DDJ1型電力動車組
DDJ1型「大白鯊」電力動車組是中國鐵路第一代高速鐵路電力動車組，由株洲電力機車廠、長春客車廠、四方機車車輛廠、唐山機車車輛廠、南京浦鎮車輛廠及株洲電力機車研究所等單位於1999年聯合研製成功，屬於實驗性車型，僅試製一列並未投入批量生產，曾獲「九五」國家重點科技攻關計劃優秀科技成果。DDJ1型電力動車組為動力集中式的單端動力推挽式列車組，採用交—直流電傳動，最高運營速度為200公里/小時[1]。
| DDJ1「大白鯊」 | |
|---|---|
.JPG) 停放在北京環形鐵道的DDJ1型動車組（2015年7月） | |
| 概覽 | |
| 類型 | 電力動車組 |
| 原產國 |  中國 |
| 製造 | 株洲電力機車廠 長春客車廠 四方機車車輛廠 唐山機車車輛廠 南京浦鎮車輛廠 |
| 產量 | 1組 |
| 車輛總數 | 動力車1輛、客車6輛 |
| 車輛編號 | 001 |
| 製造年份 | 1999年 |
| 投入服務 | 1999年9月27日-2002年10月 |
| 主要用戶 |  中華人民共和國鐵道部 |
| 技術數據 | |
| 列車編組 | 1M6T |
| 編組長度 | 176m |
| 車輛長度 | 動力車：18,316 mm 客車：25,500 mm 控制車：24,320mm |
| 車體闊度 | 3,104mm |
| 編組重量 | 440t |
| 軌距 | 1,435mm |
| 車體材質 | 耐候鋼 |
| 編組載客量 | 438 |
| 營運速度 | 200km/h |
| 設計最高速度 | 220km/h |
| 試驗速度 | 223.2km/h |
| 起動加速度 | （0.8km/h/s）0.22 m/s² |
| 牽引力 | 180kN（起動）108kN（持續）kN |
| 供電制式 | 單相交流 25kV 50Hz |
| 傳動方式 | 交—直流電 |
| 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 | 晶閘管不等分三段半控橋調壓 |
| 制動方式 | 加饋電阻制動、直通式電空制動 |
發展歷史
背景
在1990年代初以前，中國鐵路的旅客列車速度長期停留在120公里/小時的水平，並面對着來自高速公路和航空運輸的嚴峻挑戰。1990年，中華人民共和國鐵道部決定選定廣深鐵路作為試驗區段，對既有線路進行技術改造，以時速160公里的准高速鐵路作為突破口，為未來發展高速鐵路進行探索和試驗。1994年12月，廣深准高速鐵路正式開通並投入運營，為中國自1995年開始的全面提速戰略提供了堅實的技術基礎；經過多次提速試驗後，於1997年4月1日在三大鐵路幹線實現中國鐵路第一次大面積提速。
為了進一步提高鐵路客運的競爭力，中國鐵道部決定向時速200公里/小時的高速鐵路領域進軍。1997年1月5日，韶山8型電力機車在鐵道部科學研究院北京環行鐵道試驗基地，創造了當時中國鐵路最高試驗速度——212.6公里/小時。同年，由中國鐵道部科教司立項的「200公里/小時電動旅客列車組」正式被列入中國第九個五年計劃國家科技攻關計劃發展項目之一[2]。
研製
1997年4月，中國鐵道部正式下達了《200公里/小時電動旅客列車組設計任務書》，主要目標是研製一列運營速度為200公里/小時，最高試驗速度達到220公里/小時，並能用於商業運營的電力動車組。動車組採用「一動六拖」的動力集中方式，研製單位主要有株洲電力機車廠、長春客車廠、四方機車車輛廠、唐山機車車輛廠、南京浦鎮車輛廠及株洲電力機車研究所等；其中株洲廠和株洲所承擔動力車的研製，長春廠承擔動車組總體研究和研製單層一等座車、單層二等座車、帶司機室的單層二等座車（控制車）各一輛，浦鎮廠研製雙層二等座車一輛，四方廠和唐山廠研製單層二等座車各一輛[3]。
為了驗證既有線試驗區段的提速改造的整體水平，以及為電力動車組的研製提供試驗數據，1998年6月，在京廣鐵路許昌至小商橋區段進行了中國首次200公里/小時旅客列車正線綜合性能試驗，最高試驗速度達到239.7公里/小時，創造了當時中國鐵路第一速的紀錄；除了韶山8型電力機車外，參與試驗的車輛還包括了五輛分別裝用長客廠CW-2G、CW-200、浦鎮廠PW-200、四方廠SW-200等四種高速轉向架的試驗車。
1999年3月，經鐵道部確認，200公里/小時電力動車組正式定型為DDJ1型。
試驗
| 外部圖片連結 | |
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 在深圳站的DDJ1型電力動車組 | |
| DDJ1型電力動車組離開深圳站 | |
| 雙層軟座車下層內部 |
1999年5月26日，動力車正式完成株洲廠內的測試[4]，隨後在同年6月上旬被運送至北京環行鐵道，同時其他工廠研製的車廂亦陸續抵京。1999年7月7日，DDJ1型電力動車組進行編組後的首次綜合試驗[5]。中國鐵道科學研究院負責對動車組在環形線進行安全評估試驗；四方車輛研究所、北方交通大學、株洲電力機車廠、南京浦鎮車輛廠、唐山機車車輛廠、四方機車車輛廠、長春客車廠等單位共同完成動車組牽引性能、動車動力學、拖車動力學、制動性能、弓網受流質量、空調性能、供電等試驗，期間列車最高試驗速度達到180公里/小時[6]。
同年8月，DJJ1型電力動車組在北京完成安全評估試驗和各項性能測試後，赴廣深鐵路進行上線試驗。1999年8月20日凌晨，DDJ1型電力動車組首次在廣深鐵路進行試運行；試運行為時12天[7]，試驗包括機車車輛、線橋設備及列車超速防護系統等三個方面100餘項測試項目，並在一次試驗中瞬間時速達到223.2公里/小時。試驗完畢後由鐵道部安全評估專家組對DDJ1型電動車組的各項試驗報告進行全面審查，認為時速200公里電動旅客列車在廣深線可按最高時速180公里進行運營考核。1999年9月27日起，DDJ1型電力動車組在廣深鐵路以180公里/小時的最高運營速度開始載客試營運，每天擔當2對來往深圳和廣州東的廣深城際列車，成為中國第一列時速200公里的商業營運列車。
然而，由於動力車採用了四台1000千瓦的脈流牽引電動機，以提高電壓和電流的方法來提高電機轉速。基於直流電動機的技術限制，電機的各項性能指標已接近或超過臨界值，導致牽引電機可靠性較差，機車耗電量大。列車投入商業運營後故障率很高，列車在廣深鐵路運用一年期間的總停運時間長達幾個月，只能作為備用車使用[8]。至2002年中，DDJ1型電力動車組停運，並封存於廣州車輛段石牌客技站。2002年10月，「大白鯊」列車根據鐵道部安排，改配屬中國鐵道科學研究院，並於2003年4月被送返北京環行鐵道封存至今。
技術特點
總體結構
DDJ1型電力動車組為動力集中方式的推挽式動車組，採用7輛編組，由1輛動力車、5輛單層客車（包括1輛一等座車、3輛二等座車及1輛帶司機室的二等座車 ）、1輛雙層客車組成。動力車為一台四軸高速電力機車，其總體佈置採用雙側走廊、單端司機室，車內設備採用分室斜對稱佈置，從前至後分別為司機室、第一電氣室、變壓器室、第二電氣室、機械室。電氣室內設有主整流拒、輔助變流櫃、制動電阻櫃、控制電器櫃、微機控制櫃等設備；機械室設有牽引電動機通風機、空氣壓縮機、空氣制動櫃等設備。主變壓器位於車體中央並下沉於車體底架下，與平波電抗器、限流電抗器共用冷卻油箱。機車車體、轉向架、變壓器等各主要部件均進行了輕量化設計，使機車達到了總重84噸、軸重21噸的要求。為了減少高速運行時的空氣阻力，動力車採用了流線型車頭、車頂導流罩，車體下部兩側並設有裙板[1]。
客車車廂採用無中粱薄壁筒整體承載的全鋼焊接結構。列車總定員為438人，一等座車和二等座車均採用「2+2」單向座席佈置，差異僅在於座位空間和間距。為提高車廂的密封性能，車輛門窗、連接風擋及排污系統均設計成密封結構，採用了法國進口塞拉門、日本成田製作所的密封風擋、瑞典進口的集便裝置、日本三菱的空調機組等設備。為了減少運行阻力，所有客車均採用全封閉的車下裙板，與雙層座車相鄰之單層座車車頂並設有導流罩。各車廂之間使用密接式車鈎連接。控制車車頭蓋版用複合材料製作，前窗玻璃採用雙層防爆電熱玻璃。為了克服列車反向推行狀態下控制車輪重減載率偏大的問題，除了在控制車車體前端裙板內設置了配重箱，並借鑑了X2000擺式列車的經驗，在控制車的前導轉向架構架上加設了配重塊[3]。
列車編組
| 車廂號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | / |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 車型 | 二等軟座車 | 二等軟座車 | 二等軟座車 | 一等軟座車 | 二等軟座車 | 雙層二等軟座車 | （動力車） |
| 動力配置 | 〇〇 〇〇 拖車 |
〇〇 〇〇 拖車 |
〇〇 〇〇 拖車 |
〇〇 〇〇 拖車 |
〇〇 〇〇 拖車 |
〇〇 〇〇 拖車 |
●● ●● 動車 |
| 車輛編號 | RZ225DK 10886 | RZ225DT 10885 | RZ225DT 10884 | RZ125DT 10882 | RZ225DT 10883 | SRZ225DT 10881 | DDJ1 001 |
| 製造廠 | 長春客車廠 | 唐山機車車輛廠 | 四方機車車輛廠 | 長春客車廠 | 南京浦鎮車輛廠 | 株洲電力機車廠 | |
| 轉向架 | CW-200 | PW-200 | SW-200 | CW-200 | PW-200 | ||
| 其他 | 設司機室 | 設司機室、受電弓 | |||||
電路系統
動力車為一台交—直流電傳動的單相工頻交流電力機車，機車主電路與韶山8型電力機車大致相同，採用晶閘管不等分三段半控橋調壓和勵磁無級調節，實現恆流准恆速特性控制，恆功速度範圍為127～200公里/小時；電氣制動採用加饋電阻制動。機車採用ZD118型牽引電動機，是在韶山8型機車所使用的ZD115型牽引電機基礎上改進而成，為六極、中電壓、帶有補償繞組、C級絕緣、全疊片機座的復勵脈流牽引電動機，兩者結構上基本相同，ZD118型電機提高了功率和絕緣等級，持續功率達到1000千瓦，令動力車成為中國鐵路單軸功率最大的交—直流電傳動電力機車[9]。
輔助電路採用單—三相交—直—交變流器供電，取代了傳統的旋轉式劈相機。動力車並設有向客車車廂供電的系統，採用集中整流、分散逆變的方式，動力車分兩路向客車供應600伏直流電源，經由每節車廂設置的逆變器，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[1]。
控制系統
DDJ1型電力動車組的控制系統與出口伊朗的TM1型電力機車相似，同時結合了國產微機控制系統和Adtranz公司的「MICAS-S2」微機控制系統，其中「MICAS-S2」部分主要實現故障記錄、顯示和列車重聯控制功能。控制網絡由三級構成，分別為列車總線、車輛總線、控制器總線，其中列車總線直接貫通全列車，連接動力車和控制車。列車總線重聯通信採用頻率偏移調製方式（FSK），通過網關與車輛總線交換信息。列車控制以微機加邏輯控制單元（LCU）為主體 ，控制功能包括牽引及制動特性控制、超速保護、空電聯合制動、自動過分相控制、列車電空制動控制等功能。司機操作台取消了傳統的模擬顯示儀表，代之以微機控制和監控的液晶顯示屏[10]。
轉向架
動力車走行部為兩台二軸轉向架，軸式為Bo-Bo。轉向架結構與韶山8型電力機車大致相同，構架採用高強度低合金材料。一系懸掛為螺旋彈簧加垂向油壓減振器；二系懸掛為高柔度螺旋圓彈簧配垂向、橫向、抗蛇行油壓減振器的組合。機車採用電機架承式全懸掛結構、雙側六連杆輪對空心軸彈性傳動裝置、單邊剛性直齒傳動。牽引力或制動力通過中間低位推挽式牽引裝置傳遞[1]。
參見
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 劉友梅. 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. 《機車電傳動》 (株洲: 株洲電力機車研究所). 1999年7月: 6–10. ISSN 1000-128X.
- ^ 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. [2009-09-09]. （原始內容存檔於2011-10-31）.
- ^ 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. 《鐵道車輛》 (青島: 四方車輛研究所). 2001年11月, 39 (11): 9–14. ISSN 1002-7602.
- ^ 首台高速DDJ电动机车问世. 新浪新聞. 1999-05-28 [2012-04-30]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ 高速电动旅客列车进行综合试验. 《人民日報》第4版. 1999-07-09.
- ^ 肖彥君；徐小玉. 200km/h电动旅客列车组在环行试验基地进行试验. 《中國鐵路》. 1999年8月, 8.
- ^ 我国第一列高速电动旅客列车组试运行. 中央電視台. 1999-08-22 [2012-04-30]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ 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. 《人民鐵道報》. [2012-04-30]. （原始內容存檔於2009-01-05）.
- ^ 郭淑英. 动力集中式200km／h电动车组用脉流牵引电动机. 《機車電傳動》 (株洲: 株洲電力機車研究所). 2000年1月: 6–9. ISSN 1000-128X.
- ^ 周桂法. 动力集中式200km／h电动车组的微机控制系统. 《機車電傳動》 (株洲: 株洲電力機車研究所). 1999年9月: 5–9. ISSN 1000-128X.
外部連結
