因此它在製造商內部又被稱作Velaro E（E代表西班牙）。作為啟動用戶，西班牙國家鐵路共訂購26列8節編組的列車，並定型為103型。它們根據自身的運用範圍及意願，將源自ICE-3列車的技術及內飾作出了進一步調整。其最高運行速度為350公里/小時，並劃分為三艙等級。自2007年以來，列車已在西班牙不同的准軌線路中投入定期運營。

歷史

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一節端部車廂的後視角
運行於馬德里－巴塞隆拿高速鐵路的AVE394次列車

1999年初，為了滿足即將於2004年開通的馬德里－巴塞隆拿高速鐵路的運營需求，西班牙國家鐵路開始了一項名為RENFE 32的高速列車招標工作。西門子以其Velaro列車參與了競標。另外的三個競標者則包括提供Talgo 350列車（德語：RENFE-Baureihe 102）的塔爾高/Adtranz、提供ETR 500列車（德語：FS ETR 500）的安薩爾多百瑞達（現今的日立軌道義大利）以及提供TGV列車的阿爾斯通/CAF[1]。其中阿爾斯通和CAF所組成的聯盟在此提供的是西班牙國鐵100型電力動車組的現代化變體、以及TGV Duplex和AGV等多款版本[2][3]。龐巴迪同樣也遞交了申請，但在西班牙國家鐵路看來，它無法提供合適的產品，並缺乏足夠的高速列車生產經驗[4]。列車的大部分部件應該在西班牙生產。同時製造商應該負責維護保養工作[1]。

2000年中期，四個通過資格預審的競標者被要求在3個月內提交報價。列車的採購數量將在26組至40組之間[4]。但至2000年底，可預見的中標授予程序被延遲[3]。2001年3月24日，西班牙國家鐵路的董事會一致決定，將定單進行拆分：除了委託塔爾高聯盟生產的16組Talgo 350列車外，西門子也獲得了生產16組Velaro列車的訂單[5]。16組Velaro E列車（被稱為Velaro E1，即第一批次[6]）和16組Talgo 350列車的生產合同總值為7.404億歐元[7]，其中3.38億歐元被分攤至塔爾高/龐巴迪（此時已收購了Adtranz）聯盟[2]。

西門子計劃，列車30%的生產工作量將在巴塞羅那附近的科爾內利亞德略夫雷加特進行，而20%則應交由西班牙國家鐵路負責。其餘的生產訂單也力求在西班牙完成[5]，因西門子已在招標的過程中承諾90%的列車會在西班牙生產[8]。但由於西班牙方面在最初缺乏高速列車的生產能力，西門子還計劃在科爾內利亞德略夫雷加特工廠生產牽引電動機和牽引逆變器[9]。而西門子的西班牙區域公司也在競標中擊敗阿爾斯通和CAF，獲得了Valero列車的零部件生產權[8]。

競標獲勝的融資方案也被具體化。除了不同的租賃選項，它們被認為還將參與馬德里－巴塞羅那高速鐵路的運營[8]。16組列車的訂購合同於2001年7月簽署[10]。在2002年10月於馬德里舉行的歐洲鐵路速度（德語：Eurailspeed）會議期間，一個1:1比例的實物模型被展示出來[11]。

2005年12月23日，西班牙國家鐵路宣布，作為總值40億歐元的採購計劃的一部分，它們將額外訂購10組Velaro列車（被稱為Velaro E2[6]）[12]。後續訂購的這10組列車與第一批次基本相同。這項訂單的價值為4.3億歐元，其中包括2.4億歐元的列車費用和1.9億歐元的逾14年維護費用[13]。在此之前，西班牙國家鐵路董事會已於2004年2月下旬及3月上旬簽署了兩項訂購協議。總體而言，當局在這兩個日期共訂購了141組高速列車，其中包括額外30組Talgo 350列車和26組Talgo 250列車（德語：RENFE-Baureihe 130）[14] 。

根據2001年的原合同規定[10]，列車的最後加工需要在西班牙的CAF和阿爾斯通工廠完成[15]。但由於質量問題，零部件的生產被外判給了西門子設於烏丁根（德語：Uerdingen）和布拉格的工廠。八節列車編組中只有兩款車廂（C4及C5型）是在西班牙國家鐵路的巴利亞多利德工廠進行了最後裝配工序及靜態調試[10]。2004年10月，與CAF及阿爾斯通的合同被取消。

首列103型動車組是在2005年6月於西班牙國家鐵路投入動態測試[10]。同年夏天，前兩列動車組被配屬至馬德里拉薩格拉（西班牙語：La Sagra）車輛段[15]。列車的正式出廠儀式是同年7月25日在西門子的烏丁根工廠（德語：Waggonfabrik Uerdingen）舉行[16]。自2005年12月起，列車開始在馬德里－塞維利亞高速鐵路的拉薩格拉至雷阿爾城區間進行軌道實驗[17]。首次試運行則是在2006年8月完成。

在2006年的軌道交通技術展（德語：InnoTrans）期間，一列Velaro E列車的一節端部車廂及兩節中部車廂在柏林展出[18]。

最後一組Velaro E1列車是在2006年11月移交客戶，首列Velaro E2列車則是從2007年7月開始交付。首列動車組本應在2004年便完成交付。但由於交付延期，西門子已為此支付了1,290萬歐元的違約金。隨後，該公司同意根據一項補充協議進一步支付810萬歐元，違約金最高上限則提升至4,800萬歐元（合同總額的12%）[19]。至2007年7月起，26列動車組中已有18列完成交付並可以投入服務。該合同還包括價值逾10億歐元的14年維修及技術服務[20]。

列車的維護工作將在NERTUS完成，這是一家由製造商及西班牙國家鐵路設於拉薩格拉及塞羅內格羅（Cerro Negro）車輛段共同組成的合資公司。至於另一家設於巴塞羅那坎圖尼斯（德語：Can Tunis）編組站、用於高速列車維護的車廠則在2008年底投入服務。在此之前，列車於巴塞羅那曾長期停放在巴塞羅那桑特斯車站（英語：Barcelona Sants railway station）的地下月台。

未來

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為了開展前往法國的高速服務，本來進一步有8至20組的Velaro列車會被採購，但西班牙國家鐵路最終取消了招標程序。原因是財務問題。作為替代方案，西班牙國家鐵路已在2011年2月1日委託阿爾斯通對原有的10組100型動車組進行了相應的技術改造。

運用

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103型動車組的首個定期運用是自2007年6月22日起在東北走廊高速鐵路已完工的部分路段（馬德里至塔拉戈納區間）、以及既有的馬德里－塞維利亞高速鐵路中投入使用[20]。在塔拉戈納至巴塞羅那區間的線路竣工後，兩個批次的103型動車組得以自2008年2月20日起在馬德里至巴塞羅那之間（621公里）開行每小時一班的客運服務[21]。運行全程需時2小時38分。自2007年12月起，列車也開始在已竣工的科爾多瓦－馬拉加高速鐵路（西班牙語：Línea de alta velocidad Córdoba-Málaga）上運營[22]。在基建公司ADIF於2008年2月中旬進行的安全系統測試後，列車獲得了350公里/小時的適航許可證[23]。在投入客運服務之前，列車曾完成了約5萬公里的試運行[24]。

在投入運營的第一年，列車曾在行駛里程超過6萬公里後發生過兩次技術故障，並導致延誤在10分鐘以上[25]。

技術裝備

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列車使用的SF 500 AVE型轉向架在很大程度上與ICE-3列車相同

外觀採用白色基調的Velaro E列車帶有一條較窄的銀色條紋，其下方則為較寬的紫色條紋。第一批次生產的列車還曾依照西班牙國家鐵路舊的配色方案採用藍色條紋。

所有的傳動裝置及輔助設備均與ICE-3列車一樣被安裝在底板下。為了滿足馬德里至巴塞羅那間的旅行時間需求，列車的牽引功率增加為8,800千瓦，最大運行速度也增加至350公里/小時。據西門子介紹，Velaro E因此成為歐洲運行速度最快的量產列車[26]。其在350公里/小時狀態下的外部聲級（德語：Schallpegel）約為95分貝[26]。牽引電動機採用的是與ICE-3列車相同的類型，但為了實現350公里/小時的最高速度，其齒輪傳動比已經過修改[26]。

除了每個動輪配備3個制動閘瓦（德語：Bremsscheibe）外，每副動力轉向架的牽引電動機還可通過無磨損的再生制動獲得反饋動能。此外，列車還有四節車廂補充安裝了電阻制動。它們都被當作後備方案，無法將動能反饋至電網，並且原則上僅在緊急制動（德語：Schnellbremsung）中使用。獨立來自架空電纜的的電能可以實現7,200千瓦的制動功率[15][24][26]。

為了適應西班牙的氣候條件，尤其是從巴塞羅那炎熱的地中海氣候至海拔1200米的寒潮地區[26]，列車作出了多項修改。因此列車必須根據規格在-20℃至+50℃之間正常工作，滿牽引的工作能力也從45℃加強至80℃。空調系統的冷氣設備也實現了大幅度的冗餘[27]，並可在外部溫度達到40℃時將室內溫度保持在25℃；每節車廂的製冷功率提升至37千瓦，制熱功率則提升至27千瓦[26]。製造商確保的可運作性高達50℃；同時火車司機及乘客的空氣循環系統是完全分離的。在車載電路中針對空調進行的修改使其相較於ICE-3列車有了顯著的變化[26]。

此外，列車的消防概念也得到了顯著的進一步開發：它在技術上採用冗餘設計，即便是在完全火災的情況下也應可以提供有限度的緊急運行。列車也符合歐盟的互操作性技術規範（德語：Technische Spezifikationen für die Interoperabilität）。

作為列車保護系統，103型動車組安裝有歐洲列車控制系統級別2（用於馬德里－巴塞羅那高速鐵路）、LZB（德語：Linienzugbeeinflussung）（用於馬德里－塞維利亞高速鐵路）和西班牙信號顯示及自動制動系統（作為備用）。在通信方面，除了於馬德里及巴塞羅那之間使用的GSM-R外，列車於前往塞維利亞的新造線路中還會使用相應的車載無線電（德語：Zugfunk）裝置。每個駕駛室設有5台顯示器，其中包括控制自動列車保護裝置（德語：Zugbeeinflussung）的中央駕駛人機界面[26]。

內飾

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優選車廂內部
經濟車廂內部
設有廁所（右）及行李架（左）的開放車廂前庭，以淺棕色的楓木（德語：Ahornholz）面板裝飾
餐吧車內部

與ICE-3列車相比，103型動車組的內飾設計是完全不同的。因此，入口空間都以淺棕色的楓木（德語：Ahornholz）面板裝飾，並於水平延伸的鍍鉻裝飾交叉。ICE-3列車則與此相反，在入口空間安裝了行李架。

幾乎所有的座椅都是可旋轉設計，它們會在開車前由工作人員調整至列車的行駛方向。所有座椅均配備閱讀燈、音頻系統（4個收音頻道及4個MP3頻道）以及可垂直調節的頭枕（帶蓋布），排座則還設有腳踏板及書報擱網。所有車廂都有一台15英寸的視頻顯示器，它們由車廂獨立控制，並安裝在天花板下方；電影可通過3台DVD播放器進行播放；旅客信息系統則可通過車廂端部的顯示器進行觸摸操作（觸控式螢幕）。相較於ICE列車，Velaro E列車並無設有垃圾分類系統。

103型動車組是開放車廂設計，除了兩端端部車廂的休息室外，列車均不設隔間。所有單元被規劃區分為混合的吸煙車廂和禁煙車廂，但在實際運營中則是全列禁煙。座位編號採用在航空運輸中慣用的升序字母，相應的座椅被分別標識為字母A至D。由於所有座位都需要強制預訂，因此座位上方不設訂座信息牌。

在8節車廂中的404個座席被劃分為三種車廂等級（德語：Wagenklasse）：

  • 會所車廂（Clase Club），為最高等級的艙別，由一節端部車廂（C1型[10]）在駕駛室（德語：Führerstand）後方提供37個座席的開放空間或一個（單獨銷售的）會議室隔間。駕駛室及乘客空間以一扇玻璃幕牆相隔，它可通過電導控制切換為透明或非透明狀態。車廂連接處的區域內有一間車載廚房（德語：Galley）。中央通道的兩側為雙人座及單人座（2+1布局）。座椅均由黑色皮革包裹，並可進行座位深度調節；排座的間距為1,000毫米，台座的的間距為1,980毫米；每個雙人座的座寬則為1,320毫米。排座的頭枕及可摺疊桌板均顯著大於ICE-3列車的一等車廂。每個座位還提供電源插座，台座還有一盞額外的檯燈、車廂連接處也還有檫鞋機服務。此外，列車的服務員將僅對該車廂提供服務[26]。
  • 優選車廂（Clase Preferente）類似於德國鐵路的ICE一等車廂。兩節車廂（C2及C3型[10]）共提供103個2+1布局的座席，其中排座間距為980毫米，台座為1,980毫米；每個雙人座的寬度則為1,320毫米。座椅均由藍黑色的織物包裹，且座位深度不可調節。每個雙人座提供兩個電源插座[26]。
  • 經濟車廂（Clase Turista）共有四節（C5至C8型[10]），它們類似於德國鐵路的二等車廂，共提供242個2+2（休息室為2+1）布局的座席，其中排座間距為920毫米，台座為1,900毫米；每個雙人座的寬度則為1,075毫米。座椅均由綠松色的織物包裹，且座位深度不可調節。端部車廂除了休息室（設於駕駛室後方）外還設有一個工作人員廚房[26]。

在優選車廂及經濟車廂之間還有一節服務車廂（C4型），其內設有列車長辦公席、自助餐廳、吧檯、手推車及行李儲存空間、加熱及冷凍設備、咖啡機、啤酒龍頭設備、及玻璃冷藏櫃[10]。該車廂還有一個行李分發艙門。

4個車載廚房的設備不盡相同，並且基於相應的車廂等級提供從飲料配送（經濟車廂）至送餐到座（會所車廂）服務。例如經濟車廂的廚房僅設有一個冷藏設備，而在會所廚房仍還設有咖啡機、加熱器以及一台洗碗機。自助餐廳的廚房則包含有大部分的設備。為了加強手推車的運用，車廂連接處（德語：Wagenübergang）都被鋪平[26]。

相較於ICE-3列車，103型動車組在除餐車外的每節車廂均設有廁所。除了手紙機外，廁所內還安裝了干手機。

2008年11月6日，Velaro E列車憑藉其內飾設計獲得了「2008年鐵路內飾創新優秀獎（Railway Interiors Innovation and Excellence Award 2008）」，因此成為了同系列產品的年度最佳設計[28]。2008年11月10日至11日，在國際項目管理協會（英語：International Project Management Association）於羅馬舉行的國際會議期間，Velaro E2項目還獲得了「工程卓越獎（Project Excellence）」[29]。

最高紀錄運行

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2006年7月16日，一組Velaro E列車在馬德里－巴塞羅那高速鐵路的瓜達拉哈拉至薩拉戈薩區間達到了403.7公里/小時的最高速度。因此它在沒有耗盡其全部動力儲備的情況下成為了全球速度最快的量產列車，因為這不是一個特定的原型機，而是在未經過改造的條件下達到這一速度。據西門子介紹，列車速度仍有超過420公里/小時的預留空間[30]。

注釋

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  1. ^ 1.0 1.1 （德文）Meldung RENFE-Ausschreibung für Madrid – Barcelona. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 6/2000, ISSN 1421-2811, S. 276.
  2. ^ 2.0 2.1 （德文）Daniel Riechers: Erster Triebkopf für den AVE S-102 ausgeliefert. In: Eisenbahn-Kurier. Nr. 370 (Juli), Freiburg 2003, S. 59–61. ISSN 0170-5288
  3. ^ 3.0 3.1 （英文）Talgo 350 erreicht 300 km/h. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 1/2001, ISSN 1421-2811, S. 22 f.
  4. ^ 4.0 4.1 （德文）Meldung AVE-Ausschreibung. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 8-9/2000, ISSN 1421-2811, S. 372.
  5. ^ 5.0 5.1 （德文）Hochgeschwindigkeitszüge für Spanien. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 5/2001, ISSN 1421-2811, S. 222.
  6. ^ 6.0 6.1 （德文）Großauftrag aus Spanien, 14 Jahre Instandhaltung für den Velaro E. In: tslive. Lokalausgabe. Hrsg. v. Siemens, Braunschweig 2007, Oktober, S.26.
  7. ^ （德文）ICE 3 für Spanien. In: Eurailpress. Hamburg, 26. März 2001.
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 （德文）Meldung ICE 3 für Spanien. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 6/2001, ISSN 1421-2811, S. 272.
  9. ^ （德文）Meldung Siemens Transportation Systems im Aufwind. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 8-9/2001, ISSN 1421-2811, S. 364.
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 （德文）Meldung Erster Hochgeschwindigkeitszug Velaro nach Spanien geliefert. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 10/2005, S. 464–466.
  11. ^ （德文）Siemens präsentiert neue Hochgeschwindigkeitsplattform Velaro. Siemens TS. 2002-10-25 [2009-02-10]. （原始內容存檔於2008-07-25）. 
  12. ^ （德文）Spain's great rail race. railway-technology. 2007-07-30 [2009-02-11]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  13. ^ （德文）Zehn weitere Velaro-HGV-Züge an die RENFE. In: Eisenbahntechnische Rundschau. Bd 53, Nr.5, Hamburg 2004, S.314f. ISSN 0013-2845.
  14. ^ （德文）RENFE vergibt Milliarden-Aufträge für Hochgeschwindigkeitszüge. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 4/2004, ISSN 1421-2811, S. 169.
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 （英文）Europe's FASTEST trains start trials[失效連結]. In: Railway Gazette International. Bd. 161, Nr. 9, London 2005, S. 538. ISSN 0373-5346
  16. ^ （德文）HGV-Zug Velaro E für Spanien. eurailpress. 2005-07-26 [2009-07-09]. （原始內容存檔於2010-03-27）. 
  17. ^ （德文）Meldung Velaro: Streckenerprobung hat begonnen. In: Eisenbahn-Revue International. Heft 2/2006, ISSN 1421-2811, S. 86 f.
  18. ^ （德文）Siemens auf der InnoTrans 2006. In: Eisenbahn-Revue International. Heft 8–9/2006, ISSN 1421-2811, S. 416.
  19. ^ （英文）Civils and signals block speed-up on world's fastest line[失效連結]. In: Railway Gazette International. Bd 161, Nr.4, London 2005, S.179. ISSN 0373-5346
  20. ^ 20.0 20.1 （德文）Weltrekordzug von Siemens startet Passagier-Betrieb in Spanien (PDF). Siemens Mobility. 2007-06-22 [2009-02-11]. （原始內容 (PDF)存檔於2016-03-03）. 
  21. ^ （德文）Siemens hält bei Hochgeschwindigkeitszügen hohes Tempo. Siemens AG. 2008-03-18 [2009-02-11]. （原始內容存檔於2019-08-19）. 
  22. ^ （德文）Mit Vollgas durch Spanien. in: Kölnische Rundschau. Köln 23. Dezember 2007.
  23. ^ （西班牙文）Adif ya está realizando las pruebas para que el AVE entre Madrid y Barcelona circule a 350 km por hora. El Economista. 2008-02-18 [2009-02-11]. （原始內容存檔於2019-06-19）. 
  24. ^ 24.0 24.1 （德文）Ansgar Brockmeyer, Thomas Gerhard, Edzard Lübben, Manfred Reisner, Monika Bayrhof: High-speed trains: from power car to distributed traction. In: European Railway Review. Bd 13, Nr. 3, London 2007, S.67–79. ISSN 1351-1599
  25. ^ （德文）Martin Steuger: Velaro – kundenorientierte Weiterentwicklung eines Hochgeschwindigkeitszuges. In: Zevrail, Jahrgang 133, Heft 10, Oktober 2009, S. 414–425
  26. ^ 26.00 26.01 26.02 26.03 26.04 26.05 26.06 26.07 26.08 26.09 26.10 26.11 （德文）Helmut Rieger, Herbert Landwehr, Jens Cuylen: Der neue Hochgeschwindigkeitszug AVE S 103. In: ZEVrail, Glasers Annalen. Bd 126, Nr. 10, Berlin 2002, S.428–441. ISSN 1618-8330
  27. ^ （德文）Wie im Flug vergeht die Zeit （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. Frankfurt 1. August 2008.
  28. ^ （英文）Siemens wins "Design of the Year" Award at Railway Interiors Innovation 2008. Railway Insider. 2008-11-10 [2009-02-11]. （原始內容存檔於2014-03-19）. 
  29. ^ （英文）Gewinner des Award für Project Excellence in Rom 2008. International Project Management Association - IPMA. [2009-02-11]. （原始內容存檔於2008-12-14）. 
  30. ^ （德文）Spaniens Rekordzug Velaro. Focus online. 2007-03-29 [2009-02-11]. 

外部連結

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