DJJ2型電力動車組

DJJ2“中華之星”，是中華人民共和國的高速鐵路動車組之一，是DJJ1型“藍箭”的後繼產品。簡述.研發背景.1998年6月2日，在中國科學院和中國工程院兩院院士大會上，時任國務院總理朱鎔基在會上所作形勢報告中向在場院士提出「京滬高速鐵路是否可以採用磁懸浮技術？」的問題，希望能一舉超越發達國家當時普遍採用的高速鐵路基礎技術。此後時任科技部副部長徐冠華及部分專家開始支援磁懸浮技術，而鐵道部則堅持京滬高速鐵路應採用高速輪軌技術，認為磁懸浮的技術和投資風險都很高，且與既有輪軌路網不能相容。鐵道部支援的高速輪軌方案與朱鎔基等所支援的磁懸浮方案爭論日趨激烈，兩方相繼著手進行兩種技術的前期研究。鐵道部也企圖以研發實際成果說服國務院領導改為支援高速輪軌方案。「九五」2458號”檔案正式批准立項，中國具有完全自主智慧財產權的270km/h高速列車正式列入國家高新技術產業化發展計劃專案，並命名為“中華之星”。2001年4月，鐵道部下達“270km/h高速列車設計任務書”，“中華之星”高速列車正式展開研發；8月18日，專案透過技術設計審查，進入試製階段。車輛技術.“中華之星”和上一代的DJJ1採用水冷式及風冷輔助冷卻裝置。而車體採用耐候鋼和鋁合金製造，車頭使用經中南大學高速列車研究中心風洞測試的鴨嘴獸式雙拱流線型設計，根據空氣動力原理設計以減少空氣阻力。而9節無動力的客車則由長春軌道客車及四方機車車輛廠製造，包括2節一等座車，6節二等座車，1節酒吧車，編號110977至110985。其中4節由長春客車廠負責研製，裝用CW-300型高速轉向架；另外5節由四方機車車輛廠負責，裝用SW-300型轉向架。運用.2002年9月，「中華之星」動車組各節動力車及拖車於中國國家鐵道試驗中心北京環行鐵道進行最後組合，並開始編組除錯。11月27日，以兩輛機車及三輛客車的短編組在新建的秦沈客運專線進行高速試驗，其最高速度達到321.5km/h，創造了當時的「中國鐵路第一速」。該紀錄直至CRH2C型動車組2008年4月24日於京津城際鐵路進行高速測試才被打破。11月28日，時任鐵道部部長傅志寰視察並計劃試乘，列車空車試載，駛回基地前出現A級重大故障：一根法國進口車輛軸承溫度高達109攝氏度，觸動了車載軸溫報警系統。於是鐵道部領導決定停止試驗。2004年鐵道部展開為用於中國鐵路第六次大提速、時速200公里級別的第一輪高速動車組技術引進招標，投標方標準是「在中華人民共和國境內合法註冊的，具備鐵路動車組製造能力，並獲得擁有成熟的時速200公里鐵路動車組設計和製造技術的或有國外合作方技術支援的中國製造企業」，而國內自主研發的「中華之星」使用動力集中式設計，且在試驗中多次出現重大安全故障，因而率先出局。2003年1月至2005年初期間，「中華之星」持續在秦沈客運專線進行線路執行考核，約每日不載客來回往返瀋陽及秦皇島一次，總執行里程達約53.6萬公里；隨後正式配屬瀋陽鐵路局，於2005年8月1日起正式投入載客運營，執行於秦沈客運專線，擔當來往瀋陽及山海關的臨時準高速列車，車次為L517/8次，最高運營速度限制為160 km/h。2006年8月2日停運，存放於瀋陽車輛段，直至2009年底或2010年初；2010年初到2011年初轉移到通化，後被轉存至鞍山市的靈山站內。2013年2月27日，據鐵道部科技司科技裝電【2013】23號電報要求及瀋陽動車段申請，停留於瀋陽北動車所的DJJ20001B+RZ2 25DT 110982+RZ2 25DT 110981酒吧車+RZ1 25DT 110978共計4輛車體被無火回送至中國鐵道博物館。DJJ20001A號動力車現儲存於瀋陽鐵路陳列館。技術特點.總體結構.列車組成.DJJ2型“中華之星”電力動車組為動力集中方式的推輓式動車組，構造速度為270公里/小時。標準編組採用“二動九拖”的11輛編組，由2輛動力車和9輛中間拖車組成，中間拖車包括2輛一等座車、6輛二等座車、1輛酒吧車，列車亦可以根據運用需求增減中間拖車數量。動力車.動力車為一臺四軸高速電力機車，適用於供電制式為25千伏工頻單相交流電的電氣化鐵路，機車軸式Bo-Bo，持續功率4,800千瓦，自重78噸，軸重19.5噸。動力車車體結構採用以底架為主的輕量化薄殼整體承載式結構，由低合金高強鋼板和鋼板壓型件組焊構成，車體頂蓋採用鋁合金型材，車體蒙皮使用耐候鋼板。動力車車頭頭形根據數值計算、風洞試驗等空氣動力效能研究結果，採用鴨嘴獸式雙曲線流線型頭形，頭部長度達到5.5米，能有效減少列車高速交會時對其交會列車產生的交會壓力波，前窗採用單塊曲面電熱玻璃，車頭前部的固定頭罩和活動頭罩採用聚合物複合材料製作。每臺動力車車頂設有一臺德國斯特曼公司的DSA380型單臂式高速受電弓，以及高壓隔離開關、高壓電流互感器和接地裝置，真空斷路器、避雷器等高壓裝置置於車內。車內佈置採用整合化、模組化設計，採用中間貫通走廊、斜對稱裝置佈置，由前至後分別為司機室、前端裝置室、主變流器室及後端裝置室；主變流器室內設有主變流櫃、主冷卻櫃；裝置室內設有控制電源櫃、空氣制動櫃、輔助變流櫃、中央微機櫃、牽引通風櫃、列車供電櫃等裝置。車底中部懸掛安裝了一臺臥式牽引變壓器及二個總風缸，車體下部兩側並有裙板包覆。動力車通風系統沿用了X2000、“藍箭”動力車的車頂頂蓋夾層獨立通風方式，從車頂斜面百葉窗吸入冷風，經由夾層通風室和各通風支路，送入到各個冷卻部件後從車底排出。客車拖車.“中華之星”電力動車組具有兩種車體材質型別的中間拖車，其中5輛鋼質客車由中國北車集團長春軌道客車股份有限公司研製，車體採用筒形大型中空擠壓鋁型材焊接結構。中間拖車均採用鼓型斷面車體，車體最大寬度為3300毫米。一等座車採用“2+2”可傾式座椅佈置，每個坐椅的後面都配有小桌板和用於影片點播的小型液晶顯示屏。二等座車採用“2+3”可傾式座椅佈置，座椅同樣配有椅背小桌板，但不設手枕及顯示屏。一等座車和二等座車均設有乘務員室、大件行李室、蹲式和坐式衛生間等設施，並設有密閉式真空集便器，側車門採用進口電控氣動塞拉門，車體下部設全封閉的裝置倉，車輛內裝設計借鑑了德國ICE高速列車的設計理念。酒吧車內中部為配膳間，兩端分別設餐廳和酒吧間，使休閒和就餐區域分開；配膳間設冷藏櫃、烤箱、微波爐等設施，餐廳設有“2+2”佈置的餐桌，酒吧間設有吧檯及高吧、低吧、站吧、座吧。車廂之間透過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。電氣系統.主電路.“中華之星”電力動車組採用交—直—交流電傳動，其交流傳動系統是在DJ2型“奧星”電力機車基礎上發展而成，兩者主要技術特點基本相同。每臺動力車的輪周牽引功率為4800千瓦，列車總功率為9600千瓦。機車主電路主要由牽引變壓器、主變流器、牽引電動機等組成，接觸網導線上的25千伏工頻單相交流電電流，經受電弓、主斷路器輸入牽引變壓器，經過主變壓器的四個牽引繞組降壓後進入主變流器，分別向四個四象限脈衝變流器供電並整流為直流電，其中每兩個四象限整流器並聯輸出，共用一箇中間直流環節迴路，再由電壓型PMW逆變器轉換成三相交流電輸出，每個逆變器分別向一個轉向架上的兩臺非同步牽引電動機並聯供電，使牽引電動機產生轉矩，將電能轉變為機械能，經過齒輪的傳遞驅動輪對。牽引變壓器採用由株洲電力機車廠和大同電力機車研製的TBQ18-6452/25型變壓器，為一體化多繞組。輔助電路.每臺動力車上設有二臺TGF9A型輔助變流器，由牽引變壓器輔助繞組供電。每臺輔助變流器容量為100kVA，由一套整流模組、兩套逆變模組、兩套EMC濾波器、控制箱及電抗器組成；整流器採用閘流體半控橋電路，逆變器採用電壓型逆變電路，功率開關器件為IGBT，單臺逆變器容量為70kVA，輸出380伏三相交流電；正常情況下其中一個為恆頻恆壓逆變器。每臺動力車上並裝設有一臺TGF12型列車供電櫃，由主變壓器的列車供電繞組供電，透過相控整流電路整流為600伏直流電，額定輸出功率為400千瓦。兩臺動力車共輸出兩路600伏直流電，各輛中間拖車可選擇使用其中一路供電，每輛拖車均設有多個逆變器，可向列車提供空調、採暖、通風、照明、充電機等電源。此外，動力車並向拖車提供一路110伏直流電的蓄電池母線，並與各車的蓄電池及充電裝置透過隔離二極體並聯，為網路控制系統、列車制動系統、軸溫警報、應急照明、車門控制等重要用電負載直接供電。控制系統.“中華之星”電力動車組採用了由株洲電力機車研究所研製的TEC01A型分散式微機控制和網路系統，是在借鑑“藍箭”列車的Adtranz“MITRAC”微機網路控制系統基礎上開發而成，與“奧星”電力機車的TEC01型網路控制系統大致相同。該控制系統採用列車通訊網路、空電聯合制動控制、重聯控制、輔助系統控制、拖車集中控制、智慧故障記錄及診斷等各種功能。轉向架.動力轉向架.“中華之星”電力動車組的動力車走行部為兩臺二軸轉向架，是在“藍箭”列車的動力車轉向架基礎上改進而成，轉向架主要結構上借鑑了德國鐵路ICE-1、ICE-2型電力動車組的動力車轉向架，採用了低合金鋼焊接結構框形構架、單側軸箱拉桿定位；一系懸掛為軸箱兩側螺旋彈簧配液壓減振器及橡膠墊；二系懸掛為高柔度螺旋圓彈簧配橡膠墊，以及垂向、橫向、抗蛇行油壓減振器的組合。轉向架並採用了集牽引電動機、基礎制動、齒輪傳動系統於一體的驅動制動單元，以半體懸方式吊掛在車體和轉向架構架上，透過輪對空心軸六連桿彈性傳動機構、單邊剛性直齒輪驅動車輪。牽引力或制動力透過中間低位牽引杆裝置傳遞。基礎制動裝置採用軸盤制動，單元制動器並具有停車儲能制動及閘瓦間隙調節功能。拖車轉向架.長春軌道客車股份公司的4輛鋁質客車裝用CW-300型高速轉向架，該型轉向架是在1990年代中期研製的CW-200型轉向架的基礎上改進而成，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橫向油壓減震器和橫向緩衝器。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。該轉向架在2001年12月創造了405公里/小時的滾振臺架試驗的速度紀錄，並在同年9月創造了414公里/小時的車輛滾動試驗速度紀錄。四方機車車輛股份公司的5輛鋼質客車裝用SW-300型高速轉向架。1990年代末，四方機車車輛廠與日本川崎重工業合作，借鑑新幹線500系電力動車組的WDT205型高速轉向架，開發了SW-220型轉向架，後來並在此基礎上研製了SW-300型轉向架。該型轉向架總體結構與CW-300型轉向架大致相同，同樣採用了無搖枕無搖動臺結構、H型焊接構架、轉臂式軸箱定位裝置、空氣彈簧中央懸掛裝置和盤式制動裝置，但改為採用Z字型牽引裝置。該型轉向架在2002年3月創造了405公里/小時的滾振臺架試驗的速度紀錄，並在同年9月的車輛滾動試驗達到413.2公里/小時的最高速度。