CRH380A
EMU Train was born in September 2010, belongs to the CRH380A series, 6M2T in marshalling, the hole length is 203 m, has a maximum design speed of 380 km/h, and 416.6 km/h in the experiment
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。
CRH380A采用低阻力流线头型,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,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。使用DSA350型高速受电弓,受电弓两侧加装了挡板,而低阻力新头型的使用亦减少超过5%的气动噪音列车,且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运行时的噪音相当。
CRH380系列动车组牵引电机均采用架悬式悬挂方式。CRH380A(L)动车组牵引电机(YJ92B/YQ-365)采用刚性架悬式,是将电机上部卡槽与构架电机吊座卡条刚性配合安装,通过螺栓分别将电机上部和下部与构架连接。其特点是电机和构架刚性连接为一体,不存在任何方向的相对位移。这种悬挂方式结构简单、安装方便,但是电机振动直接作用在构架上,对车辆运行性能有影响。通过振动模态系统匹配,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型动车组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 s,气压变化值小于200帕/秒。
CRH380A型动车组使用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,空气弹簧跨距均为2460mm,轴箱和转臂一体加工成型,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,端部车的二系悬挂采用半主动横向减振器。SWMB-400/SWTB-400的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。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。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和MJA280-4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。
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型动车组运行速度为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。CRH380A的每个无动力轴有两个轴盘和两个轮盘制动组成,CRH2和非统型CRH380A的转向架没有停放制动功能,长时间停车需要使用铁鞋,使列车无法在坡度较大的线路运行和停站。
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%。
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,通过牵引系统略微“超频”,使单电机功率达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。
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。
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。
Existing problems and deficiencies
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。