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CRH380AN - 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 / 土豆有可爱的小狼牙

CRH380AN

2015年07月问世 共1列

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动车组列车
CRH380A系列
CRH380AN
技术水平
分数可能随着新车型的加入而发生变化。

CRH380AN是我国首列采用永磁电机牵引的高速动车组列车。历时11年,累计1000万次试验,积累150G数据,耗资1亿元,中国中车旗下株洲电力机车研究所有限公司攻克了第三代轨道交通牵引技术,即永磁同步电机牵引系统,掌握完全自主知识产权,用于时速500公里高速动车组的电机功率高达690 kW,且始终是高速运行状态,对牵引系统的稳定性、可靠性等各方面都提出了极大的挑战,这也将成为中国高铁制胜市场的一大战略利器。

发展历程

2013年12月,株洲所成功开发出可用于时速500公里高铁动车的电机。

2014年10月,在青岛四方股份公司成功装车考核。

2015年07月,CRH380A-2820新一代永磁电机装车投入试验(后改名为CRH380A-0206)。

2015年10月,搭载着中车株洲电机公司研发的TQ-600永磁同步牵引电机的中国首列“永磁高速动车组”,近日通过了整车首轮线路运行试验考核,最高运行速度达到385 km/h。

截至2018年05月26日,动车组完成运用考核总里程为305612 km。最高速度级考核里程171130 km,高速比例56%;重车(模拟载客工况)考核里程251335 km,重车比例82%。样车运用考核基本满足运用考核大纲要求,同时对车辆部件进行分解检查,部件状态良好。

2019年02月12日,搭载永磁电机的CRH380A定名为CRH380AN,国家铁路局颁发设计许可证。

2020年01月18日,CRH380AN-0206配属中国铁路成都局集团。

2020年01月22日,首次投入商业运营。

图 / 秦浩博
外观

技术特征

由于永磁电机的启动力矩大,结合整车要求,因此牵引特性曲线的恒力矩区牵引力设置为 270.7 kN,第一阶段恒功区功率为 600 kW,第二阶段恒功区功率为 635 kW,可确保动车组在平直道的最高速度可达385 km/h。整车设置 2 个动力单元,每个动力单元配置1 台牵引变压器、2 台牵引变流器和 8 台永磁同步牵引电机。启动牵引力为270 kN,启动转矩为3100 N·m,0~121 km/h为恒力区,121~280 km/h以后为恒功区,功率为 600 kW,速度296 km/h以上最大可发挥至635 kW。永磁电机具有高效节能、高功率密度、大扭矩、高可靠性、低噪声等优点,该电机问世时异步电机的功率密度在0.76~0.85 kW/kg,永磁电机的功率密度为1.02 kW/kg,提升率为18%~35%。

CRH380A以350 km/h匀速运行,需要约7000 kW的功率,普通电机需要输入7447 kW的电功率才能发出7000 kW的机械功率(效率94%),永磁电机只需7143 kW即可(效率98%),这就省出了304 kW的功率,能够节约相应的电能。与现有CRH380A高速动车组的YQ-365异步牵引电机相比,TQ-600永磁同步牵引电机的重量减轻了35%,而效率将提升3%以上,节能10%以上。以一列8编组高铁列车每天往返一次京沪高速线计算,一年可节电100多万 kW时。

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。

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。

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
350 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
415 t
整备质量
44.48 t
额定载重
动力
4M4T
编组
11040 kw
装机功率 690×16
10000 kw
轮周牵引功率
TQ600/JD188
电机型号
600 kw
额定功率
690 kw
最大功率
转向架
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
1.836km/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
列控系统
编组和席位
8
全列编组

556
全列定员
1
Tc
动力单元1
 
ZYS 28+5
2
M
牵引变流器
ZE 85
3
T
牵引变压器
ZE 85
4
Mp
牵引变流器
ZE 75
5
Mp
动力单元2
牵引变流器
ZEC 63
6
T
牵引变压器
ZE 85
7
M
牵引变流器
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
厂商及批次
中车青岛四方机车车辆股份有限公司
1列 0206
2015年07月出厂 2020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
二等座(身高1.78m)
同系列或相关车型

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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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