中原之星動車組:發展歷史,研製,試驗,運用,技術特點,總體結構,傳動系統,控制系統

DJF1“中原之星”電力動車組是中國鐵路的動力分散式電力動車組車型之一，由株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、青島四方機車車輛廠、鄭州鐵路局於2001年聯合研製，採用交流傳動技術、IGBT牽引變流器，最高運營速度為160公里/小時。“中原之星”列車於2001年11月投入運營，擔當鄭州至武漢間的城際列車，至2006年6月退出運營。

基本介紹

中文名：中原之星電力動車組
外文名：DJF1 type EMU
類型：電力動車組
生產國：中國
生產廠商：株洲電力機車廠、四方機車車輛廠
數量：1列（動車8輛、拖車6輛）
製造年份：2001年
投入運營：2001年11月18日
主要用戶：中國鐵路總公司

發展歷史,研製,試驗,運用,技術特點,總體結構,傳動系統,控制系統,轉向架,技術數據,

發展歷史

研製

從1990年代末起，在中國鐵路大提速的背景之下，為了滿足鐵路客運的需求，中國的機車車輛製造企業先後應南昌鐵路局、哈爾濱鐵路局、上海鐵路局、昆明鐵路局、廣州鐵路集團等的要求，研製開發了一系列不同類型的內燃動車組和電力動車組。2000年7月3日，鄭州鐵路局與株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、青島四方機車車輛廠正式簽訂了合作協定，聯合開發一列最高運營速度為160公里/小時、採用交流傳動技術的動力分散式電力動車組，列車造價達3600萬元人民幣。2001年6月18日，中華人民共和國鐵道部、中國南方機車車輛工業集團公司在北京召開了動力分散型交流傳動電力動車組技術設計審查會，通過了動車組的技術設計方案。

經鐵道部確定，這種新型電力動車組被正式定型為DJF1型，“D”、“J”、“F”三個英文字母分別代表電力動車組、交流傳動、動力分散。列車採用“四動二拖”的6輛編組，包括2輛軟座車、4輛硬座車，最高運營速度為160公里/小時。在研製過程中，鄭州鐵路局並派出了一批技術人員參與到動車組的設計，提出了鼓型車體、操縱台位置、導流罩等意見。

試驗

2001年9月21日，被命名為“中原之星”的DJF1型電力動車組與DJ2型“奧星”電力機車同時在株洲電力機車廠舉行了竣工剪彩儀式，時任中國鐵道部副部長蔡慶華、湖南省副省長鄭茂清、鄭州鐵路局局長馮凌雲、副局長徐宜發等參加了典禮。“中原之星”列車出廠後，隨即赴中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地進行編組調試，並完成了各種型式試驗和安全評估試驗。同年10月19日，“中原之星”列車離開北京前往鄭州。2001年10月23日，在中國鐵道部、株洲電力機車廠、鄭州鐵路局等單位的組織下，“中原之星”電力動車組開始在京廣鐵路連續進行了為期4天的試運行，試驗運行區段為鄭州—許昌—小商橋—武昌；10月23日上午“中原之星”列車進行了首次正線試驗，但剛運行不久便發現了過分相功能的邏輯控制存在問題；經過技術人員連夜研究，終於在24日凌晨解決了問題。10月26日列車完成了正線試驗，期間總計行程2815公里，最高試驗速度達到178公里/小時。與此同時，為了滿足電力動車組的日常維修和保養需要，鄭州客車車輛段鄭州客技站並為此新建了一條全長560米的檢修地溝，專供“中原之星”列車使用。

2001年11月4日，時任中共中央總書記、國家主席江澤民在鐵道部部長傅志寰等人陪同下，於石家莊電力機務段視察了“奧星”電力機車和“中原之星”電力動車組，並肯定了株洲電力機車廠自己研製擁有自主智慧財產權的電力機車的做法。

運用

2001年11月18日，“中原之星”列車正式投入運營，擔當鄭州與武昌之間的T491/492次城際特快列車，T491次列車每天早上7時28分從鄭州始發，下午1時37分到達武昌；T492次列車下午2時54分從武昌返回，晚上9時10分到達鄭州，中途經停孝感、信陽、駐馬店、漯河、許昌等站，單程運行時間比原來縮短3小時。同年12月28日，鄭州鐵路局調整列車運行圖，使用“中原之星”列車增開鄭州至漢口的T501/502次特快列車，並執行新的運行時間，T501次列車每天早上7時43分從鄭州發車，下午12時59分到達漢口；T502次列車下午15時50分從漢口發車，晚上21時10分到達鄭州，全程只需5小時20分，比過去縮短45分鐘，中途只停信陽一站；而同時T491/492次列車恢復使用雙層25K型客車。

“中原之星”列車投入運用初期採用6輛編組，列車定員為548人，全程軟座、硬座票價分別為119元、76元人民幣。由於乘客需求大而車廂數量不足，導致T501/502次列車運營中虧損嚴重。即使列車每天的上座率都達到100%，其客票收入在扣除線路使用費、電力機車牽引費、車站旅客服務費等費用後，平均每天仍然要虧損近3萬元。為了增強運輸能力、提高成本效益，鄭州鐵路局於2002年初與株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、四方機車車輛廠簽訂了列車擴編改造契約，將原來6輛編組擴大為14輛編組，載客定員增加到1398人；為此“中原之星”列車從2002年5月11日開始停運，並送返青島進行改造。同年7月8日，車輛在四方廠落成後，送往株機廠進行電氣設備安裝、列車編組和編組調試。此外，根據鄭州鐵路局要求，所有車廂均同時加裝真空集便裝置、空調應急供電、液晶電視等設備。“中原之星”列車完成擴編改造後，於2002年9月8日返回鄭州，並進行了列車動力學和列車制動系統的補充試驗；並於同年9月28日即十一黃金周前夕再度投入服務，同時T491/492次列車停運。

“中原之星”電力動車組上線運行以來，運行情況一直不穩定，經常發生各種故障，其中牽引變壓器、輔助變流器、輔助充電機、列車供電櫃、列車網路微機控制系統等方面的問題相對較多。列車多次在運行途中“拋錨”，不僅嚴重影響了列車正點運行，也導致旅客不滿、鐵路部門形象受損。當“中原之星”列車出現故障而無法運行時，除了以機車救援牽引外，在條件容許的情況下也會採用摘解故障車輛的辦法。例如在2004年9月5日，武昌開往鄭州的T502次列車行至孝感市境內時出現故障，原因為第10節車廂一電機軸承固死，鐵路部門把部分車廂的乘客分流到其他車廂後，將第三動力單元的第8～10號車廂摘解，列車按11輛重新編組後載著千餘名乘客繼續運行至鄭州。而“中原之星”列車進行維修或返廠大修時，鄭州鐵路局會使用25K型雙層客車擔當T501/502次列車。

截至2005年11月，“中原之星”電力動車組已運行180餘萬公里，運送旅客190餘萬名。2006年6月起，T501/502次列車開始固定採用25K型雙層客車擔當，而“中原之星”列車被封存於鄭州客技站，後來又曾經一度轉移至黃河迎賓館鐵路專用線封存。2007年6月，“中原之星”列車被送返南車青島四方機車車輛股份公司封存。

技術特點

總體結構

DJF1型“中原之星”電力動車組為動力分散式列車組，採用每“兩動一拖”共3節車廂作為一個基本動力單元，列車具有編組靈活、控制簡單的特點，可根據實際需要以基本動力單元為單位對列車擴大編組。“中原之星”列車早期採用“四動二拖”6節編組，由兩個基本單元組成，其中包括2輛帶司機室的動力頭車、2輛帶受電弓、變壓器的中間拖車、2輛中間動車，全列車牽引功率為3,200千瓦。至2005年7月，列車完成擴編以後採用“八動六拖”的14節編組，由四個基本單元組成，增加了4輛中間拖車和4輛中間動車，牽引功率提高至6,400千瓦。列車採用高壓連線及單弓受流技術，通過車頂高壓電纜連線多個動力單元，列車運行時只需升起一個受電弓。

車廂車體採用鼓型斷面、薄壁筒形整體承載的全鋼焊接結構，並大量採用了鋁合金型材、ABS樹脂、聚碳酸酯合金板等輕量化材料。各車廂之間採用密接式車鉤連線，車頭採用流線型設計的整體玻璃鋼結構，車體下部兩側並設有裙板。全列車僅2輛動力頭車為軟座車，其餘中間車均為硬座車；軟座車採用“2+2”可傾式座席布置；硬座車採用“2+3”座席布置，所有車廂均設有小型行李間、乘務員室、電茶爐、廁所，並採用國產電控氣動外擺式塞拉門。

傳動系統

“中原之星”電力動車組主電路採用交—直—交流電傳動，每個動力單元由1輛裝有主變壓器的中間拖車，以及2輛裝有牽引變流器和牽引電動機的動車組成。接觸網導線上的25千伏工頻單相交流電電流，經受電弓進入列車後，向各動力單元拖車上的主變壓器供電；經過主變壓器降壓後分別向相鄰2輛動車上的牽引變流器供電，先進入四象限脈衝整流器並整流為直流電，然後經過電壓為1500伏的中間直流迴路，再由PWM兩點式電壓型VVVF逆變器轉換成三相交流電輸出，向4台異步牽引電機獨立供電，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。

“中原之星”電力動車組採用株洲電力機車研究所開發的國產交流傳動系統，包括大功率主變流器、異步交流牽引電動機、微機網路控制系統。TGA1型牽引變流器由四象限整流器、中間直流迴路、PMW逆變器三個部分組成，變流器設計容量為1300kVA，功率控制器件為IGBT元件（3300V/1200A），冷卻方式為鋁散熱器強迫風冷。JD112型牽引電動機為鼠籠式三相異步牽引電動機，額定功率為200千瓦，恆功速度範圍較寬，採用直接轉矩控制（DTC）。

列車的輔助電路分為前後兩個各包含7節車廂的獨立單元，採用集中整流、分散逆變的方式。每個單元內由變壓器拖車上的供電整流器，分兩路為7節車廂提供600伏直流電源，經由每節車廂設定的逆變器，將600伏直流電逆變為兩路380伏交流電源，可為空調、電熱、電茶爐以及照明等電器設備提供電源；並由110伏直流變壓器提供控制電源。

控制系統

“中原之星”電力動車組採用了模仿Adtranz公司“MICAS-S2”系統的國產微機控制系統，套用了列車通信網路（TCN）標準。控制網路由三級構成，分別為列車匯流排、車輛匯流排、控制器匯流排；每個動力單元僅設定一個列車匯流排節點，列車匯流排通信採用頻率偏移調製方式（FSK）禁止雙絞線，通過網關與車輛匯流排交換信息。車輛匯流排用於連線動力單元內各種智慧型控制單元，通信介質為光纖。

轉向架

“中原之星”電力動車組的轉向架可分為動力車轉向架（DDB-1）和拖車轉向架（DTB-2）兩種，兩者除了驅動裝置和制動裝置的差別之外，其餘部分均採用了相同結構。這兩種轉向架是由四方機車車輛廠在U型系列客車轉向架（206KP、SW-160、SW-200等）基礎上，借鑑了法國、德國高速列車轉向架而研製而成的大曲囊空氣彈簧無搖枕轉向架，採用了氣囊直徑大、彈簧高度高的二系空氣彈簧，車體重量直接坐落於空氣彈簧上，通過低位Z型雙拉桿牽引裝置傳遞牽引力和制動力。轉向架採用H形焊接結構構架、鋼板組焊側梁、德國SKF軸箱軸承。一系懸掛採用無磨耗轉臂式彈性定位及軸箱彈簧；二系懸掛採用大柔度空氣彈簧配垂向、橫向、抗蛇行油壓減振器的組合。動力車轉向架（DDB-1）設有驅動裝置，牽引電機採用架懸式全懸掛、通過鼓形齒輪聯軸節驅動車輛。基礎制動裝置採用盤式制動（動力車為輪盤制動，拖車為軸盤制動）和停車儲能制動。

技術數據

列車編組	6節 / 14節（4M2T / 8M6T）
營運最高速度	160 km/h
試驗最高速度	178 km/h
編組定員	548 / 1398
車輛長度	頭車：27,000 mm 拖車：25,500 mm
車輛寬度	3,204 mm
車輛高度	3,950 mm
車輛重量	≤56t
軸重	≤16.5 t
軸距	2,560 mm
軌距	1,435 mm
輪徑	915 mm
轉向架	DDB-1、DTB-2
供電制式	單相交流 25 kV 50 Hz
傳動方式	交—直—交流電
牽引電動機	JD112× 16 / 32
電動機功率	200 kW
牽引功率	3,200 kW（4M2T） 6,400 kW（8M6T）
持續速度	85 km/h
牽引力	215 / 430 kN
控制裝置	IGBT-VVVF
制動方式	再生制動、空氣制動
制動功率	3,600 kW

中原之星動車組