DJJ1型电力动车组

背景

為了研究利用擺式列車在中國既有鐵路上實施客運提速的可能性，並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，中華人民共和國鐵道部、廣深鐵路股份有限公司於1996年與Adtranz公司簽訂了合作協議，中國以月租金15萬美元向Adtranz公司租用一列SJ2000列車，並於1998年8月投入廣深鐵路運營。SJ2000型電力動車組採用交流傳動、GTO牽引變流器、徑向轉向架和擺式車體，最高運行速度達到210公里/小時。SJ2000列車在廣深線的運營狀況很好，上線率接近100％，並帶來非常可觀的經濟效益。同年，廣深鐵路公司又希望通過融資租賃方式引進韶山8型准高速電力機車，經過協商後，廣州中車鐵路機車車輛銷售租賃有限公司（廣州中車）以租賃形式為廣深鐵路公司提供五台韶山8型電力機車，開創了中國鐵路機車車輛租賃經營的先河。
此後，鑑於SJ2000高速列車的良好表現，以及成功的電力機車租賃經驗，廣深鐵路公司與廣州中車公司決定再次以租賃方式引進國產高速列車。為此，兩家公司經過考察後，選定了由株洲電力機車廠和長春客車廠研製八組交流傳動電力動車組，研製成功後再由廣州中車公司通過融資，以5億元人民幣買斷並租賃給廣深鐵路公司，租期為5年；廣深鐵路公司並要求列車上線率必須達到95％以上，否則列車每停運一天的罰金為一萬元。而租賃期滿後，八組列車是否續租或由廣深鐵路公司買下，都由廣深鐵路公司根據運用和市場情況自行決定。所有車輛已於2006年由廣深鐵路買斷。
與此同時，時任中國鐵道部部長傅志寰於1998年12月提出，「加強自主開發研究，爭取用10年左右的時間，完成電力機車直流傳動到交流傳動的轉換」的任務；鐵道部並根據國際潮流，提出2000年為中國鐵路「高速、交傳、發展」年，要求在引進、消化、吸收原則下，自行開發交流傳動高速客運電力機車和高速電力動車組。

研製

1999年起，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、長春客車廠、廣州中車和廣州鐵路集團廣深鐵路股份有限公司開始聯合研製新一代的交流傳動的高速列車，其中株洲電力機車廠和株洲電力機車研究所負責研製其動力車、控制車司機室以及列車控制電氣設備，而長春客車廠負責研製客車車廂。融資租賃機制將列車用戶、租賃公司和生產廠家的利益捆在了一起，並共同承擔風險。在研製過程中，租賃公司只付給工廠三分之一的列車購置費用，並簽訂質量保證期合同；列車投入運營後要進行考核，確定達到規定的標準後再分期付款。研製期間廣鐵集團多次召開技術評審會議，租賃公司又派專家組進駐工廠，對研製過程實施質量管理。
這種新型電力動車組經中國鐵道部確定，正式定型為DJJ1型，「D」、「J」、「J」三個英文字母分別代表電力動車組、交流傳動、動力集中。DJJ1型電力動車組採用「一動六拖」的7輛編組，由一輛動力車和六輛軟座拖車組成，最高運營速度為200公里/小時。動力車的主要結構與同期相關項目DJ型電力機車大致相同，均採用關鍵部件國外採購、機車整機國內生產的方式，交流傳動系統採用Adtranz公司的進口產品，包括大功率IPM牽引變流器、異步交流牽引電動機、分散式「MITRAC」微機控制系統。

試驗

2000年9月3日，首台動力車在株洲電力機車廠出廠，中國工程院院士及有關領導和職工代表共1200餘人參加了剪彩儀式；同年9月21日，首列動車組的控制車和拖車在長春客車廠下線。同年10月，「藍箭」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編組調試，並完成了安全評估試驗。
同年11月初，「藍箭」列車赴廣深鐵路開始進行正線試驗，試驗項目包括動力學性能、牽引性能、弓網受流、線橋道岔設備、列車交匯、自動過分相、制動性能、列車運行監控裝置、機車信號設備等運行安全性試驗。2000年12月20日，「藍箭」列車在最後一天正線試驗中，最高速度達到235.6公里/小時。

廣深鐵路公司

經過多次評估試驗和模擬運行後，「藍箭」列車於2000年12月28日起在廣深鐵路投入載客試運營，試運行期間採用准高速列車的運行圖，最高運行速度為160公里/小時。2001年1月8日，首列「藍箭」電力動車組正式投入商業運營，最高運行速度為200公里/小時，從廣州東站至深圳站間的直達運行時間為60分鐘，至同年3月1日新運行圖實施後僅需要55分鐘，與X2000列車相同。至同年10月，廣深鐵路公司又陸續接收了另外7組「藍箭」電力動車組。
2001年10月，廣深鐵路公司以中國鐵路第四次大提速為契機，進一步擴大廣深城際列車「公交化」運輸模式，將包括SJ2000動車組和「藍箭」動車組在內的高速列車合稱為「新時速」列車。自2001年10月21日起，廣深鐵路實施高（速）普（速）分線運行，大幅減少普速城際列車，以「新時速」列車取而代之；每天從凌晨6時至22時開行城際列車57對，其中時速160公里的准高速列車、時速200公里的「新時速」列車由31對增加到52對，其中「藍箭」列車擔當27對（T829—T898次），SJ2000列車擔當4對（T801—T808次），其餘為準高速列車；在日間客流尖峰時段，廣深鐵路每13至20分鐘就開行一對準高速、「新時速」旅客列車，並適當增加高速列車在沿線大站的停靠，以疏導客流。
繼引入X2000動車組擔當廣九直通車用車後，廣深鐵路公司亦曾打算將「藍箭」引入直通車服務，並於2001年在香港九廣東鐵及何東樓維修中心進行動態界限及影子測試，但最後因技術條件不符而沒有採用。
然而，由於「藍箭」動車組的設計、製造、試驗時間較短，加上系統整合經驗不足，列車投入運行後逐漸暴露了一些質量問題，首兩年是其故障高發期，嚴重影響了列車正點運行。截止2002年底，8組「藍箭」動車組累計走行392.7萬公里，運行途中發生設備故障113件，平均每10萬公里2.88件。而同期的SJ2000列車自1998年到2003年3月累計走行208萬公里，期間因列車設備故障發生救援僅7次，平均每10萬公里僅0.35次。故障頻發的「藍箭」列車在當時甚受旅客所詬病，例如在2002年8月7日，從廣州東站開往深圳站的T875次「藍箭」列車運行至東莞市常平鎮附近時，再次「癱瘓」在鐵路上；由於空調停止運轉，在密閉的車廂內有許多乘客感覺不適由於列車員不許乘客下車，所以一些乘客砸破車窗玻璃以求通風換氣，車上近一半的乘客不顧列車員的阻止並涌下列車；結果救援機車牽引「藍箭」列車到樟木頭站，乘客換乘另一列列車前往深圳，原本一小時的車程最終走了近五個小時。「藍箭」列車在當時發生的主要技術故障包括微機系統不穩定、動車轉向架和車體底架裂紋、網絡控制匯流排接口斷開造成微機通訊中斷、停放制動機誤動作造成踏面擦傷、車輪工藝孔裂紋和踏面剝離等。「藍箭」列車投入運用時，廣深鐵路公司借鑑了SJ2000列車運用和管理經驗，為其編制了「運營維修」的檢修模式，即「定公里、按狀態、不下線、分散修」，充分利用列車庫停時間，根據車組運行的公里數和狀態，在一定周期內分散進行規定修程的檢修項目，但當面對故障頻發的「藍箭」列車，這種檢修模式在實行上有很大困難。為了儘快解決問題，廣深鐵路公司為此每月定期召集相關單位召開「藍箭」動車組質量會議，對一些技術故障協同廠家徹底整治，同時還制訂了一套強化「藍箭」動車組運用、檢修質量的安全分析控制體系。從2003年起「藍箭」動車組故障率大幅度下降，2003年第一季度每10萬公里僅發生每0.15件故障。
2007年2月起，為了提早準備即將來臨的中國鐵路第六次大提速，鐵道部為廣州鐵路集團配屬了6組CRH1A型電力動車組，投入廣深鐵路試運營並擔當了部分原本由「藍箭」列車運行的車次，包括T871—880次、T971—T988次等。2007年4月18日，中國鐵路實施第六次大面積提速，廣深鐵路以CRH1A型電力動車組開行了59對「D」字頭車次的動車組列車，並保留了22對「T」字頭車次的准高速列車和「藍箭」列車。同年7月1日，廣州鐵路集團實施第六次大提速後第二階段調整圖，廣深線「D」字頭動車組列車開行對數大幅增加（日常72對、備用9對），同時取消了所有「T」字頭列車。「藍箭」列車退出廣深鐵路後，從2007年7月1日起擔當韶關至坪石的2對管內特快列車（T922/921、T924/923次），以及韶關至廣州東的1對管內特快列車（T915/6次，逢周末開行）。3對列車由3組「藍箭」動車組執行，廣深鐵路公司派司機值乘，而其餘5組「藍箭」列車停放於廣州車輛段石牌客技站。這3對由「藍箭」擔當的廣韶、韶坪城際列車於2008年1月20日即春運前夕停運，此後3組「藍箭」列車曾停放於深圳筍崗客技站。
目前，所有藍箭列車已經歸還予廣鐵，並在除籍後存放於廣鐵集團平湖南站。

成都鐵路局

廣深鐵路公司停用「藍箭」動車組後，成都鐵路局於2008年2月起向廣深鐵路租借了8組「藍箭」列車，配屬成都鐵路局重慶車輛段江北客車技術整備所，陸續投入到渝遂鐵路、達成鐵路、渝懷鐵路運營。2008年2月18日起，「藍箭」列車開始擔當重慶北至成都的T882/3次、T884/1次城際特快列車；同年4月1日起，成都鐵路局實行新的列車運行圖，增開重慶北到遂寧、秀山、涪陵的管內特快列車，均由「藍箭」動車組擔當。「藍箭」動車組在成都鐵路局投入使用後初期，曾經數次在運行途中出現機械故障導致列車晚點。此外，由於列車空調機組老化，踏入夏季就經常出現車廂悶熱、乘客不適的現象，重慶車輛段對列車空調機組進行維修以後車廂的通風冷卻效果得以改善。
為提高成渝城際列車的運輸能力，成都鐵路局於2008年12月21日調整了列車運行圖，每天開行5對成都至重慶北的城際列車，其中3對（T883/884、T891/892、T899/900次）均以兩組「藍箭」動車組（003+004、005+006）重聯的12輛長編組方式運營，最快運行時間為3小時19分；另外2組短編組「藍箭」動車組（007、008）用於運營重慶北到遂寧、秀山、涪陵的特快列車，而其餘2組列車（001、002）被作為零件備用車使用。隨著達成鐵路複線於2009年7月全線開通，成渝間開行的3對「藍箭」動車組列車，平均運行時間縮短至2小時46分。2009年9月26日起，成都鐵路局引進CRH1A型「和諧號」電力動車組擔當成渝城際列車，兩地之間每天開行7對「和諧號」列車，原有「藍箭」動車組全部停運。2009年10月20日，長編組「藍箭」列車開始擔當達州—南充—遂寧—成都間每天3對的城際特快列車（T8863/4、T8865/6、T8867/8次）；另外又在10月24日起開行重慶北至達州的T8807次特快列車。達成鐵路成都至遂寧段原設計速度為200公里/小時，遂寧至達州段為160公里/小時，也是中國西南地區的首條高速鐵路；經過一段時間運行，鐵道部認為達成鐵路具備進一步提速的條件，並於2010年10月將遂成段提速至250公里/小時，遂達段提速至200公里/小時。2010年9月20日，達成鐵路正式開行「和諧號」高速列車，取代了原來的「藍箭」。
2010年9月20日起，由於先鋒號電力動車組需要返廠檢修而停運（其後更被報廢拆解），3組長編組「藍箭」列車退出達成鐵路後由重慶車輛段轉交貴陽車輛段，並投入到黔桂鐵路運行，擔當貴陽至獨山、都勻的3對特快列車（T8871/2、T8873/4、T8875/6次）。同時，隨著滬昆鐵路在貴州境內路段提速改造工程的進行，自2010年10月1日起使用「藍箭」動車組開行貴陽至六盤水間3對特快列車（T8881/2、T8883/4、T8885/6次），受線路條件限制列車最高運行速度為140公里/小時，兩地距離249公里，「藍箭」特快列車單程運行時間只需2小時59分，同時T8875/6次（貴州至獨山）停運。2011年7月1日起，成都鐵路局又新增了3對貴陽至六盤水的「藍箭」特快列車（T8875/6、T8877/8、T8879/80次），這3對列車於2012年3月1日停運。此外，為配合貴廣客運專線引入貴陽站樞紐工程，貴陽站需要進行大規模改造，施工期間需要封鎖第6、7股道及4號站台，導致接發列車能力減少，自2012年5月10日起貴陽至都勻的2對「藍箭」列車（T8871/2、和T8873/4次）停運。2012年11月21日，鑑於「藍箭號」車底在進行性能評估時已達退役標準，為保證旅客安全，貴陽至六盤水、貴陽至安順城際列車將更換為25G型空調車底載客運行。自此，「藍箭號」正式「退役」。
而隨著租約到期，成都鐵路局將於2014年1月31日前把藍箭歸還給廣深鐵路公司，3組重聯藍箭從貴陽無火回送至深圳平湖南站。截至1月22日，003+004和007+008已經回送，而001+006亦於其後送抵。原來，廣深鐵路公司打算將本型動車組復修，但由於未能通過在同年3月進行的車輛狀況評估，已於2014年7月31日根據鐵路總公司發出的《關於2014年181輛非和諧號動車報廢的通知》，將本型動車組除籍。目前該等列車仍然停放於平湖南站，仍未拆解。

瀋陽鐵路局

2002年，大連鐵龍實業股份有限公司與瀋陽鐵路局也計劃引進DJJ1型「藍箭」電力動車組，用於開行瀋陽（瀋陽北）至大連、瀋陽至長春的城際特快列車。2002年1月初，瀋陽鐵路局向廣深鐵路公司借調了一組「藍箭」列車，在瀋大鐵路進行全程運行試驗，最高試驗速度達到194公里/小時，瀋陽至大連的運行時間為3小時30分，比原來的快速列車運行圖縮短20％。2002年7月24日，大連鐵龍實業公司購置「藍箭」電力動車組的簽約儀式在北京舉行，其中動力車由株洲電力機車廠製造，拖車分別由長春軌道客車股份公司和南車四方機車車輛股份公司製造。鐵龍實業公司計劃訂購的4組「藍箭」列車編組與廣深鐵路略有不同，採用了8輛編組，由動力車1輛、一等軟座車3輛，二等軟座車3輛、特等商務包房車1輛組成，以滿足各層次旅客的需求。「藍箭」列車原計劃於2003年7月投入瀋大鐵路運營，然而劉志軍接替傅志寰出任鐵道部部長後，中國鐵路發展政策發生重大改變，瀋陽鐵路局引進「藍箭」列車的計劃最終擱淺。

總體結構

DJJ1型電力動車組為動力集中方式的推挽式動車組，標準編組採用「一動六拖」的7輛編組，由1輛動力車、5輛單層客車、1輛帶司機室的單層客車（控制車）組成；列車亦可以根據需求將控制車脫離編組，並將兩組短編組列車重聯組合成「二動十拖」的12輛長編組列車。
動力車為一台四軸高速電力機車，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，最高運用速度為200公里/小時。總體布置採用中間貫通走廊、單端司機室，由前至後分別為司機室、設備室、主變流器室及輔助室。車內設備以分室斜對稱、屏櫃化布置，與DJ型電力機車基本相同。司機室內設有符合人機工程學設計的司機操縱台，並具有隔音保護；主變流器室內設有主變流櫃、主冷卻櫃；設備室和輔助室內設有控制電源櫃、空氣制動櫃、輔助變流櫃、牽引通風櫃、列車供電櫃等設備。臥式牽引變壓器安裝於車底中部，與電抗器共用冷卻油箱。通風系統借鑑了X2000列車動力車的車頂夾層獨立通風方式，從車頂頂蓋夾層風道吸入冷風，向發熱部件冷卻後從車底排出，並維持機械間呈微正壓，改善機車防塵效果及防寒性能。為了減少高速運行時的空氣阻力，動力車採用了流線型車頭、車頂導流罩，車體下部兩側並設有裙板。
客車和控制車車廂採用無中粱薄壁筒整體承載的全鋼焊接結構，全部為軟座車，採用「2+2」可傾式座椅布置；每組列車其中一輛軟座車並設有4個六人商務包間；此外，列車上還設有配餐間、播音間、殘疾人衛生間、蹲式和坐式衛生間等設施。整列動車組采採用統一的鼓形車體斷面，並降低了車頂高度，提高列車的運行穩定性。車廂之間除了採用密接式車鉤和密封風擋連接，並設有橡膠裙邊以免產生渦流。

傳動系統

DJJ1型電力動車組採用交—直—交流電傳動，每台動力車配置2台IPM（智能功率模塊，Intelligent Power Module）牽引變流器，分別為兩台轉向架上的牽引電動機供電；每台變流器內包括網側四象限整流器、中間直流環節、2台電機側PWM逆變器，每台牽引電機由一台逆變器獨立供電。接觸網導線上的25千伏單相工頻交流電電流，經受電弓進入機車後經過主斷路器再進入主變壓器，交流電經過主變壓器的四個牽引繞組後分別向兩組主變流器供電，先進入四象限脈衝整流器並整流為直流電，然後經過電壓為2700伏的中間直流迴路，再由PWM逆變器轉換成三相交流電輸出，向異步牽引電機獨立供電，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。
DJJ1型電力動車組的交流傳動系統與DJ型電力機車完全相同，採用Adtranz公司的進口產品，包括大功率主變流器、異步交流牽引電動機、分散式「MITRAC」微機控制系統。牽引變流器採用以IGBT為基礎的水冷IPM模塊，功率元件規格為4.5kV、1.5kA。機車採用4FHA 7056C型鼠籠式三相異步牽引電動機，額定功率為1225千瓦，採用直接轉矩控制（DTC）。

控制系統

「MITRAC」微機控制系統是由Adtranz公司研發的網絡控制技術，應用了列車通信網絡（TCN）標準。在「藍箭」電力動車組上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），傳輸介質為屏蔽雙絞線，主要實現列車重聯控制、列車狀態或故障信息的傳遞；第二級為車輛控制級的多功能車輛匯流排（MVB）光纖傳輸，主要實現車輛內各個功能控制單元之間的數據通信；第三級為變流器控制及功能控制級，實現對動力車主傳動系統的控制。
2009年初，武漢正遠鐵路電氣有限公司為「藍箭」電力動車組開發研製了新的列車通信網絡微機控制系統，取代了原來的「MITRAC」控制系統，具有自主智慧財產權並符合IEC 61375國際標準。網絡控制系統架構仍然大致相同，分別為列車控制級、車輛功能控制級、功能級控制三級控制。該套國產控制系統於2009年4月完成了裝車運行試驗。

轉向架

「藍箭」動車組動力車轉向架是以中國「八五」國家重點科技攻關項目、西南交通大學主持設計「高速動力車車體轉向架關鍵部件的研究」為基礎進行開發，從1992年開始經歷八年時間研製成功，高速動力車轉向架於2000年3月，在西南交大牽引動力國家重點實驗室通過時速353公里/小時的高速滾動試驗及330公里/小時的高速滾振試驗。轉向架主要結構上借鑑了德國鐵路ICE-1動力車轉向架；採用了低合金鋼焊接結構框形構架、單側軸箱拉杆定位；一系懸掛為軸箱兩側螺旋彈簧配橡膠墊；二系懸掛為高柔度螺旋圓彈簧配垂向、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，通過輪對雙空心軸六連杆彈性傳動機構、單邊剛性直齒輪驅動車輪；基礎制動裝置採用盤式制動和停車儲能制動。牽引力或制動力通過中間低位推挽式牽引裝置傳遞。此外，由於交流牽引電機體積較小，「藍箭」動力車採用了1050毫米的小直徑車輪。
客車車廂轉向架為長春客車廠研製的CW-200型無搖枕高速轉向架，採用了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。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。

技術問題

「藍箭」電力動車組採用ABB公司的進口牽引電動機，均使用了德國FAG軸承及蒂森克虜伯的合成潤滑脂。2003年1月，其中一列「藍箭」列車進行檢修時，發現牽引電機軸承發生嚴重的潤滑脂皂化，導致軸承產生震動及磨痕。經德國專家到場檢驗後，證實故障原因是德國和中國華南地區的氣候環境存在較大差異，德國指定使用的潤滑脂並不適合在如此潮濕的環境下使用，並建議把問題軸承全部更換。從德國訂購新軸承需要4個月方能交貨，但由於廣深鐵路公司要求在同年5月1日前完成修復工作，因此經過株洲電力機車研究所電機研究室研究後，決定選擇以具有抗水性極強、微拋光微修復功能的美國紫皇冠公司（Royal Purple）「UPG2#」潤滑基態奈米潤滑脂替代德國產品，經過80小時的運行測試，8個軸承中的其中6個達到新出廠時的指標，另外2個也達到安全運作指標。整個修復過程比從德國購買新軸承節省了近1,000萬元人民幣。