和諧號CRH380A型電力動車組

和諧號CRH380A型電力動車組

CRH380A型電力動車組,全稱“和諧號CRH380A型電力動車組”,又名“CRH380型”是由中國南車旗下南車青島四方機車車輛股份有限公司設計團隊自主研發的CRH系列高速動車組。CRH380A系列為動力分散式、交流傳動的電力動車組,採用了鋁合金空心型材車體。它是世界上商業運營速度最快、科技含量最高、系統匹配最優的動車組,持續運營時速可達380公里。車內設有觀光區、一等座包間、一等座車、二等座車、餐車等,可滿足不同層次的旅客的個性化出行需求。它是中國動車組的里程碑基礎,以此為基礎,可以向上拓展更高時速列車,向下拓展城際列車等。

在上海世界博覽會中國鐵路館展出的CRH380A頭車在上海世界博覽會中國鐵路館展出的CRH380A頭車

概述

類型電力動車組
原產國中國
製造南車青島四方機車車輛
車輛編號CRH380A-6001~CRH380A-6040
CRH380A-6041L~CRH380A-6140L
製造年份CRH380A/AL:2010年—
投入運營CRH380A:2010年9月30日
主要用戶中華人民共和國鐵道部
產量CRH380A:40列
CRH380AL:100列
衍生自CRH2C(CRH2-300)
技術數據
列車編組CRH380A:8輛(6M2T)
CRH380AL:16輛(14M2T)
營運最高速度380km/h
設計最高速度400km/h
試驗最高速度CRH380A:416.6km/h
CRH380AL:486.1km/h
編組定員CRH380A:494人
CRH380AL:1027人
編組長度CRH380A:203m
CRH380AL:403m
車輛長度先頭車:25,700mm
中間車:25,000mm
車輛寬度3380mm
車輛高度3700mm
軸重≤15t
軸距2500mm
軌距1,435mm
轉向架無搖枕空氣彈簧轉向架
供電方式交流25kV,50Hz,架空電纜取電
牽引功率CRH380A:9600kW
CRH380AL:20440kW
控制裝置IGBT水冷VVVF
制動方式再生制動、直通式電空制動

簡介

2009年6月,中華人民共和國鐵道部向國內動車組製造企業招標採購共320列時速350公里的高速動車組[1],南車青島四方機車車輛股份有限公司為中標廠商之一。同年9月28日,鐵道部武漢鐵路局與四方機車車輛在北京簽署了140列時速350公里速度級動車組採購契約,包括100列16節長編組,及40列8節短編組的高速動車組訂單,契約總金額約值450億元人民幣[2][3]。
南車四方機車車輛的時速350公里級別高速動車組研製項目名稱為CRH2-380(或稱CRH2-350),是在CRH2C(CRH2-300)第二階段的基礎上進行研發。持續運營時速為350公里,最高運營時速為380公里,最高試驗時速400公里以上。由於CRH2-300型動車組只是在時速250公里的CRH2-250型動車組(CRH2A)基礎上加大牽引功率,以僅僅滿足目前最高運營時速350公里的要求,難以滿足京滬高速鐵路上時速380公里的營運要求,因此CRH2-380需要在CRH2-300的基礎上全面提升列車整體性能,對動車組的牽引系統、空氣動力外形作出了較大的改變[4]。
京滬高速鐵路是世界上一次建成線路最長、標準最高的高速鐵路,為之配套的新一代高速列車的開發是在消化吸收基礎上一項龐大的再創新工程,為全面支撐中國高速列車技術自主創新的需求,中華人民共和國科技部與鐵道部於2008年2月26日共同簽署了《中國高速列車自主創新聯合行動計畫》,而CRH2-380型高速動車組正是該聯合行動計畫最重要的項目,2009年正式立項啟動了列入“十一五”國家科技支撐計畫的中國高速列車關鍵技術及裝備研製重大項目。在分析京津城際鐵路等高速鐵路積累的大量數據和經驗的基礎上,鐵道部提出了新一代動車組的性能提升方向、技術方案,並對方案進行了大量的分析計算,形成了一整套的列車系統設計方案和各子系統最佳化設計方案[5]。
為了預先獲得CRH2-380型動車組新頭型的空氣動力效能和實車試驗數據,鐵道部於2009年決定將CRH2-150C作為CRH2-380的試驗實體樣車,改為使用下一代的新頭型。車身僅標示為“試驗車CRH380A”的新頭型CRH2C第二階段動車組於2010年4月底下線,並在5月起開始在鄭西客運專線試驗。2010年5月,南車四方機車車輛又定製了一節CRH2-380A頭車的1:1實體模型,在上海世博會中國鐵路館展出,並亮相到世博會閉幕為止之後,搬回位於北京的中國鐵道博物館作永久靜態展示。[6]
2010年9月,鐵道部下發《關於新一代高速動車組型號、車號及坐席號的通知》,正式將四方機車車輛的CRH2-380型動車組型號名稱更改,其中短編組動車為CRH380A,而長編組動車為CRH380AL。

CRH380A

CRH380A從上海虹橋站發車CRH380A從上海虹橋站發車

CRH2-380A列車總數為40列(CRH380A-6001~CRH380A-6040),採用6動2拖的編組方式,牽引功率為9600千瓦,使用DSA350型高速受電弓,以及在受電弓的兩側為擋板。列車設有帶一等包廂座位的一等座車(ZY)2輛、二等座車(ZE)3輛、帶觀光座的二等座車(ZEG)2輛和帶酒吧的二等座車(ZEC)1輛。其中一等座採用2+2方式布置,二等座為2+3布置。除了帶酒吧的二等座車、一等包廂座位外,其他車廂所有座位均能鏇轉。列車設有觀光座定員12人,一等包座定員6人,一等座定員89人,二等座定員387人,全列定員494人。
2010年9月,CRH380A-6001~CRH380A-6010相繼開始配屬上海鐵路局,及進入滬寧城際高速鐵路和滬杭客運專線進行高速試驗。2010年9月28日,CRH380A在滬杭客運專線進行高速試驗,並先後兩次刷新“中國鐵路第一速”,並刷新了世界上“正常營運編組列車最高試驗速度”(特殊改造列車的最高試驗速度為法國高速列車V150的574.8公里/小時)。當日上午10時40分,由上海虹橋開往杭州方向的CRH380A-6001列車(車次G55001)的試運行時速達到413.7公里/小時[7]。不到一小時後的11時37分,由杭州折返到上海虹橋試運行(車次G55002)途中,最高時速達到416.6公里/小時[8]。
為應付十一黃金周期間來往南京和上海的往返客流,上海鐵路局在2010年9月30日、10月1日、10月7日三天,安排CRH380A首次載客運營,在滬寧城際高速鐵路擔當臨時高速動車組旅客列車任務,為此車型第一次載客運營。[9]。2010年10月26日起,CRH380A正式在滬杭客運專線投入服務。2010年12月3日起,CRH380A開始在武廣客運專線投入運營[10]。

CRH380AL

CRH380AL列車總數為100列(CRH380A-6041L~CRH380A-6140L),採用了14動2拖的編組方式,牽引功率為20440千瓦,7個動力單元,56台牽引電機,使用DSA350型高速受電弓,以及在受電弓的兩側為擋板。列車設有帶一等包廂座位的商務車(SW)1輛、一等座車(ZY)2輛、二等座車(ZE)10輛、帶觀光座的一等座車(ZYG)2輛和餐車(CA)1輛。其中一等座採用2+2方式布置,二等座為2+3布置。除了帶酒吧的二等座車外,其他車廂所有座位均能鏇轉。
2010年10月底,CRH380A-6041L在南車青島四方股份的青島廠房下線;同年11月8日,被運送至北京環行鐵道進行安裝試驗設備及初步試驗,隨後在11月20日前往京滬高速鐵路先導試驗段(棗莊至蚌埠)開始進行正式線路聯調聯試和綜合試驗,並在26日首次進行時速380公里的高速試驗。2010年12月3日,CRH380A-6401L動車組在京滬高鐵進行沖高速試驗,當日上午11時6分,列車從棗莊西站出發。11時28分,列車在宿州東站附近達到486.1公里/小時的最高運行時速[11];11時39分到達蚌埠南站,列車以34分鐘運行了220公里,全程平均時速達388公里/小時。這是繼9月28日CRH380A型動車組在滬杭客運專線試運行創下時速416.6公里之後,中國高鐵再次刷新“正常營運編組列車最高試驗速度”;日本國土交通省亦表示,CRH380A型動車組已經成功超越了日本在1996年由300X動車組創下的443公里/小時速度紀錄[12][13]。而在列車開始高速試驗前,當日上午10時35分在徐州東站舉行了“和諧號CRH380A新一代高速列車上線儀式”。

技術特性

CRH380A型動車組的顯示屏,顯示當前速度CRH380A型動車組的顯示屏,顯示當前速度

低阻力流線頭型:南車四方機車車輛股份共設計了20種列車新頭型方案,經過進行了氣動阻力、氣動升力、側向力、隧道效應等大量的空氣動力學的仿真計算,並通過三維流場數值仿真分析和多目標最佳化,進行了17項、75次仿真計算,確定了5種備選頭型。繼而又對備選方案製作1:8模型,分別進行了19個角度、8種風速的風洞氣動力學實驗和3種風速、4種編組的風洞噪聲試驗,對擇優選出的方案進行了樣車試製,完成了22項試驗驗證[14],經大量的比對、計算、試驗之後,最終確定了新一代高速列車的頭型方案[15]。實際運行時新頭型的阻力係數小於0.13,尾車升力係數小於0.08[16]。
振動模態系統匹配:最佳化了轉向架設計參數並改善車廂內部結構,以配合動車組車體的自然震動頻率,有效抑制列車在高速運行時的車體結構性共振,同時提高了乘坐舒適度。
高強度氣密性:由於列車運行時速提高到380公里/小時,為滿足兩列動車同時雙向通過隧道的氣密需要,CRH380A型動車組進一步提升了氣密性,車廂採用差壓控制模式的全密封加壓。車廂內壓力從4000帕下降到1000帕實際大於180秒,氣壓變化值小於200帕/秒[16]。
高速轉向架:CRH380A型動車組使用SWMB-400/SWTB-400型無搖枕轉向架,由CRH2C第二階段使用的SWMB-350/SWTB-350改良而來。兩者相比,新的轉向架增加了抗側滾扭桿,帶兩組抗蛇行減震器,加強了二系懸掛空氣彈簧柔度,提高了轉向架的穩定性和減震效果,滿足轉向架臨界失穩速度達550公里/小時的指標要求[4]。中國與歐盟的列車脫軌係數安全標準是小於或等於0.8,實驗結果表示,當CRH380A型動車組運行速度為386.3公里/小時,其最大脫軌係數為0.34,而CRH2A型動車組以250公里/小時運行時最大脫軌係數為0.72[16]。
噪聲控制技術:列車採用各種新型噪音吸收和阻隔技術材料,CRH380A型動車組在時速350公里/小時的情況下車廂內噪聲保持67至69分貝,與CRH2A型動車組以250公里/小時運行時的情況相若。而低阻力新頭型的使用亦減少超過5%的氣動噪音[16]。
高性能牽引系統:採用南車株洲電機有限公司的YQ-365型牽引電動機,和株洲南車時代電氣股份有限公司的CI11型IGBT牽引逆變器,並降低了傳動比和加大制動盤熱容[4]。
車輛減重:由於列車牽引動力、結構質量、減噪水平的提高,車輛重量相應增加,但軸重仍維持在15噸的水平。當CRH380A動車組維持380公里/小時的旅行速度時,平均每位旅客的每百公里能量消耗小於5.2千瓦小時[16]。
高效率再生制動:再生能量回饋電網效率達到90%[16]。
人性化旅客界面

車內布置

列車內部的旅客空間“航空化”,座位號除了數字外還增加了英文字母。二等座每列設有“3+2”方式排列五個座位,以“A、B、C、D、F”代表;一等座每列設有“2+2”方式排列四個座位,以“A、B、C、F”代表。無論是一等車廂還是二等車廂,帶字母“A”和“F”的座位靠窗,帶字母“C”和“D”代表貼近中間走道。以二等車廂第四排的座椅為例,座號“4A”、“4F”靠窗,“4C”、“4D”臨過道,4B為兩座中間一個座位。自2010年11月起鐵道部陸續升級車站的售票系統後,旅客不論從人工售票視窗或是自助售票機購票,也可以選擇席位屬性,甚至車廂。
與CRH3型動車組一樣,CRH380A型動車組的駕駛室後面也有一個VIP包間,稱為觀光區。頭車和尾車各設一個觀光區,每個內設6個座椅,旅客可通過透明的玻璃幕牆看到駕駛室的操作。如果按下座椅上的玻璃顏色控制按鈕,透明玻璃幕牆會立即變成磨砂玻璃。觀光區的座椅亦有揚聲器按鈕,可通過這個按鈕控制車內廣播音量。
CRH380A型動車的一等車廂還設定了包間,每個內設6個座位和一張大辦公桌,裝設有自動門,形成一個封閉的會議室,可用於進行商務洽談[17]。

車輛配屬概況

至2011年1月,總共已有40組CRH380A系列動車組出廠。[18]

配屬數量動車組編號運用線路備註
上海鐵路局20CRH380A-6001~CRH380A-6009、CRH380A-6011~CRH380A-6019、
CRH380A-6021~CRH380A-6022
滬杭高鐵
武漢鐵路局20CRH380A-6020、CRH380A-6023~CRH380A-6026,
CRH380A-6028~CRH380A-6032
武廣-廣深港高鐵
廣鐵集團10CRH380A-6010,CRH380A-6027,
CRH380A-6033~CRH380A-6040
武廣-廣深港高鐵因廣深港高鐵未開通,所以暫運營武廣高鐵
北京鐵路局1CRH380A-6041L京滬高鐵京滬高鐵先導試驗段進行線路聯調聯試和綜合試驗

列車編組

車廂型號
SW:商務車(BusinessClassCoach)
ZY:一等座車(FirstClassCoach)
ZE:二等座車(SecondClassCoach)
CA:餐車(DiningCar)
ZEC:二等座車/餐車(SecondClassCoach/DiningCar)
ZYG:一等座車/觀光車(FirstClassCoach/SightseeingCar)
ZEG:二等座車/觀光車(SecondClassCoach/SightseeingCar)
英文字母意思
Z:Zuo(拼音),座,座車
Y:Yi(拼音),一,一等
E:Er(拼音),二,二等
C/CA:Can(拼音),餐,餐車
G:Guan(拼音),觀,觀光

CRH380A

CRH380ACRH380A

CRH380AL

CRH380ALCRH380AL

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