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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月问世 共279列

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动车组列车
CRH380A系列
CRH380A(统型)
技术水平
分数可能随着新车型的加入而发生变化。

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。

除2796外,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)。

注:2796早期为公务车,坐席和统型CRH380A不同,同时配备LKJ2000。
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。

延寿

中国拥有全球最大、最复杂的轨道交通运营网络,积累了海量的车辆运行数据,通过这些数据能够精准预测材料退化情况和零部件剩余寿命,在保证绝对安全的前提下充分利用零部件寿命。同时中国在新材料、增材制造、智能传感和预测性维护等领域的技术突破也为高效、精准的延寿改造提供可靠工具。中车四方在高级修中逐步对CRH2、CRH380A系列进行延寿改造,包括车体补强、防腐处理以及各类设备更新等。通过对早期部件更新,车体结构加强,CRH2、CRH380A型动车组的高级修周期根据运用条件最长可已延长至125万公里。实际运行数据表明,通过采取一系列加强措施,进入设计寿命中后期阶段的CRH2系列动车组未表现出耗损故障和难以修复的故障,故障率总体保持稳定,加之已经非常成熟的零部件供应体系和充足的熟练维保人员,具备继续服役的条件,理论上可服役至30年甚至更久。

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

内容来自公开渠道,仅供参考,如需学术研究请参阅相关论文。
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
407.8 t
整备质量
44.48 t
额定载重
动力
6M2T
编组
9600 kw
装机功率 400×24
9360 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
20‰
停放制动
供电
DSA380/SSS400+/TSG19A
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
标准版
8
全列编组

556
全列定员
1
Tc
动力单元1
辅助变流器
ZYS 28+5
2
M
牵引变压器/牵引变流器
ZE 85
3
M
牵引变流器
ZE 85
4
Mp
动力单元2
牵引变压器/牵引变流器
ZE 75
5
M
牵引变流器
ZEC 63
6
Mp
动力单元3
牵引变压器/牵引变流器
ZE 85
7
M
牵引变流器
ZE 85
8
Tc
辅助变流器
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
中车青岛四方机车车辆股份有限公司
278列 2641~2807、2809~2817、2819~2827、2829~2912、2921~2925、2931~2935
首批2014年01月投运
公务版
8
全列编组

480
全列定员
1
Tc
动力单元1
辅助变流器
ZYS 28+5
2
M
牵引变压器/牵引变流器
ZE 85
3
M
牵引变流器
SW 21
4
Mp
动力单元2
牵引变压器/牵引变流器
ZE 75
5
M
牵引变流器
ZEC 63
6
Mp
动力单元3
牵引变压器/牵引变流器
ZE 85
7
M
牵引变流器
ZE 85
8
Tc
辅助变流器
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
1列 2796

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
二等座(身高1.78m)
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主要参考文献

其他相关文献

* 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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