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CRH380A(统型) - 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 / Aiklld2364

CRH380A(统型)

2013年10月01日问世 共279列

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动车组列车
CRH380A系列
CRH380A(统型)

统型CRH380A型动车组,是2013年新购置动车组中,根据中国铁路总公司的要求采用根据运营经验和乘客乘坐需求,在各型动车组技术平台上,对列车的车型、定员、旅客服务设施、司机操作设施、列车的主要性能进行统一而设计出来的动车组的设计而衍生出统型CRH380A,开发代号E27,与之前的CRH380A型动车组有诸多不同。

技术方面,统型新增的撒砂装置能自动检测轮轨面的黏着系数,从而向轨道撒砂,增加轮对踏面和钢轨间的摩擦力,提高动车组的制动可靠性。增加弹簧储能式停放制动,其中01、08车安装在轴盘,03、07车安装在轮盘,能够在较大坡度的线路运行,满足满载20‰或空载30‰坡度下长期停放要求并有1.2倍的冗余。转向架一系改用分体式轴箱,增加转向架失稳检测,当横向加速度过大时会自动进行减速。将司机室前窗安装结构由压板安装式改为了整体框架安装式,提升司机室前窗的维修便利,实现快速更换的要求,同时增加司机室安全窗。高压系统采用半刚性终端及车间跳线,实现车间高压连接和快速解编。不过缺点也是显而易见:检修强度大,需要清洗绝缘子;高压线裸露容易触发接地故障,高压拓扑结构需要增加高隔防止母线接地故障。设置熔断式及实时轴温监测系统,实时监测轴箱温度,并在异常时熔断;设置牵引电机温度监测,实时监测牵引电动机温度并在异常时报警。

车内布局与设施方面,CRH380A统型动车组每节车厢两端和过道上都安装有摄像头,不仅为旅客寻找遗失物品、记录突发情况等出行提供依据,还为机械师分析动车组故障提供方便。对4号车厢的无障碍卫生间进行了改造,增加部分空间作为高铁行包存储箱,既不影响残障乘客顺畅通行,又能提高动车组的利用率。新增餐车厨房冷藏箱,为工作人员提供冷藏储备。

统型CRH380A设有带商务座的一等座车(ZYS)1辆、带商务座的二等座车(ZES)1辆、二等座车(ZE)5辆和带酒吧的二等座车(ZEC)1辆,其中一等座采用2+2方式布置,二等座为2+3布置,商务座为1+2布置。列车商务座定员10人,一等座定员28人,二等座定员518人,全列定员556人,增加蹲便器,除餐车不设置卫生间外,01车设置座便器,08车设置蹲便器,其余车厢均同时设置座便器和蹲便器。

招标信息

2013年08月10日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标40组(2641-2680)。

2013年11月11日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标60组(2681-2740)。

2014年08月22日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标91组(2741-2834)。

2014年10月11日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标5组(2835-2839)。

2015年06月12日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标4组(2845-2848,大秦铁路公司)。

2015年07月15日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标69组(2840-2844、2849-2912)。

2016年04月25日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标5组(2921-2925,大秦铁路公司)。

2017年03月27日招标时速350 km/h高速动车组,四方中标5组(2931-2935,大秦铁路公司)。

图 / Aiklld2364
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。

与非统型相同,短编组列车采用6M2T的编组方式,使用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

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
385 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/YJ92B2
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
公务版
8
全列编组

480
全列定员
1
Tc
ZYS 28+5
2
M
ZE 85
3
M
SW 21
4
Mp
ZE 75
5
M
ZEC 63
6
Mp
ZE 85
7
M
ZE 85
8
Tc
ZYS 28+5
席位及数量
31
商务座
china-emu.cn
56
一等座
china-emu.cn
393
二等座
china-emu.cn
厂商及批次
中车青岛四方机车车辆股份有限公司
1列 2796

标准版
8
全列编组

556
全列定员
1
Tc
ZYS 28+5
2
M
ZE 85
3
M
ZE 85
4
Mp
ZE 75
5
M
ZEC 63
6
Mp
ZE 85
7
M
ZE 85
8
Tc
ZES 40+5
席位及数量
10
商务座
china-emu.cn
28
一等座
china-emu.cn
518
二等座
china-emu.cn
(统型)
厂商及批次
278列 2641~2807、2809~2817、2819~2827、2829~2912、2921~2925、2931~2935
首批2014年01月投运
坐席间距示意
图 / 站长
一等座(身高1.78m)
图 / 站长
一等座(身高1.78m)
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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