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“中华之星”电动车组

王朝百科·作者佚名  2009-11-12
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简介“中华之星”电动车组(DJJ2型电力动车组)是中国自行设计,拥有自主知识产权的高速电力动车组,是采用交流传动系统、动力集中型电动车组。设计时速为每小时270公里,满座载726名旅客。2002年11月27日,“中华之星”电动车组冲刺试验创造了最高速度每小时321.5公里的当时“中国铁路第一速”(该纪录直到CRH2在2008年4月24日于京津客运专线上进行高速测试时才被打破)。

“中华之星”电动车组研制是由国家计委立项,铁道部主持,中国北车集团和中国南车集团参加研制。由铁道部组织机车车辆制造工厂、科研院所、高等院校联合攻关共同研制,主机厂包括株洲电力机车厂、大同机车车辆厂、长春客车厂和青岛四方机车车辆厂。“中华之星”(DJJ2型电力动车组)前身是行驶在广深铁路的“蓝箭号”(DJJ1型),跟“蓝箭”电动车组一样,由首尾两辆电动力车以前拉后推的方式牵引,属于动力集中型动车组设计。采用了交直交电力牵引,使用JD128型交流牵引电动机及TEP28WG01型GTO牵引逆变器;计算机网络控制技术、动力再生制动加电控制动的直通式数字制动机等先进技术,体现了中国机车车辆制造技术的最高水平。“中华之星”动车组的车头外形是根据空气动力学原理设计,外形酷似“鸭嘴兽”的双拱流线型机车头,列车密封性能良好。国家“八五计划”以来,对高速列车动力学问题进行了大量的理论和实验研究,“中华之星”是这些研究成果的具体体现。“中华之星”动车组的高速受电弓、真空断路器、GTO器件、去离子水泵、高速轴承和螺杆空气压缩机等部件是从国外进口的,以弥补国产器件的不足。

“中华之星”动车组列车由分别编组在头部和尾部的两个电动力车以前拉后推的方式推挽运行。由2节动力车和9辆拖车组成。两辆机车中,DJJ2-0001A由南车集团株洲电力机车厂生产,DJJ2-0001B由北车集团大同机车厂生产。两车使用同一图纸,因而基本上是完全一样的,只是由于各厂工艺条件不同,局部有细微差别。“中华之星”动车组列车9辆拖车包括:2辆一等座车,6辆二等座车和一辆酒吧车。拖车分别由四方厂和长春轨道客车生产。车体外部涂装以白色和蓝、绿色为主色调。

“中华之星”动车组列车于2003年开始试验运行,于2005年8月1日正式投入服务,来往辽宁沈阳至河北山海关之间的线路,运行临时准高速班次,车次为L517/8次,配属沈阳铁路局。由于列车属实验性质,车辆已于2006年8月停止运营。

技术概况电传动系统采用国产化的GTO水冷变流机组,1225kW大功率异步牵引电动机。

以转向架为单元的静止辅助变流器装置能提供VVVF和CVCF三相辅助电源,对辅助机组进行分类分级供电。

控制系统采用分散式微机网络控制系统,并采用冗余设计(主机热备及冗余输入输出)来提高整个列车组运用的可靠性。分散式微机控制系统和车辆级MVB总线,列车级WTB双绞总线实现了全列车的网络控制、逻辑控制和自诊断功能。

总体设计采用了高集成化、模块化的设计技术。设备布置方式:贯通式中间走廊,斜对称设备布置,包厢式司机操纵台,最大程度地确保动力车的重心靠近机车纵、横向中心线上,并尽可能的降低了重心高,这有利于动力车轴重的分配均匀和运行的平稳性。

采用了宽车体鼓形断面,轻量化薄壳整体承载结构和国内首次采用的全新的双拱流线头形,突出降低交汇压力波。

转向架采用了小轮径车轮、六连杆二级空心轴弹性传动、后置推挽式平牵引杆,整体轮及空心轴盘制动器、人字齿轮等技术。牵引电机采用半体悬挂式结构大大降低了簧下质量。

采用全分裂、饼式绕组、高阻抗、下悬卧式牵引变压器。变压器与滤波电抗器共油箱集成,应用强迫导向油循环风冷技术和铝合金副油箱,降低了变压器的重量。

采用车顶夹层通风方式,牵引电机为独立通风冷却,采用主变流器水冷和主变压器油冷的油、水复合冷却的新型冷却方式。

技术数据列车组成:由2辆动力车和9辆拖车组成,中间拖车包括2辆一等座车,6辆二等座车,1辆酒吧车。

轨距 1435mm

轴式 Bo-Bo

车体总长度 21700mm

车体最大宽度 3300mm

车体高度 3840mm

整备重量 478t

动力车整备重量 78 t

轴重 19.5 t

电流制 单相交流 50Hz

工作电压 额定值25kV

动力车传动方式 二级空心轴六连杆传动

电传动方式 交—直—交

轮周牵引功率(持续制)4800kW

设计最高运营速度 270km/h

最高试验速度 >300km/h

起动牵引力 200kN

恒功速度范围 110~284km/h(半磨耗轮)

电制动方式 再生制动

电制动功率 4400kW

研制过程“中华之星”前身是行驶在广深铁路的“蓝箭号”,是以欧洲高速铁路技术模式为基础研制的。2000年,中国通过技贸结合和国际合作,引进国外核心技术部件----牵引变流器,完成了200km/h速度级的“蓝箭”电动车组,并在随后的正线试验中达到了236公里的时速,于2001年完成了8列动车组的生产,并正式投入广深线商业运营。

2000年初,经过多次论证,铁道部拿出270km/h高速列车产业化项目报告,并提交原国家计划委员会,当年下半年,国家计委以2458号文件正式批准立项,同时列入国家高新技术产业化发展计划项目。该文件明确这是中国具有完全自主知识产权的高速列车,并命名为“中华之星”。2001年4月,铁道部下达“270km/h高速列车设计任务书”,确定了列车的总参数,由此拉开了“中华之星”自主研发的序幕。中国工程院院士、南车集团株洲电力机车厂高速研究所所长刘友梅被任命为该项目的总设计师。在铁道部下达的设计任务书中,对“中华之星”的用途有很明确的说明:京沈快速客运通道主型列车,未来高速铁路的中短途高速列车和跨线快速列车。“中华之星”的立项明确是以“产业化”为目标,预计用两年左右时间,达到年生产15列“中华之星”的能力。

按照规划,“中华之星”项目总投资1.3亿元人民币,其中国家拨款4000万元,铁道部投资4000万元,企业推进,“中华之星”项目集中了当时国内铁路机车车辆制造和研发的最核心力量进行联合攻关。“中华之星”的研发工作集合了南、北车集团旗下的四大铁路机车车辆企业(株洲电力机车厂、大同机车厂、长春客车厂、青岛四方机车车辆厂)、四大科研院所(中国铁道科学研究院、株洲电力机车研究所、四方车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所)和两个高等院校(西南交通大学、中南大学)。其中,株洲电力机车厂和大同机车厂分别负责研制一台动力车,长春客车厂负责研制4节拖车,四方机车车辆厂负责研制5节拖车。

2001年8月,“中华之星”项目通过了技术设计审查,开始进入试制阶段。在随后一年多的试制阶段,四个主机厂制造的动力车和拖车分别在西南交通大学国家牵引动力重点实验室的滚动试验台上通过了330km/h、400km/h速度的模拟动力学试验。

2002年9月,“中华之星”动车组集结在位于北京东郊的中国铁道科学研究院环行铁道试验基地,开始进行列车编组调试。试验期间,动力车头的各项功能测试完成,包括牵引、制动、电空联合制动等基本功能得到了验证,随后又完成了机车调试。当年11月,“中华之星”分别在北京环行铁道试验基地和秦沈客运专线上进行了高速综合性能试验。

2002年11月27日,“中华之星”在冲刺试验达到321.5公里的最高时速,创造了当时中国铁路试验速度的最高记录。2002年11月28日 时任铁道部部长傅志寰视察并计划试乘中华之星,列车在先进行的空车试验中,驶回基地前出现A级重大故障:因进口部件(车辆轴承)温度高达109摄氏度触动了车载轴温报警系统。于是决定停止试验。

从2003年1月起,“中华之星”开始在秦沈客运专线上进行线路运行考核。中华之星自2003年4月载客试运营,截止到2004年12月,“中华之星”在秦沈客运专线累计运行53.6万公里,创造了目前中国铁路新型机车车辆试验运行考核里程最长、运行考核速度最高的纪录。期间出现过故障,但最终“经受了新产品最严格的试验和考核”。2005年初,“中华之星”在经历了53.6万公里的线路运行考核,两节动力车和9节拖车分别返厂进行“解体拆检”,拆检后没有发现任何重大问题,可以确认整车和零部件状态良好。

“中华之星”于2005年8月1日正式投入服务,来往沈阳至山海关之间,运营临时准高速班次,配属沈阳铁路局。列车营运最高速度限制在160km/h。全程400公里用时3小时。2006年8月2日,“中华之星”完成了最后一次营运任务,车辆已停驶。

中华之星研制的背景之一是:“八五”期间,中国开始了高速列车关键技术的先期研究和科研攻关。“九五”期间,国家重点科技攻关项目“高速铁路实验工程前期研究”和“200km/h电动旅客列车组和动力分散交流传动电动车组研究”正式开始。1990年代末,京沪高速铁路的修建被提上国家议事日程,当年铁道部出于自身技术利益考虑支持的高速轮轨方案与前瞻性的磁悬浮方案争论激烈,而“中华之星”研发就成了铁道部的“争气项目”,铁道部企图以研发的实际成果说服领导改为支持铁道部自己的高速轮轨方案。

争论“中华之星”项目的下马曾引起了一番争论。该项目的总设计师刘友梅认为,“返厂进行“解体拆检”没有发现任何重大问题这说明‘中华之星’是可靠的,研制是成功的。”刘友梅认为,后来发生的一些事情,影响了“中华之星”按照最初的目标实现产业化。“这一切都是人为因素造成的。” 他认为,原因在于铁道部对“中华之星”的技术性能和安全性不放心。事实上“中华之星”在运行考核期间就被限速,考核里程中的200km/h速度里程仅占到全部考核里程的40%。

在2002年11月27日“中华之星”冲刺试验并创造了312.5公里最高时速的第二天,时任铁道部部长傅志寰带几位副部长来视察并计划亲自上车试乘体验。2002年11月28日按计划是9点钟正式试验,为稳妥起见,列车先在线路上空车试载跑了一趟,最高时速达到285公里。但快回到基地前的17秒钟,安装在“中华之星”上的转向架故障诊断系统出现报警。列车回到基地,下车检查发现B动力车有一个根轴的托架轴承座冒烟。据说这套故障诊断系统原本用于诊断军用航空发动机的故障,由航空集团“608所”开发并转化民用。经查看数据,发现轴承温度已经达到109摄氏度,属于一级报警。随后用红外线测温计检查,轴承座温度也达到90多度。是A级重大故障。接下来的试验决定取消。故障转向架被拉回大同厂解体,检查发现是进口轴承质量问题。在与国外制造商协调后,轴承得到退换。

刘友梅认为,“这也证明安装在‘中华之星’上的故障诊断系统是有效的”。“但这件事情却成为‘中华之星’安全性不可靠的最重要依据。铁道部一些人大做文章,否定‘中华之星’” “我认为这恰恰说明‘中华之星’安全诊断保障系统很有效,能提升‘中华之星’的可靠性,就看你站在什么立场上去说了。”

2003年9月19-20日长春召开的“高速动车组专家研讨会”上,“中华之星”被评价为“与国外先进水平相比,在技术水平、产品成熟程度和可靠性等方面还存在较明显的差距”。这次会议已经明确要从国外引进200km/h动车组和300km/h以上高速动车组,但专家们在“建议综合”里仍强调,要进一步完善“中华之星”高速动车组的试验。

2004年,在铁道部200km/h动车组项目采购招标中,“中华之星”出局。按照2004年铁道部《时速200公里铁路动车组项目投标邀请书》规定,此项目合格投标人应该是“在中华人民共和国境内合法注册的,具备铁路动车组制造能力,并获得拥有成熟的时速200公里铁路动车组设计和制造技术的国外合作方技术支持的中国制造企业(含中外合资企业)”。

2005年7月11-12日,铁道部主持召开“中华之星”阶段验收总结会,会上铁道部对国家立项自主研发的高速列车在口头上表示了支持。但刘友梅认为,“实质上对‘中华之星’持全盘否定的态度。” 这次验收会刻意否决了“中华之星”项目从设计、研制、试验、运行考核的严格过程以及“中华之星”所具备的200km/h以上速度级技术能力的事实。刘友梅认为“这次验收会极大地伤害了我们科技人员的自信,也损害了政府部门的诚信形象。”“‘中华之星’高速列车夭折了,中国刚刚自主建立起来的高速列车技术的系统集成平台被扼杀了”。

有人对把“中华之星”项目的下马直接等同于民族工业的危亡的说法提出了批评。

有人认为,其可靠性方面的表现是导致其下马的重要原因。“中华之星”2002年11月28日出现重大故障之前试验中多次出现重大安全故障,且出现比较严重的安全隐患。在试运营后,故障仍然频发。安全性、可靠性还不高,“与国外技术水平还有相当的差距”。

另外,此车参与京沪高速铁路的招标率先出局,据分析使用动力集中式设计,乃出局原因之一。

有认为,“中华之星”是重蹈当年“运-10运输机”项目的覆辙(一般认为,当时运-10不成熟,大量的试验工作未完成。还没定型已经落后。成本高,故障率高。发动机的研制进展不顺利)。

“中华之星”缘何出局,最大的障碍就是造价问题。虽然此车的核心技术是拥有自主的知识产权,但是此车很多应用于高速动车制造使用的配件不能完全国产化,导致硬件配套设施大部分都涉及进口,最根本的原因还是在于造价颇高。一列“中华之星”的造价相当于几列CRH动车组,最终“中华之星”被市场淘汰。

 
 
 
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