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DDJ1型電力動車組

DDJ1型“大白鲨”电力动车组中国第一代高速铁路电力动车组,由株洲电力机车厂长春客车厂四方机车车辆厂唐山机车车辆厂南京浦镇车辆厂株洲电力机车研究所等单位于1999年联合研制成功,属于实验性车型,仅试制一列并未投入批量生产,曾获“九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果。DDJ1型电力动车组为动力集中式的单端动力推挽式列车组,采用交—直流电传动,最高运营速度为200公里/小时[1]

DDJ1“大白鲨”
DDJ1 001@BCR (20150709125619).JPG
停放在北京环形铁道的DDJ1型动车组(2015年7月)
概覽
類型 电力动车组
原產國  中国
製造 株洲電力機車廠
长春客车厂
四方机车车辆厂
唐山机车车辆厂
南京浦镇车辆厂
產量 1组
車輛總數 动力车1辆、客车6辆
車輛編號 001
製造年份 1999年
投入运营 1999年9月27日-2002年10月
主要用戶 China Railways.svg中华人民共和国铁道部
技術數據
列車編組 7节(1M6T)
編組長度 176 m
車輛長度 动力车:18,316 mm
客车:25,500 mm
控制车:24,320 mm
車體宽度 3,104 mm
編組重量 440 t
軌距 1,435 mm
編組定员 438
營運速度 200 km/h
設計最高速度 220 km/h
試驗速度 223.2 km/h
起動加速度 0.8 km/h/s
牽引力 180kN(起动)108kN(持续) kN
供電制式 单相交流 25kV 50Hz
傳動方式 交—直流电
牽引電動機 ZD118 × 4
電動機功率 1,000 kW
牽引功率 4,000 kW
傳動比 73/36
控制裝置 晶闸管不等分三段半控桥调压
制動方式 加馈电阻制动、直通式电空制动

发展历史编辑

背景编辑

在1990年代初以前,中国铁路的旅客列车速度长期停留在120公里/小时的水平,并面对着来自高速公路和航空运输的严峻挑战。1990年,中华人民共和国铁道部决定选定广深铁路作为试验区段,对既有线路进行技术改造,以时速160公里的准高速铁路作为突破口,为未来发展高速铁路进行探索和试验。1994年12月,广深准高速铁路正式开通并投入运营,为中国自1995年开始的全面提速战略提供了坚实的技术基础;经过多次提速试验后,于1997年4月1日在三大铁路干线实现中国铁路第一次大面积提速

为了进一步提高铁路客运的竞争力,中国铁道部决定向时速200公里/小时的高速铁路领域进军。1997年1月5日,韶山8型电力机车铁道部科学研究院北京环行铁道试验基地,创造了当时中国铁路最高试验速度——212.6公里/小时。同年,由中国铁道部科教司立项的“200公里/小时电动旅客列车组”正式被列入中国第九个五年计划国家科技攻关计划发展项目之一[2]

研制编辑

1997年4月,中国铁道部正式下达了《200公里/小时电动旅客列车组设计任务书》,主要目标是研制一列运营速度为200公里/小时,最高试验速度达到220公里/小时,并能用于商业运营的电力动车组。动车组采用“一动六拖”的动力集中方式,研制单位主要有株洲电力机车厂长春客车厂四方机车车辆厂唐山机车车辆厂南京浦镇车辆厂株洲电力机车研究所等;其中株洲厂和株洲所承担动力车的研制,长春厂承担动车组总体研究和研制单层一等座车、单层二等座车、带司机室的单层二等座车(控制车)各一辆,浦镇厂研制双层二等座车一辆,四方厂和唐山厂研制单层二等座车各一辆[3]

为了验证既有线试验区段的提速改造的整体水平,以及为电力动车组的研制提供试验数据,1998年6月,在京广铁路许昌至小商桥区段进行了中国首次200公里/小时旅客列车正线综合性能试验,最高试验速度达到239.7公里/小时,创造了当时中国铁路第一速的纪录;除了韶山8型电力机车外,参与试验的车辆还包括了五辆分别装用长客厂CW-2G、CW-200、浦镇厂PW-200、四方厂SW-200等四种高速转向架的试验车。

1999年3月,经铁道部确认,200公里/小时电力动车组正式定型为DDJ1型。

试验编辑

外部圖片链接
  在深圳站的DDJ1型电力动车组
  DDJ1型电力动车组离开深圳站
  双层软座车下层内部

1999年5月26日,动力车正式完成株洲厂内的测试[4],随后在同年6月上旬被运送至北京环行铁道,同时其他工厂研制的车厢亦陆续抵京。1999年7月7日,DDJ1型电力动车组进行编组后的首次综合试验[5]中国铁道科学研究院负责对动车组在环形线进行安全评估试验;四方车辆研究所北方交通大学、株洲电力机车厂、南京浦镇车辆厂、唐山机车车辆厂、四方机车车辆厂、长春客车厂等单位共同完成动车组牵引性能、动车动力学、拖车动力学、制动性能、弓网受流质量、空调性能、供电等试验,期间列车最高试验速度达到180公里/小时[6]

同年8月,DJJ1型电力动车组在北京完成安全评估试验和各项性能测试后,赴广深铁路进行上线试验。1999年8月20日凌晨,DDJ1型电力动车组首次在广深铁路进行试运行;试运行为时12天[7],试验包括机车车辆、线桥设备及列车超速防护系统等三个方面100余项测试项目,并在一次试验中瞬间时速达到223.2公里/小时。试验完毕后由铁道部安全评估专家组对DDJ1型电动车组的各项试验报告进行全面审查,认为时速200公里电动旅客列车在广深线可按最高时速180公里进行运营考核。1999年9月27日起,DDJ1型电力动车组在广深铁路以180公里/小时的最高运营速度开始载客试营运,每天担当2对来往深圳广州东广深城际列车,成为中国第一列时速200公里的商业营运列车。

然而,由于动力车采用了四台1000千瓦的脉流牵引电动机,以提高电压和电流的方法来提高电机转速。基于直流电动机的技术限制,电机的各项性能指标已接近或超过临界值,导致牵引电机可靠性较差,机车耗电量大。列车投入商业运营后故障率很高,列车在广深铁路运用一年期间的总停运时间长达几个月,只能作为备用车使用[8]。至2002年中,DDJ1型电力动车组停运,并封存于广州车辆段石牌客技站。2002年10月,“大白鲨”列车根据铁道部安排,改配属中国铁道科学研究院,并于2003年4月被送返北京环行铁道封存至今。

技术特点编辑

总体结构编辑

 
密接式车钩和日本成田密封风挡

DDJ1型电力动车组为动力集中方式的推挽式动车组,采用7辆编组,由1辆动力车、5辆单层客车(包括1辆一等座车、3辆二等座车及1辆带司机室的二等座车 )、1辆双层客车组成。动力车为一台四轴高速电力机车,其总体布置采用双侧走廊、单端司机室,车内设备采用分室斜对称布置,从前至后分别为司机室、第一电气室、变压器室、第二电气室、机械室。电气室内设有主整流拒、辅助变流柜、制动电阻柜、控制电器柜、微机控制柜等设备;机械室设有牵引电动机通风机、空气压缩机、空气制动柜等设备。主变压器位于车体中央并下沉于车体底架下,与平波电抗器、限流电抗器共用冷却油箱。机车车体、转向架、变压器等各主要部件均进行了轻量化设计,使机车达到了总重84吨、轴重21吨的要求。为了减少高速运行时的空气阻力,动力车采用了流线型车头、车顶导流罩,车体下部两侧并设有裙板[1]

客车车厢采用无中粱薄壁筒整体承载的全钢焊接结构。列车总定员为438人,一等座车和二等座车均采用“2+2”单向座席布置,差异仅在于座位空间和间距。为提高车厢的密封性能,车辆门窗、连接风挡及排污系统均设计成密封结构,采用了法国进口塞拉门日本成田制作所的密封风挡、瑞典进口的集便装置、日本三菱空调机组等设备。为了减少运行阻力,所有客车均采用全封闭的车下裙板,与双层座车相邻之单层座车车顶并设有导流罩。各车厢之间使用密接式车钩连接。控制车车头盖版用复合材料制作,前窗玻璃采用双层防爆电热玻璃。为了克服列车反向推行状态下控制车轮重减载率偏大的问题,除了在控制车车体前端裙板内设置了配重箱,并借鉴了X2000摆式列车的经验,在控制车的前导转向架构架上加设了配重块[3]

列车编组编辑

车厢号 1 2 3 4 5 6 /
车型 二等软座车 二等软座车 二等软座车 一等软座车 二等软座车 双层二等软座车 (动力车)
动力配置 〇〇 〇〇
拖车
〇〇 〇〇
拖车
〇〇 〇〇
拖车
〇〇 〇〇
拖车
〇〇 〇〇
拖车
〇〇 〇〇
拖车
●● ●●
动车
车辆编号 RZ225DK 10886 RZ225DT 10885 RZ225DT 10884 RZ125DT 10882 RZ225DT 10883 SRZ225DT 10881 DDJ1 001
制造厂 长春客车厂 唐山机车车辆厂 四方機車車輛廠 长春客车厂 南京浦镇车辆厂 株洲电力机车厂
转向架 CW-200 PW-200 SW-200 CW-200 PW-200
其他 设司机室 设司机室、受电弓

电路系统编辑

动力车为一台交—直流电传动的单相工频交流电力机车,机车主电路与韶山8型电力机车大致相同,采用晶闸管不等分三段半控桥调压和励磁无级调节,实现恒流准恒速特性控制,恒功速度范围为127~200公里/小时;电气制动采用加馈电阻制动。机车采用ZD118型牵引电动机,是在韶山8型机车所使用的ZD115型牵引电机基础上改进而成,为六极、中电压、带有补偿绕组、C级绝缘、全叠片机座的复励脉流牵引电动机,两者结构上基本相同,ZD118型电机提高了功率绝缘等级,持续功率达到1000千瓦,令动力车成为中国铁路单轴功率最大的交—直流电传动电力机车[9]

辅助电路采用单—三相交—直—交变流器供电,取代了传统的旋转式劈相机。动力车并设有向客车车厢供电的系统,采用集中整流、分散逆变的方式,动力车分两路向客车供应600伏直流电源,经由每节车厢设置的逆变器,将600伏直流电逆变为两路380伏交流电源,可为空调、电热、电茶炉以及照明等电器设备提供电源[1]

控制系统编辑

DDJ1型电力动车组的控制系统与出口伊朗的TM1型电力机车相似,同时结合了国产微机控制系统和Adtranz公司的“MICAS-S2”微机控制系统,其中“MICAS-S2”部分主要实现故障记录、显示和列车重联控制功能。控制网络由三级构成,分别为列车总线、车辆总线、控制器总线,其中列车总线直接贯通全列车,连接动力车和控制车。列车总线重联通信采用频率偏移调制方式(FSK),通过网关与车辆总线交换信息。列车控制以微机加逻辑控制单元(LCU)为主体 ,控制功能包括牵引及制动特性控制、超速保护、空电联合制动、自动过分相控制、列车电空制动控制等功能。司机操作台取消了传统的模拟显示仪表,代之以微机控制和监控的液晶显示屏[10]

转向架编辑

动力车走行部为两台二轴转向架,轴式为Bo-Bo。转向架结构与韶山8型电力机车大致相同,构架采用高强度低合金材料。一系悬挂为螺旋弹簧加垂向油压减振器;二系悬挂为高柔度螺旋圆弹簧配垂向、横向、抗蛇行油压减振器的组合。机车采用电机架承式全悬挂结构、双侧六连杆轮对空心轴弹性传动装置、单边刚性直齿传动。牵引力或制动力通过中间低位推挽式牵引装置传递[1]

参见编辑

参考文献编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 刘友梅. 200km/h电动旅客列车组动力车:我国铁路高速牵引动力的新起点. 《机车电传动》 (株洲: 株洲电力机车研究所). 1999年7月: 6–10. ISSN 1000-128X. 
  2. ^ 科学技术部关于“九五”国家科技攻关计划执行情况及“十五”科技工作部署
  3. ^ 3.0 3.1 李瑞淳. 200km/h电动旅客列车组总体研究及一等、二等座车与控制车. 《铁道车辆》 (青岛: 四方车辆研究所). 2001年11月, 39 (11): 9–14. ISSN 1002-7602. 
  4. ^ 首台高速DDJ电动机车问世. 新浪新闻. 1999-05-28 [2012-04-30]. 
  5. ^ 高速电动旅客列车进行综合试验. 《人民日报》第4版. 1999-07-09. 
  6. ^ 肖彦君;徐小玉. 200km/h电动旅客列车组在环行试验基地进行试验. 《中国铁路》. 1999年8月, 8. 
  7. ^ 我国第一列高速电动旅客列车组试运行. 中央电视台. 1999-08-22 [2012-04-30]. 
  8. ^ 研制高科技铁路机车车辆新产品不需国家花一分钱,依靠自己的力量创造奇迹. 《人民铁道报》. [2012-04-30]. (原始内容存档于2009-01-05). 
  9. ^ 郭淑英. 动力集中式200km/h电动车组用脉流牵引电动机. 《机车电传动》 (株洲: 株洲电力机车研究所). 2000年1月: 6–9. ISSN 1000-128X. 
  10. ^ 周桂法. 动力集中式200km/h电动车组的微机控制系统. 《机车电传动》 (株洲: 株洲电力机车研究所). 1999年9月: 5–9. ISSN 1000-128X. 

外部链接编辑