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CRH380A - 动车组列车 - 记录高速动车组列车及城市轨道交通列车发展历程 —— 慧伊创新科技(北京)有限公司
图 / DF4B-2274

CRH380A

2010年09月01日问世 共40列

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动车组列车
CRH380A系列
CRH380A

2008年02月26日,中华人民共和国科技部与原铁道部共同签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》,计划中明确了重点实现的目标:一是在引进技术消化吸收和再创新已取得阶段性重大成果的基础上,进一步加大自主创新力度,突破关键技术,集成创新成果,研制新一代时速350公里及以上高速列车,为京沪高速铁路提供强有力的装备保障;二是建立并完善具有自主知识产权、国际竞争力强的时速350公里及以上中国高速铁路技术体系,加快实现引领世界高速铁路技术发展的目标。青岛四方机车车辆股份有限公司以CRH2C二阶段为基础,研制新一代时速350公里级别高速动车组,当时研制项目名称为CRH3-350。

2008年,原青岛四方新一代高速动车组研制项目更名为CRH2-350,因车辆的设计标也得到提高,最高时速由时速350 km/h提高至380 km/h,故项目名称亦变更为CRH2-380。

发展历程

2009年6月,原铁道部向国内动车组制造企业招标采购共320列时速350 km/h的高速动车组,原中国南车青岛四方为中标厂商之一。由于CRH2C型动车组(第一阶段)是在250 km/h的CRH2A型动车组基础上加大牵引功率,仅满足目前最高运营速度320 km/h的要求,难以满足京沪高速铁路最高运营速度380 km/h的营运要求,因此需要在CRH2C型动车组(第一阶段)的基础上全面提升列车整体性能,对动车组的牵引系统、空气动力外形作出了较大的改变。

新一代高速动车组在之后的CRH2C型动车组(第二阶段)的基础上进行研发,以达到持续运营时速为350 km/h,最高运营时速为380 km/h,最高试验时速400 km/h以上的要求。

2009年09月28日,武汉铁路局与青岛四方在北京签署了140列时速350 km/h速度级动车组采购合同,包括100列16节长编组,及40列8节短编组的高速动车组订单,合同总金额约值450亿元人民币。

为了预先获得CRH2-380型动车组新头型的空气动力效能和实车试验数据,原铁道部于2009年决定将CRH2-150C作为CRH2-380的试验实体样车,改为使用下一代的新头型。

2010年04月底,车身仅标示为“试验车CRH380A”的新头型CRH2C第二阶段动车组下线,并在5月起开始在郑西客运专线试验。

2010年09月,根据原铁道部下发的《关于新一代高速动车组型号、车号及坐席号的通知》,青岛四方的CRH2-380型动车组定型为CRH380A系列,其中短编组动车为CRH380A,而长编组动车为CRH380AL。

2010年09月01日,CRH380A-6001~CRH380A-6010相继下线并开始配属上海铁路局,及进入沪宁城际高速铁路和沪杭客运专线进行高速试验。

2010年09月28日,CRH380A在沪杭客运专线进行高速试验,并先后两次刷新“中国铁路第一速”,并刷新了世界上“正常营运编组列车最高试验速度”,当日上午10时40分,由上海虹桥开往杭州方向的CRH380A-6001列车(车次G55001)的试运行时速达到413.7 km/h。不到一小时后的11时37分,由杭州折返到上海虹桥试运行(车次G55002)途中,最高时速达到416.6 km/h。

2010年09月30日、10月01日、10月07日三天,为应对十一黄金周期间来往南京和上海的往返客流,上海铁路局安排CRH380A首次载客运营,在沪宁城际高速铁路担当临时高速动车组旅客列车任务,为此车型第一次载客运营。

2010年10月26日起,CRH380A正式在沪杭客运专线投入服务。

2010年12月03日起,CRH380A开始在武广客运专线投入运营。

2011年03月08日起,由于2011博鳌亚洲论坛的举行,2组CRH380A开始在海南东环铁路运行。

2015年03月14日,青藏铁路公司从西安铁路局临时抽调2列CRH380A动车组列车试跑兰新高铁,最高速度394km/h,证明了CRH380A动车组在高原运行的能力。

编号调整

2014年07月01日,根据《铁总运(2014)150号》文件,所有CRH动车组的编号均作出了调整,青岛四方生产的CRH380A系列动车组重新分配号段,受此影响,CRH380A系列动车组的编号方式发生变化:原编号为CRH380A-6001~CRH380A-6040改为CRH380A-2501~CRH380A-2540;原编号为CRH380A-6141~CRH380A-6196改为CRH380A-2641~CRH380A-2696,此后,青岛四方生产的CRH380A系列动车组均依照新规定之格式安排编号。

技术特征

短编组列车采用6M2T的编组方式,使用南车时代CI11牵引变流器,TBQ34-3855/25A或ATM9D型牵引变压器,YQ365或YJ92B2型牵引电机,额定功率为365 kW,整车牵引功率为8760 kW,实际运行时允许单电机功率达400 kW,总功率达到9600 kW,能够使列车在时速350 km/h时剩余加速度满足0.05 m/s²的需求,实现405 s、25.5 km达速350 km/h,但在380 km/h时仅有0.01 m/s²剩余加速度,同时由于牵引系统超过额定功率,列车无法长时间高负荷运行,在坡道、逆风等情况下也难以维持350 km/h以上运行

图 / CRH380A-6059L
外观

动力学

青岛四方共设计了20种列车新头型方案,经过进行了气动阻力、气动升力、侧向力、隧道效应等大量的空气动力学的仿真计算,并通过三维流场数值仿真分析和多目标优化,进行了17项、75次仿真计算,确定了5种备选头型。继而又对备选方案制作1:8模型,分别进行了19个角度、8种风速的风洞气动力学实验和3种风速、4种编组的风洞噪声试验,对择优选出的方案进行了样车试制,完成了22项试验验证,经大量的比对、计算、试验之后,最终确定了新一代高速列车的头型方案,使用DSA350型高速受电弓,受电弓两侧加装了挡板,采用低阻力流线头型,实际运行时新头型的阻力系数小于0.13,尾车升力系数小于0.08,而低阻力新头型的使用亦减少超过5%的气动噪音,同时列车采用各种新型噪音吸收和阻隔技术材料,在时速350 km/h的情况下车厢内噪声保持67至69分贝,与CRH2A型动车组以250 km/h运行时的情况相若。振动模态系统匹配,优化了转向架设计参数并改善车厢内部结构,以配合动车组车体的自然震动频率,有效抑制列车在高速运行时的车体结构性共振,同时提高了乘坐舒适度。由于列车运行时速提高到380 km/h,为满足两列动车同时双向通过隧道的气密需要,CRH380A进一步提升了气密性,车厢采用差压控制模式的全密封加压,车厢内压力从4000帕下降到1000帕实际大于180秒,气压变化值小于200帕/秒。

牵引系统

CRH380A系列共有4种牵引变流器,分别为时代TGA10A/TGA10E以及永电捷通CII-HHR1420C/CII-HHR1420F,TGA10A/TGA10E功率模块为IPM,散热结构为热管结构,CII-HHR1420C/CII-HHR1420F功率模块为IGBT,散热器为住友沸腾式结构。额定输入电流AC 1658V,额定电流1006A,额定输出电流520A,牵引变压器为TBQ34-3855/25A或ATM9D。

YJ92B/YQ-365牵引电机定子为叠片式无机壳焊接结构,这种结构能有效地利用动车运行时的空气流动,对减轻电机质量和改善电机散热条件有比较突出的优势,具有体积小、重量轻和散热冷却效果好等特点。不足之处是在电机整个寿命周期内,部件损伤后的更换检修成本较高。为降低牵引系统转差控制精度的难度,对YJ92B/YQ-365牵引电机便于进行系统控制及减小轮对之间的负荷分配不均匀,而沿袭了较大转差率的设计理念,导条材质采用了高电阻率的铜合金和铝材。

由于列车牵引动力、结构质量、减噪水平的提高,车辆重量相应增加,但轴重仍维持在15吨的水平。当CRH380A动车组维持380 km/h的旅行速度时,平均每位旅客的每百千米能量消耗小于5.2千瓦小时;高效率再生制动,再生能量回馈电网效率达到90%。

转向架

CRH380A系列动车组使用SWMB-400/SWTB-400型无摇枕转向架,由CRH2C二阶段使用的SWMB-350/SWTB-350改良而来,两者相比,新的转向架增加了抗侧滚扭杆,带两组抗蛇行减震器,加强了二系悬挂空气弹簧柔度,提高了转向架的稳定性和减震效果,满足转向架临界失稳速度达550 km/h的指标要求,中国与欧盟的列车脱轨系数安全标准是小于或等于0.8,实验结果表示,当CRH380A动车组运行速度为386.3 km/h,其最大脱轨系数为0.34,而CRH2A型动车组以250 km/h运行时最大脱轨系数为0.72。空气弹簧跨距均为2460mm,空气弹簧有效直径520 mm,轴箱和转臂一体加工成型,转向架增加了抗侧滚扭杆,端部车的二系悬挂采用半主动横向减振器。二系悬挂由空气弹簧、两个横向减振器、抗侧滚扭杆、每侧两个抗蛇行减振器、横向止挡和中央牵引杆构成,没有设置纵向减振器,由于空气弹簧采用带固定节流装置的结构,能够实现纵向减震器的功能,抗侧滚扭杆与SWMB/TB-350的布局类似,牵引电机采用刚性架悬。转向架的结构和焊接工艺容易造成焊接位置应力过于集中,导致坑疲劳性能弱。动车转向架质量7.328 t,拖车转向架质量6.52(中部不带清扫装置)/6.57 t(端部带清扫装置),使用Lma踏面,采用小刚度的轴箱定位,以及小节点刚度、阻尼大的抗蛇行减振器,其中一系横向定位刚度为5.5 kN/mm,纵向为13 kN/mm,抗蛇行减振器的节点刚度为8.85 kN/mm,实现550 km/h的转向架临界失稳速度,但会使踏面磨耗范围较小但深度较大,对轮对的寿命有一定的负面影响。

存在的问题和不足

CRH380A系列继承了CRH2系列诸多特征,同时很多缺点仍然存在,因CRH380A系列动力车多,且依然使用的是极其落后的ARCNET网络标准,监测列车运行状态的传感器数量不足,需要人工查找问题,检修十分困难,需要频繁人工检查,同时由于过度追求轻量化而导致车体结构强度严重不足,致使CRH380A系列早期修程较短,无法胜任较长交路运营,维护成本极高,是CRH380中成本最高的系列,后期更换部分配件后修程逐渐增长,部分运行条件较好的交路一级修里程已由早期的4000+400km/24h延长至6000+600km/48h,部分交路仍执行4000km/24h。另外,该车车内通风设施设计不合理,新风与废气容易串流,车内回风口设置于地面座椅下方,同时没有防护措施,车内尤其是卫生间内的污水或者污物有进入通风系统的概率,一旦进入就会发酵变质产生异味,且整个结构不利于清洁。

CRH2系列列车网络落后,不仅列车检修维护困难,而且包括后续的CRH380A、CRH2-NG以及早期的CRH6A,需要使用(日本进口的寿命约为5年的内置不可充电且无法更换电池的)有源NFC卡片写入包括列车车次数据、广播信息以及显示屏内容的列车运行数据,卡片寿命到期后需要更换,且部分列车因年代久远,相关车载装置也存在问题,导致列车无法更换车次信息,部分列车只能长期固定交路,限制了列车运行范围。另外该系统与列车网络深度绑定,通信协议落后,且使用非标准光纤传输,更换系统较为困难,暂无法升级更新。过分相时辅助变流器断电,空调、换气系统和空压机等会停止工作,重新启动时会发出额外的噪音。

备用制动也采用电制动(DC100V),当受电弓无法取电且蓄电池无电的情况下无法缓解制动,只能使用同型号同批次列车以固定方向救援(00车-01车),当使用不同型号动车组或机车救援时,只能全列手动缓解,限速5 km/h。

非统型及长编组一、二阶段无停放制动,无法在坡度较大的线路运行。车门不具有防夹功能,虽然能够保证车门未妥善关闭时无法运行,但是车门夹物后无法自动打开,需要人工切断车门气路才能处置。

内饰及旅客界面
主要技术参数
速度
380 km/h
设计速度
310 km/h
运营速度
416.6 km/h
最高实验速度
外观
203 m
全长
3380 mm
宽度
3700 mm
车体高度
26500 mm
头车长度
26250 mm
头车车钩中心距
24500 mm
中间车车体长度
25000 mm
中间车车钩中心距
1000 mm
车钩中心高度
1000 mm
中间车钩高度
动力
6M2T
编组
9600 kw
装机功率 400×24
9120 kw
轮周牵引功率
YQ-365/YJ92B
电机型号
365 kw
额定功率
400 kw
最大功率
转向架
SWMB-400/SWTB-400
转向架型号
15 t
最大轴重
17500 mm
转向架中心距
2500 mm
转向架轴距
860 mm
新轮轮径(动/拖车)
LMA
踏面类型
停放制动
供电
SSS400+
受电弓型号
22.5 ~ 29 kV
正常运行网压
4516 / 7016 mm
落弓/最大高度
4816 ~ 6916 mm
受电弓工作高度
100 V
蓄电池电压
AC400V
外接电源电压
性能
-25~40
工作温度
1.4km/h/s
标定起动加速度(非实际运用情况)
150 m
通过最小曲线半径
180 + 10 + 180 m
通过最小S型曲线半径
控制
ARCNET
列车网络
CTCS3-300S/T/H
列控系统
编组和席位
8
全列编组

480
全列定员
1
Tc
ZET 40+6
2
M
ZE 85
3
M
ZYT 38+6
4
Mp
ZY 51
5
M
ZEC 38+(14)
6
Mp
ZE 85
7
M
ZE 85
8
Tc
ZET 40+6
席位及数量
12
特等座
china-emu.cn
6
包厢特等座
china-emu.cn
89
一等座
china-emu.cn
373
二等座
china-emu.cn
14
独立餐座
(不售票)
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厂商及批次
中车青岛四方机车车辆股份有限公司
40列 2501~2540
首批2010年09月投运
其中2538、2540为公务车
早期坐席,现已不存在 2538
8
全列编组

429
全列定员
1
Tc
ZET 35+6
2
M
ZE 85
3
M
ZYT 11+3
4
Mp
ZYT 34+6
5
M
ZEC 38+(14)
6
Mp
ZE 85
7
M
ZE 85
8
Tc
ZET 35+6
席位及数量
12
特等座
china-emu.cn
9
包厢特等座
china-emu.cn
34
一等座
china-emu.cn
363
二等座
china-emu.cn
14
独立餐座
(不售票)
china-emu.cn
11
折叠座
或纵向座
china-emu.cn
早期坐席,现已不存在 2540
8
全列编组

469
全列定员
1
Tc
ZET 40+6
2
M
ZE 85
3
M
ZYT 38+6
4
Mp
ZYT 34+6
5
M
ZEC 38+(14)
6
Mp
ZE 85
7
M
ZE 85
8
Tc
ZET 40+6
席位及数量
12
特等座
china-emu.cn
12
包厢特等座
china-emu.cn
72
一等座
china-emu.cn
373
二等座
china-emu.cn
14
独立餐座
(不售票)
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坐席间距示意
图 / 站长
一等座(身高1.78m)
示意图为自动生成,仅供参考。
* M:动车;Mc:动车,控制车;Mp:动车带受电弓;T:拖车;Tc:拖车,控制车;Tp:拖车带受电弓
* ZE:二等座车;ZY:一等座车;ZS:商务座车;ZET:二等/特等座车;ZES:二等/商务座车;ZYT:一等/特等座车;ZYS:一等/商务座车;ZEC:二等座车/餐车;WR:软卧车;WE:二等卧车;WY:一等卧车;WG:高级软卧车;WRC:软卧车/餐车;CA:餐车
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