DJJ2型電動列車
DJJ2「中華之星」，是中華人民共和國的高速鐵路列車組之一，是DJJ1型「藍箭」的後繼產品。
| DJJ2「中華之星」 | |
|---|---|
 DJJ2「中華之星」電動列車 | |
| 概覽 | |
| 型號 | DJJ2 |
| 製造 | 株洲電力機車廠（動力車：0001A） 大同電力機車（動力車：0001B） 長春軌道客車（客車） 四方機車車輛廠（客車） |
| 車輛總數 | 1列11廂 |
| 製造年份 | 2002年 |
| 投入服務 | 2005年8月1日－2006年8月2日 |
| 主要用戶 |  中華人民共和國鐵道部 |
| 技術數據 | |
| 列車編組 | 11節（2M9T） |
| 編組長度 | 280m |
| 車輛長度 | 先頭車：21,700毫米 中間車：25,000mm |
| 車體闊度 | 3,300mm |
| 車體高度 | 3,840mm |
| 車輛重量 | 動力車78T 拖車46.3T-48.2t |
| 編組重量 | 678t |
| 軸距 | 動力車：3,000毫米 拖車：2,500mm |
| 軌距 | 1,435mm |
| 轉向架 | 拖車為CW-300，SW-300 |
| 車體材質 | 動力車為耐候鋼 拖車1車-4車為大型中空型材鋁合金 5車-9車為整體承載半不鏽鋼 |
| 車輛載客量 | 一等軟座車為72 二等軟座車為92~98 酒吧車為45 |
| 編組載客量 | 673 |
| 營運速度 | 試營運：160km/h |
| 設計最高速度 | 270km/h |
| 起動加速度 | （1.1km/h/s）0.31 m/s² |
| 牽引力 | 400kN（起動）314kN（持續）kN |
| 供電制式 | 交流 25 kV，50 Hz ，架空電纜取電 |
| 牽引電動機 | 南車株洲電機製開放式內扇形三相誘導摩打JD-128型 |
| 摩打功率 | 1,225 kW |
| 牽引功率 | 9,600 kW |
| 控制裝置 | 南車時代TEP28WG01型GTO-VVVF |
| 制動方式 | 直通式電傳操縱空氣制動、自動空氣制動 |
| 安全防護系統 | TVM 430 |
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。[1]此後時任科技部副部長徐冠華及部分專家開始支持磁浮技術，而鐵道部則堅持京滬高速鐵路應採用高速輪軌技術，認為磁浮的技術和投資風險都很高，且與既有輪軌路網不能兼容。鐵道部支持的高速輪軌方案與朱鎔基等所支持的磁浮方案爭論日趨激烈，兩方相繼着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持高速輪軌方案。
「九五」（1996年—2000年）期間，國家重點科技攻關項目「高速鐵路實驗工程前期研究」及「200km/h電動旅客列車組和動力分散交流傳動電列車組研究」正式開始，並先後研製了「藍劍」和「先鋒」高速電動列車。2000年初，鐵道部正式向國家計劃委員會提交「270km/h高速列車產業化項目報告」；同年下半年，國家計委以「計高技（2000）2458號」文件正式批准立項，中國具有完全自主知識產權的270km/h高速列車正式列入國家高新技術產業化發展計劃項目，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，項目通過技術設計審查，進入試製階段。
車輛技術
「中華之星」和上一代的DJJ1（藍箭）電動列車一樣，均屬於動力集中式設計（有別於目前營運中的「和諧號」動車組所採用的動力分散式設計），包括2節動力車及9節無動力拖車組成，並由頭尾兩輛電力機車（動力車）作推挽式動力集中牽引。「中華之星」項目集中了中國國內鐵路機車車輛製造和研發的核心力量聯合進行。兩台設計相同機車分別由株洲電力機車廠及大同電力機車廠製造，編號分別為0001A及0001B，使用JD128型交流牽引電動機及株洲電力機車研究所研發的TEP28WG01型GTO牽引變流器，可關斷晶閘管（GTO）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」列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，並開始編組測試。11月27日，以兩輛機車及三輛客車的短編組在新建的秦瀋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」。[2]該紀錄直至CRH2C型列車組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。[2]
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列車組技術引進招標，投標方標準是「在中華人民共和國境內合法註冊的，具備鐵路列車組製造能力，並獲得擁有成熟的時速200公里鐵路列車組設計和製造技術的或有國外合作方技術支持的中國製造企業（含中外合資企業）」，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。[3]
2003年1月至2005年初期間，「中華之星」持續在秦瀋客運專線進行路綫運行考核，約每日不載客來回往返瀋陽及秦皇島一次，總運行距離達約53.6萬公里；隨後正式配屬瀋陽鐵路局，於2005年8月1日起正式投入載客營運，運行於秦瀋客運專線，擔當來往瀋陽及山海關的臨時准高速列車，車次為L517/8次，最高營運速度限制為160 km/h。2006年8月2日中止營運，存放於瀋陽車廠，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號電報要求及瀋陽車廠申請，停留於瀋陽北車廠的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號動力車現保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」電動列車為動力集中方式的推挽式列車組，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，機車軸配置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性能研究結果，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。
每台動力車車頂設有一台德國斯特曼公司（Stemmann-Technik）的DSA380型單臂式高速集電弓，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、避雷器等高壓設備置於車內。車內佈置採用集成化、模組化設計，採用中間貫通走廊、斜對稱設備佈置，由前至後分別為司機室、前端設備室、主變流器室及後端設備室；主變流器室內設有主變流櫃、主冷卻櫃；設備室內設有控制電源櫃、空氣制動櫃、輔助變流櫃、中央微電腦櫃、牽引通風櫃、列車供電櫃等設備。車底中部懸掛安裝了一台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」電動列車具有兩種車體材質類型的中間拖車，其中5輛鋼質客車（4輛二等座車和1輛酒吧車）由中國南車集團四方機車車輛股份有限公司研製，採用整體承載半不鏽鋼結構車體，並採用連續焊縫焊接技術以保證車體的氣密性；其餘4輛鋁質客車（2輛二等座車和2輛一等座車）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、蹲式和坐式洗手間等設施，並設有密閉式真空廁所，側車門採用進口電控氣動塞拉門，車體下部設全封閉的設備倉，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，酒吧間設有吧枱及高吧、低吧、站吧、座吧。車廂之間通過帶空氣連接器的密接式連結器和橡膠氣密風擋連接，並設有橡膠外裙邊以免產生渦電流。
電氣系統
主電路
「中華之星」電動列車採用交—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。每台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，電纜導線上的25千伏工頻單相交流電電流，經集電弓、主斷路器輸入牽引變壓器，經過主變壓器的四個牽引線圈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，共用一個中間直流環節迴路，再由電壓型PMW變流器轉換成三相交流電輸出，每個變流器分別向一個轉向架上的兩台異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，為一體化多線圈（全去耦）變壓器，變壓器採用下懸式安裝、強迫導向油循環風冷卻。牽引變流裝置採用由株洲電力機車研究所開發的TEP28WG01型主變流器，每台動力車裝有兩台主變流器，每台主變流器負責驅動兩台牽引電動機；主變流器由四象限整流器、中間直流迴路、PMW變流器三個部分組成，變流器設計容量為3600kVA，功率控制器件為GTO元件（4500V／3000A），中間直流迴路電壓為2600～2800伏，冷卻介質為乙二醇和高純水的混合物。牽引電動機採用JD128型鼠籠式三相異步牽引電動機，是在「奧星」電力機車所使用的JD121型牽引電動機基礎上改進設計而成，額定功率為1225千瓦，冷卻方式為強迫通風，採用直接轉矩控制（DTC）。
輔助電路
每台動力車上設有二台TGF9A型輔助變流器，由牽引變壓器輔助線圈供電。每台輔助變流器容量為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，變流器採用電壓型逆變電路，功率開關器件為IGBT，單台變流器容量為70kVA，輸出380伏三相交流電[4]；正常情況下其中一個為恆頻恆壓變流器（CVCF），另一個為變頻變壓變流器（VVVF）。
每台動力車上並裝設有一台TGF12型列車供電櫃，由主變壓器的列車供電線圈供電，通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[5]。兩台動力車共輸出兩路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變流器，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通過隔離二極管並聯，為網絡控制系統、列車制動系統、軸溫警告、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」電動列車採用了由株洲電力機車研究所研製的TEC01A型分佈式微電腦控制和網絡系統[6]，是在借鑑「藍箭」列車的Adtranz「MITRAC」微電腦網絡控制系統基礎上開發而成，與「奧星」電力機車的TEC01型網絡控制系統大致相同。該控制系統採用列車通訊網絡（TCN）標準的網絡平台，並採用分佈式結構，各子功能單元分佈在各控制櫃中，分佈採集數據及實時控制，各子功能單元通過網絡通訊聯接。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總線（WTB），傳輸介質為屏蔽雙絞線，主要實現動力車重聯控制、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總線（MVB），使用光纖、ESD電纜作為傳輸介質，主要實現車輛內各個功能控制單元之間的數據通訊；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。控制系統具有牽引和制動特性控制、邏輯控制、恆速及定速控制、電子制動防滑控制（ABS）、空電聯合制動控制、重聯控制、輔助系統控制、拖車集中控制、智能故障記錄及診斷等各種功能。
轉向架
動力轉向架
「中華之星」電動列車的動力車走行部為兩台二軸轉向架，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型電動列車的動力車轉向架，採用了低合金鋼焊接結構框形構架、單側軸箱拉杆定位；一系懸掛為軸箱兩側捲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，通過輪對空心軸六連杆彈性傳動機構、單邊剛性直齒輪驅動力車卡輪。牽引力或制動力通過中間低位牽引杆裝置傳遞。基礎制動裝置採用軸盤制動，單元制動機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台結構、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、單拉杆牽引裝置。車體和轉向架之間並設有橫向油壓減震器和橫向緩衝器。基礎制動裝置採用碟式軔機和電子防滑器，每軸設有三個煞車盤。該轉向架在2001年12月創造了405公里/小時的滾振台架試驗的速度紀錄，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系電動列車的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台結構、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碟式軔機裝置，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/小時的滾振台架試驗的速度紀錄，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[7]。
列車編組
| 外 觀 |
右側 | 
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 左側 | 
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| 車廂號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||
| 車 輛 編 號 |
升位前 | DJJ20001A | RZ125DT 10977 | RZ125DT 10978 | RZ225DT 10979 | RZ225DT 10980 | RZ225DT 10981 | RZ225DT 10982 | RZ225DT 10983 | RZ225DT 10984 | RZ225DT 10985 | DJJ20001B |
| 升位後 | RZ125DT110977 | RZ125DT110978 | RZ225DT110979 | RZ225DT110980 | RZ225DT110981 | RZ225DT110982 | RZ225DT110983 | RZ225DT110984 | RZ225DT110985 | |||
| 製造廠 | 株洲電力機車廠 | 長春客車廠 | 四方機車車輛廠 | 大同機車廠 | ||||||||
| 技 術 特 征 |
型號 | DJJ2 | RZ125DT | RZ225DT | DJJ2 | |||||||
| 車輛類型 | 動力車卡（Mc） | 拖車（T） | 動力車卡（Mc） | |||||||||
| 動力分佈 | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | 〇〇 〇〇 | ●● ●● | |
| 軸配置 | Bo-Bo | 2-2 | Bo-Bo | |||||||||
| 車體 | 耐候鋼車體 鋁合金頂蓋 |
大型中空型材鋁合金車體 | 整體承載半不鏽鋼線焊式車體 | 耐候鋼車體 鋁合金頂蓋 | ||||||||
| 自重 | 78.0 t | 48.2 t | 48.2 t | 48.0 t | 48.2 t | 46.3 t | 48.0 t | 48.0 t | 48.0 t | 48.0 t | 78.0 t | |
| 載重 | 5.8 t | 5.8 t | 9.0 t | 7.4 t | 5.2 t | 9.0 t | 9.0 t | 9.0 t | 9.0 t | |||
| 軸重 | 19.5 t | ≤14.5 t | 19.5 t | |||||||||
| 主要設備 | 司機室 集電弓 ×1 牽引變壓器 ×1 牽引變流器 ×2 牽引電動機 ×4 |
分體式空調裝置 電氣及微電腦控制櫃 逆變電源裝置 |
司機室 集電弓 ×1 牽引變壓器 ×1 牽引變流器 ×2 牽引電動機 ×4 | |||||||||
| 主要設備 | CW-300 | SW-300 | ||||||||||
| 載 員 空 間 |
車廂類型 | 一等座車（2+2） | 二等座車（2+3） | 酒吧車 | 二等座車（2+3） | |||||||
| 設施 | 洗手間 大件行李室 乘務員室 |
配膳間 餐廳區 酒吧間 隨車工程師座席 |
洗手間 大件行李室 乘務員室 |
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| 定員 | 72 | 72 | 98 | 92 | 45 | 98 | 98 | 98 | 98 | |||
參考文獻
引用
- ^ 磁悬浮的中国困惑. [2009-09-08]. （原始內容存檔於2011-06-19）.
- ^ 2.0 2.1 中华之星缘何成流星 高铁技术关键时刻掉链子（新华网）. [2009-04-30]. （原始內容存檔於2009-04-02）.
- ^ 多款国产高铁列车因历任铁道部长理念不同夭折. [2011-08-09]. （原始內容存檔於2011-08-10）.
- ^ TGF9型辅助变流器. 株洲南車時代電氣股份有限公司. [2012-03-17]. （原始內容存檔於2011-07-12）.
- ^ TGF12型列车供电柜. 株洲南車時代電氣股份有限公司. [2012-03-17]. （原始內容存檔於2011-07-12）.
- ^ TEC01及TEC01B型机车控制网络系统. 株洲南車時代電氣股份有限公司. [2012-03-17]. （原始內容存檔於2011-07-12）.
- ^ “中华之星”创中国铁路试验新高 时速：321.5公里. 青島日報. 2002-12-19 [2012-03-17]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
來源
- 期刊文章
- 《京滬高鐵十年一覺》，2004年9月5日《商務周刊》
