長白山號電力動車組

DJF3 “長白山號” 電力動車組是中華人民共和國鐵路的動力分散式電力動車組車型之一，亦是和諧號電力動車組投入服務前，最後一款中國動車組，由中國北車集團長春軌道客車股份有限公司於 2003 年研製成功，列車設計最高運營速度為 210 公里 / 小時，最高試驗速度達到 254.5 公里 / 小時，列車全套牽引及控制系統、機械驅動系統均由龐巴迪公司提供。

發展歷史

1.1 背景

1999 年，為了配合廣深城際列車的 “小編組、高密度、高速度” 的公交化營運模式，廣深鐵路股份有限公司與廣州中車鐵路機車車輛銷售租賃有限公司決定以租賃方式引進國產高速列車，經過考察後選定了與株洲電力機車廠和長春客車廠合作，開發研製八組動力集中方式的交流傳動電力動車組，研製成功後再由廣州中車公司透過融資買斷，並租賃給廣深鐵路股份有限公司使用。2000 年 9 月，首列被命名為 “藍箭” 的 DJJ1 型電力動車組落成，並於 2001 年 1 月起正式在廣深鐵路投入商業運營，最高執行速度為 200 公里 / 小時，從廣州東站至深圳站間的直達執行時間僅為 60 分鐘。

基於 “藍箭” 列車的融資合作經驗，廣深鐵路股份有限公司、廣州中車公司和長春客車廠於 2001 年 1 月再次以相同的租賃方式，簽訂了購置二列動力分散方式的交流傳動高速電力動車組。

1.2 研製

新型高速電力動車組採用動力分散方式，以 “兩動一拖” 組成一個基本動力單元，每組列車以三個單元固定編組執行，共有 6 輛動車和 3 輛拖車（6M3T），均為軟座車。列車設計最高運營速度為 210 公里 / 小時，設計最高試驗速度為 250 公里 / 小時以上，採用輕量化鼓形斷面鋁合金車體、無搖枕空氣彈簧轉向架，列車全套牽引及控制系統、機械驅動系統均由龐巴迪公司提供，其交流傳動系統是以 Adtranz 公司（2001 年被龐巴迪公司收購）為瑞典提供的 “Regina” 電力動車組為基礎，採用交 — 直 — 交流電傳動、水冷 IGBT 牽引變流器和 “MITRAC” 微機網路控制系統。

2001 年內，長春軌道客車股份有限公司完成了電力動車組的施工設計，並與龐巴迪公司簽訂了牽引系統裝置採購合同。2002 年，列車開始進入試製階段。2003 年 5 月，長客股份公司與吉林大學聯手研製了 200 噸板材數控成形裝置，使用無模多點成形系統生產出 44 種成形難度較大的列車流線形車頭蒙皮覆蓋件，節省了模具費用和開發週期，並解決了 4 毫米厚度鋁合金板曲面成形的工藝難題。2003 年 8 月 3 日，中華人民共和國國務院總理溫家寶在吉林省考察工作，期間並前往長客股份公司視察，觀看了正在組裝的高速電力動車組。2003 年 10 月，兩列電力動車組在長客股份公司完成組裝和除錯。

1.3 試驗

2004 年 3 月，新型高速電力動車組通過了鐵道部組織的設計及技術鑑定，准予透過試驗後作為 200 公里 / 小時技術等級的高速列車上線執行；同時，時任中國鐵道部部長劉志軍將新車命名為 “長白山號”。2004 年 7 月，中國鐵道部批覆了《“長白山” 號動力分散動車組試驗大綱》；同年 7 月至 8 月，“長白山號” 電力動車組在中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地進行型式試驗，包括牽引、制動、弓網受流、動力學、功率因數和諧波、噪音、稱重等試驗專案。2004 年 9 月至 10 月，“長白山號” 列車先後在沈大鐵路和秦沈客運專線上進行正線執行試驗，期間在秦沈客運專線的動力學實驗中最高試驗速度達到 254.5 公里 / 小時。

2005 年 4 月，為配合準備中國鐵路第六次大提速的需要，“長白山號” 列車參與了在京秦鐵路豐潤至玉田區段進行的 “京秦線提速 200 公里 / 小時列車交會綜合試驗”，以研究時速 200 公里的高速列車與時速 120 公里 / 小時的貨物列車在正線區間交會的安全性。2005 年 5 月至 6 月，“長白山號” 列車前往重慶市境內的遂渝鐵路，參與鐵道部組織的 “遂渝線 200 公里 / 小時提速綜合試驗”，試驗區段為合川至北碚北站，主要為研究時速 200 公里的高速列車對地面線路和橋樑裝置的影響、單線隧道的空氣動力學效能、弓網受流效能、制動效能等，期間最高試驗速度達到 224 公里 / 小時。

1.4 運用

2006 年底，「長白山號」電力動車組交付瀋陽鐵路局瀋陽車輛段使用，並於 2007 年 1 月 2 日開始就在瀋陽和大連兩地間進行試執行，列車的日常維護和整備在瀋陽皇姑屯動車所內進行。2007 年 2 月 10 日起，“長白山號” 列車正式在沈大鐵路投入運營，擔當執行瀋陽北至大連的特快旅客列車，每天開行兩對，車次為 T461/462/465/466 次，最高執行速度為 160 公里 / 小時，全程執行時間最快為 3 小時 28 分，比原來大連和瀋陽間最快的 “遼東半島號” 列車快了超過半小時。2007 年 4 月 18 日，中國鐵路實行第六次大提速後，大連和瀋陽間的城際特快列車達到了 5 對，其中 “長白山號” 列車擔當 T539/540、T541/542、T543/544、T545/546 次四對特快列車。2007 年 6 月 10 日起，其中一列 “長白山號” 列車因故暫時停運，T539/540、T543/544 次列車停運。2008 年春運期間，瀋陽鐵路局使用一組備用的 “長白山號” 電力動車組擔當瀋陽北至大連間的 T539/540 次臨時旅客列車。

2008 年 8 月底，“長白山號” 2 號列車出現故障後，由 1 號列車頂替上線執行。2008 年 9 月 12 日中午，“長白山號” 1 號車擔當由大連開往瀋陽北站的 T541 次列車，列車透過瓦房店站不久後，在沈大線 K173+500M 處因故障突然臨時停車並請求救援，經過一個多小時後，負責救援的韶山 4 型 6072 號電力機車到達事發地點，救援機車牽引 “長白山號” 列車起動後不久，由於 5 號車廂的制動機無法緩解並抱閘執行，導致車廂內瀰漫著一片煙霧；下午 3 時 20 分，“長白山號” 列車被牽引至最接近的許家屯站。但因列車嚴重晚點，而鐵路方面又沒有為旅客給出明確的解決方案，旅客情緒鼓躁甚至堵塞鐵路；下午 4 時 30 分，臥軌的旅客將後續由大連開往瀋陽的 “遼東半島號” 列車攔停在許家屯站，要求鐵路部門將旅客疏導至其他列車，至晚上 10 時後故障的 “長白山號” 及 “遼東半島號” 列車才相繼抵達瀋陽。在這次事故後，兩組 “長白山號” 列車均被送返長客股份公司進行維修，T541/542、T545/546 次列車編組改用韶山 9 型電力機車牽引 25K 型客車擔當，並於同年 11 月 13 日起停運。

2009 年 6 月，沈撫城際鐵路正式投入運營之前，瀋陽鐵路局原計劃以 “2+1” 的模式運營沈撫城際列車，即兩列 “長白山號” 電力動車組和一列 CRH5 型 “和諧號” 電力動車組。2009 年 6 月 20 日，第一列 “長白山號” 列車從長春運抵瀋陽皇姑屯動車所，第二列也在 6 月 25 日抵達。但至同年 7 月 30 日沈撫城際鐵路正式通車，“長白山號” 列車並沒有投入服務，瀋陽鐵路局改用由北京鐵路局轉配的 NDJ3 型柴油動車組擔當沈撫城際列車。2009 年 9 月 30 日至 10 月 8 日，瀋陽鐵路局在國慶節期間加開了瀋陽北至大連的 T5327/5328 次臨時旅客列車，由 “長白山號” 1 號列車擔當。完成執行臨時列車的任務後，兩組 “長白山號” 列車被封存於長春車輛段通化運用車間。2010 年 2 月，瀋陽鐵路局在春運期間再次加開了瀋陽北至大連的 T5331/5332 次臨時旅客列車，仍然由 “長白山號” 1 號列車擔當。2010 年 2 月 21 日，T5332 次列車在執行途中發生故障後，兩組 “長白山號” 列車停運。

2010 年 3 月起，兩組 “長白山” 列車和一組 “中華之星” 列車繼續被封存於長春車輛段通化車間。2011 年 11 月，由於通化車間需要進行改造工程，這三組列車被轉移至靈山站西大庫封存。2012 年 8 月底，這三組列車離開了靈山站並送往瀋陽北動車所存放。

技術特點

2.1 總體結構

“長白山號” 電力動車組為動力分散式列車組，列車編組的基本單元採用 “M+T+M” 形式，每 “兩動一拖” 共 3 節車廂組成一個基本動力單元。每組列車由 3 個動力單元固定編組而成，其中包括 2 輛帶司機室的動力頭車、4 輛中間動車、3 輛中間拖車，全列車牽引功率為 6,360 千瓦，設計構造速度為 210 公里 / 小時。第 2、8 號拖車車廂車頂設一臺德國的 WBL 85 型單臂式高速受電弓及附屬裝置，列車採用高壓連線及單弓受流技術，透過車頂高壓電纜連線多個動力單元，列車正常執行時只需透過一個受電弓給三個單元供電，當一個受電弓出現故障可轉換到另一個受電弓供電。每節車廂下部均設有全封閉的車底裝置倉，裝有空調機組、制動控制裝置、輔助逆變器、蓄電池箱、真空集便器等裝置，動車下裝有牽引變流器，在拖車下裝有牽引變壓器。

車廂採用輕量化鼓形斷面鋁合金結構車體，與 “中華之星” 電力動車組的鋁質中間拖車結構基本相同，同樣採用筒形大型中空擠壓鋁型材焊接結構。車頭頭形採用與德國鐵路 ICE 3 型高速列車相似的流線型設計，以減少列車高速交會時對其交會列車產生的交會壓力波，前窗安裝了單塊曲面電熱玻璃及氣動帶噴水刮雨器，收納自動車鉤的活動頭罩採用複合材料製作。除兩端頭車前端車鉤採用 15 號小間隙車鉤外，各車廂之間均採用帶空氣聯結器的密接式車鉤和橡膠氣密風擋連線，並設有橡膠外裙邊以免產生渦流。空氣制動機採用克諾爾公司的微機控制模擬式電空制動系統，並裝用 F8 型電空制動機作為後備制動，當制動初速度為 200 公里 / 小時的緊急制動距離小於 2000 米。

全列車均為軟座車廂，採用 “2+2” 可傾式座椅佈置，每個座椅配有椅背小桌板，車輛內裝採用了自然縫、無明釘、圓弧過渡等體現現代感的設計。每節車廂均設有乘務員室、大件行李室和衛生間等設施，側車門採用電控氣動塞拉門，車廂過道門採用感應式玻璃自動門。5 號車廂內並設有小賣部。側車門下方並設有自動摺疊式腳踏板，以滿足列車在不同高度站臺的停靠需要。

2.2 電氣系統

“長白山號” 電力動車組採用交 — 直 — 交流電傳動，全套牽引及控制系統、機械驅動系統均由龐巴迪公司提供，其交流傳動系統是以 Adtranz 公司（2001 年被龐巴迪公司收購）為瑞典提供的 “Regina” 電力動車組為基礎。每個動力單元由一輛設有牽引變壓器的中間拖車，以及二輛裝有牽引變流器和牽引電動機的動車組成。接觸網導線上的 25 千伏工頻單相交流電經受電弓進入列車後，向各動力單元拖車上的牽引變壓器供電；牽引變壓器將單相交流電降壓後，分別向同一單元內相鄰 2 輛動車上的 2 臺牽引變流器供電，首先由四象限脈衝整流器整流為直流電，然後經過中間直流回路，再由 PWM 電壓型 VVVF 逆變器轉換成三相交流電輸出，向每臺轉向架上 2 臺並聯的非同步牽引電動機供電，使牽引電動機產生轉矩，經過齒輪的傳遞驅動輪對。

牽引變流器由四象限整流器、中間直流回路、PMW 逆變器三個部分組成，功率控制器件為 IGBT（3300V／1200A），每臺主變流器負責驅動兩臺牽引電動機。牽引電動機採用鼠籠式三相非同步牽引電動機，額定功率為 265 千瓦。列車輔助供電系統採用德國艾思瑪控制系統有限公司（SMA Regelsysteme GmbH）的產品，由中德合資企業常州艾思瑪電器有限公司生產。

2.3 控制系統

“長白山號” 電力動車組採用了龐巴迪公司的分散式 “MITRAC” 微機網路控制系統，該控制系統採用列車通訊網路（TCN）標準的網路平臺，整個控制系統分為三級結構，第一級為列車控制級的絞線式列車匯流排（WTB），傳輸介質為遮蔽雙絞線，主要實現列車執行控制、列車狀態或故障資訊的傳遞；第二級為車輛控制級的多功能車輛匯流排（MVB），主要實現車輛內各個功能控制單元之間的資料通訊；第三級為傳動控制級，實現對動力車主傳動系統的控制。每輛頭車均設有一個閘道器將本單元的 MVB 匯流排連線到 WTB 列車匯流排。

2.4 轉向架

“長白山號” 電力動車組的動車和拖車分別裝用了 CW-200D、CW-200 型高速轉向架，兩者除了驅動裝置和制動裝置的差別之外，其餘部分均採用了相同結構。CW-200 型轉向架採用了無搖枕無搖動臺結構、H 型焊接構架、無磨耗轉臂式軸箱定位裝置、空氣彈簧中央懸掛裝置、單拉桿牽引裝置，車體和轉向架之間並設有垂向、橫向、抗蛇行減震器，基礎制動裝置採用盤式制動和電子防滑器，每軸設有三個制動盤。CW-200D 型轉向架設有驅動裝置，每臺轉向架裝有兩臺架懸式牽引電動機，基礎制動裝置採用輪盤制動。

2.5 列車編組