复兴号电力动车组

复兴号电力动车组

复兴号电力动车组坚持软硬件自主创新研发,建立了中国高速动车组标准技术平台,在多项性能指标方面取得了技术创新和突破,是中国科技创新的又一重大成果。

复兴号电力动车组早期称为中国标准动车组,2017年6月26日后更名,型号包括CR400AF-A、CR400AF-B、CR400AF-C、CR400AF-G、CR400AF-Z和CR400AF-BZ,是中国铁路总公司组织中国中车股份有限公司自主研发的、具有完全知识产权的新一代高速列车,它集成了大量现代国产高新技术,牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重大突破,是中国科技创新的又一重大成果。在技术标准体系建设上,复兴号电力动车组也迈出了从追赶到领跑的关键一步。

2004年,中国引进德国、日本等国的高速动车组技术,在消化吸收再创新的基础上,生产出了和谐号系列高速动车组。由于标准不统一,运营和维修成本居高不下。

2012年,由中国铁路总公司主导,中国铁道科学研究院技术牵头,中车所属企业设计制造,开展了中国标准动车组设计研制工作

2016年7月,中国标准动车组在世界上首次实现时速 420千米交会及重联运行试验。

2017年2月25日10点33分,G65次列车驶出北京西站,运行于京广高铁,标志着我国自行设计研制的、拥有全面自主知识产权的中国标准动车组样车正式上线运营。

2017年6月25日,中国标准动车组被正式命名为复兴号。

2017年6月26日,在京沪高铁两端的北京南站和上海虹桥站复兴号双向首发。复兴号电力动车组在京沪高铁率先恢复最高时速350千米运营,中国再次成为世界上高铁商业运营速度最高的国家。

2020年5月,中国投入运营的复兴号电力动车组超过800标准组,覆盖全国27个省区市和香港特别行政区。2021年6月25日,拉萨至林芝铁路开通运营,复兴号高原内电双源动车组同步投入运营,历史性地实现复兴号对31个省区市的全覆盖。

复兴号电力动车组的技术特点:

动力配置 采用8辆编组,4动4拖的统一动力配置形式,由2个基本动力单元组成。可在动力单元配置及网络控制等基本不变的情况下,满足不同速度目标值对牵引能力的需求,可通过不同动力单元的组合,实现灵活编组,满足不同的客流需要。为适应节能环保要求,中国标准动车组整车采用全新低阻力流线型头型设计和车体平顺化设计,降低气动阻力,减少持续运行能量消耗,并统一零部件技术标准,实现各型号动车组相同零部件的互换使用,有效降低运用、检修等寿命周期成本。

牵引系统 采用国产大功率IGBT元器件构成的交直交传动牵引系统,通过提高中间直流环节电压,提高效率,降低损耗,改善电机控制特性,提升单位质量下的牵引输出功率。

制动系统 采用微机控制的直通式电空制动系统及大容量基础制动装置,具备以整列车进行空电复合控制的能力,可按模式曲线精确控制列车减速或停车。

网络控制系统 采用列车级(WTB)和车辆级(MVB)组成的两级网络结构,按照适应中国铁路实际的控制策略,自主开发列车网络控制系统。

高压系统 采用主动控制受电弓,高压设备外绝缘的雷电冲击耐受电压提升至185 千伏,采用整体密闭的高压箱结构,除受电弓外,其余高压部件不暴露于运行环境中,以改善高压系统部件的工作环境,提高系统在不同网高和不同环境下的工作可靠性,实现日常运用的免维护。

涂装 CR400AF的两列样板车(CR400AF-0207和CR400AF-0208)曾经采用白色底色搭配侧窗下方蓝色线条的涂装,截至2021年,列车全部采用银色底色搭配侧窗前方及下方红色线条的涂装。

复兴号电力动车组的优越性:

复兴号电力动车组研制以自主化、统型和互联互通为前提,坚持软硬件自主创新研发,建立了中国高速动车组标准技术平台,在多项性能指标方面取得了技术创新和突破。与既有动车组相比,技术指标更先进,安全保障更全面,绿色环保更节能,乘坐体验更舒适,周期成本更节约。

技术指标更先进 就动车组而言,既要采用大功率牵引动力,提供足够的牵引力,达到列车最高运行速度、加速性能和坡道启动等性能指标;也要采用高性能的制动系统,提供同步的制动力,满足列车在调速和在规定距离内停车的制动性能指标。复兴号电力动车组在牵引、制动、高压等系统技术指标方面更为先进。

(1)复兴号电力动车组的牵引功率技术指标比既有动车组提升7%,达到10 400千瓦。从静止到时速350千米,启动加速时间仅需391秒,比既有CRH380动车组减少了81秒,加速距离缩短了6.4千米。

(2)复兴号电力动车组由制动系统实施统一的列车制动力管理、计算和分配,实现空电复合控制模式,采用统一减速曲线控制,同步控制性能更优异;充分利用黏着及再生电制动,再生制动功率提升为牵引功率的1.3 倍,闸片磨耗显著降低。

(3)复兴号电力动车组采用主动控制受电弓和整体密闭的高压箱结构,高压设备外绝缘雷电冲击耐受电压由 170千伏提升至 185千伏,提高了在雾霾等恶劣天气条件下,高压系统抗雷电冲击和防污闪能力。

安全保障更智能 动车组采用完善的主动和被动安全防护设计,采用先进的车载网络、车地通信网络,应用传感器采集、数据处理、故障诊断、自动控制、远程监控等技术手段,构建了更智能的动车组安全保障体系。

(1)全车共设置2 500个传感器检测/监视点,比既有动车组增加500个检测点,能够实时智能感知动车组的运行及设备工作状态。当检测到异常时,可以及时自动控制动车组减速或停车,使动车组导向安全。

(2)设置多种主动安全预警装置和故障导向安全设计,采用多级吸能结构和耐碰撞车体结构设计,主动和被动安全措施全面。

(3)列车车载控制网采用符合国际标准的列车通信网,列车维护网采用以太网。维护网可实现故障诊断信息传输,完成软件更新和数据下载,数据传输能力提升至100 Mbp·s-1,可实现单点对车上控制设备的维护功能。

(4)应用3G/4G/5G通信技术实现车地信息传输,地面监控人员可实时掌握动车组运行动态,可支持在线数据监控。无线传输设备系统还具有轮对轴承温度数据曲线回放和历史故障数据统计的功能。

绿色环保更节能 虽然铁路具有能耗低、污染小和运量大等优势,但随着列车运行速度的提高、运量的增加、运行距离的延长,节能和环保方面也面临了新的挑战。高速铁路是庞大复杂的系统工程,列车运行过程中影响因素众多,为实现节能环保目标,复兴号在降低能耗和噪声、采用环保材料、提高能效和再生能源利用方面取得了显著成效。

(1)复兴号电力动车组采用全新低阻力流线型头型设计,优化车顶设备安装结构,采用全包式外风挡,实现车体平顺化。复兴号电力动车组运行阻力比既有动车组降低7.5%~12.3%,以时速350千米运营时,人均百公里能耗降低约17%。

(2)复兴号电力动车组车外噪声优于既有动车组,在京沪高铁350千米/时运行时车外噪声降低1~3分贝。

(3)大量使用环保绿色材料,如采用水性涂料,无毒无刺激气味,环保节能。

(4)提高牵引系统效率,降低冷却系统能耗,使用再生制动技术,降低闸片磨耗,实现电能循环使用。

乘坐体验更舒适 复兴号在旅客乘坐空间、座椅间距、内部噪声、空气瞬变压力、平稳性方面显著改善。

(1)动车组内部噪声优于既有动车组,在京沪高铁 350千米/时运行时,司机室内和客室内噪声可降低1~3分贝,受电弓客室端部噪声降低6~7分贝。

(2)压力波变化率比既有动车组降低20%,进一步降低通过隧道或交会时耳部不适感。

(3)车体横向平稳性均值降低21%,车体垂向平稳性均值降低11%,动车组运行更加平稳舒适。

(4)动车组的车体宽度增加到3 360毫米,高度增加到4 050毫米,车体断面增大7%~10.5%,乘客座椅间距加大,旅客乘坐空间改善,乘坐环境更舒适。其内设有商务座席、餐厅吧台、一等座席和二等座席布局。

(5)增设旅客用免费WiFi无线网络,提供移动办公环境,丰富旅途生活

全寿命周期成本更节约 动车组互联互通、备品备件和主要零部件统型、高速列车维修周期统一是高速铁路系统综合保障工程中的重要组成部分,它们既是高速列车运用的前提和安全的保障,也是提高车辆效率、可用性、安全性和降低寿命周期成本的主要措施。

(1)一级修统一为6 000千米,三级修从6×105千米统一为1.2×106千米。复兴号动车组全寿命周期减少高级修 12次。

(2)复兴号动车组整车寿命达30年,与既有动车组相比延长10年。

(3)通过统一互联、互通、互操作功能,实现不同厂家生产的相同速度等级动车组能够重联运行,不同速度等级动车组能够相互救援,使运营组织更加灵活,提升动车组的利用效率,降低运用成本。

(4)推进动车组主要部件统型,部件统型涉及十大系统86项,减少了备品备件种类,降低了动车组购置及运用成本。

列车标准体系 复兴号中国标准动车组技术标准体系包括基础通用、车体、走行装置等13大类技术标准。复兴号电力动车组采用的260项重要标准中,大量为国家标准、铁路行业标准、国铁集团企业标准和标准性技术文件等中国标准,占比达84%;同时部分采用了国际铁路联盟(International Union of Railways, UIC)、国际电工委员会(International Electrotechnical Commission, IEC)和国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)等国际标准。

北京冬奥会期间,“瑞雪迎春”复兴号电力动车组增设滑雪器材存放区,完善无障碍设施,方便赛事人员和冬残奥会运动员出行;5G移动超高清演播室,是全球首次设置在时速350千米的高铁列车上。依托5G技术打造的超高清直播演播室,实现超高清信号的长时间稳定传输,为宣传报道冬奥盛会提供了全新的平台和视角。