如何评价 CRH3X 可变编组动车组?

CRH3X 主要的创新点主要有两部分,一方面是牵引传动,另外一方面是旅客界面。

唐车在完成 CRH3C 时速 350KM/h 动车组的量产以后,就开始研究时速 200~250KM/h 动车组的前期研究。这个研究我们熟知的成果就是研制出 CJ1 和 CJ2 两款外形不太好看的动车组。另外一方面还存在一个时速 250KM/h 的动力集中动车组方案。

与株机 200~250KM/h 动力集中动车组的设计不同,唐车的 250KM/h 动力集中动车组方案是八辆编组设计,2M6T 的动力配置。动力车设置在 1 车和 8 车,中间 2 车到 7 车共 6 个车厢都是拖车。不同的是动力车厢也是载客的,牵引设备都放在动力车的车底,拖车车底放置辅助变流器。这样八个车厢都能载客,不像现在的动力集中动车组,牺牲了一个动力车的载客容量。说白了就是 CRH3C 砍掉了 3 车和 6 车的牵引电机,只保留 1 车和 8 车的牵引电机。最终这种设计只停留在纸面上,并没有制造出样车。

动力集中动车组牵引传动系统设计研究 - 中国知网

既有动车组的确有检修运用时的弊端。既有动车组固定在八辆编组或十六辆编组无法自由解编增编,客流低峰期就无法减少编组降低成本。要不就是车次直接停运,但这样做又影响乘客出行。到了客流高峰期,某车次的客流量需要增加到十二辆编组的人数。要不就是两列八辆编组的动车组重联,要不就是放弃这部分增量的客流。还有就是如果动车组的一个车厢出现故障需要维修,那么整列车都无法上线运营。

于是黄总工程师带领他的团队,潜心研究在 2012 年就申请了动力分散又且相对集中的动车组专利,并且在 2013 年审批通过。

patents.google.com/pate

拿到实用新型专利以后,可变编组动车组开始实车研发。大约在 2016 年整车完成组装。CRH3X 分为两个平台,一个是 250KM/h 速度平台,另外一个是 350KM/h 速度平台。根据不同的速度要求,配置不同的动拖比实现不同的速度等级。250KM/h 平台可扩展到 160~300KM/h,350KM/h 平台可扩展到 200~350KM/h。

每一个车厢都是独立一个单元。动力车必然是单层车。动力车车厢底部放置牵引动力集成单元、制动单元、废排单元、冷却风机和集便箱。头车车底有动力集成单元(功率只有中间车的一半)、制动单元、回送装置、供风单元、冷却风机和集便箱。头车两个转向架,靠近头型的是无动力转向架,靠近中间车厢的是动力转向架。中间单层拖车有废排单元、制动单元、充电机、集便箱。双层拖车就只有制动风缸和和集便箱了。

250KM/h 平台是使用 1500KW 动力集成单元,头车功率减半到到 750KW。350KM/h 平台使用 2600KW 动力集成单元,头车减半到 1300KW。1500KW 动力集成单元已经由永济电机成功研发。主变压器、牵引变流器都集中在同一个

新型动车组牵引集成单元

不过存在一个问题,不管是 250KM/h 平台的 1500KW 动力集成单元,还是 350KM/h 平台的 2600KW 动力集成单元。辅助变流器的容量只有 230KVA。而头车的辅助变流器容量是 100KVA。按照既有动车组的情况,每个车厢的辅助供电容量平均在 100KVA 左右,每节车厢空调系统的功率需求接近 50KW。那么 16 辆长编组动车组的辅助供电需求量在 1600KVA。按照《可变编组动车组设计》一书中的说法。250KM/h 平台下的 160KM/h 长编组列车是 6M10T 编组。辅助供电容量只有 1120KVA。而 350KM/h 平台下的 200KM/h 长编组列车是 4M12T,辅助供电容量只有 660KVA,显然无法满足车辆用电需求。这似乎会限制了动车组动拖比配置不能低于 1:1,总不能让乘客没有照明和空调的情况下坐车吧。

同一个速度平台下,不同速度的配置动拖比不一样,齿轮箱传动比是一样的。同一平台下速度跨度很大,用同一种传动比就不合适了。250KM/h 平台下的齿轮箱传动比是 3.44,牵引电机最高转速大约在 6000rpm 左右。在 16 辆编组的情况下,牵引功率是 10500KW。这是十分适合最高运营速度 250KM/h 的运营场景。而在 160KM/h 等级下的配置是 6M10T,总牵引功率是 7500KW。牵引功率是足够的,但是传动比过低,起动牵引力输出受到限制。牵引电机起动转矩是 2345Nm,算出起动牵引力在 365KN,与 16 辆编组的 CRH2B 相若。考虑到 CRH3X 车体更重,起动加速度还要比 CRH2B 更弱一点。而 350KM/h 平台下 200KM/h 等级的动拖比配置,则让这个问题突出。

在 250KM/h 平台下的 300KM/h 配置下,由于传动比限制,牵引电机无法长时间超过额定最高转速,即使堆上更多动力车,该配置还是无法。假定牵引电机最高转速是 6000rpm,传动比 3.44 只能达到 280KM/h。如果要达到 300KM/h 的运营速度,牵引电机的转速要增加到 6450rpm。这个情况与 CRH2C 第一阶段强行超转速跑 350KM/h 运营速度一样,是存在安全隐患的。

相比之下,西门子主导研发的 ICE 4 则是较为工程化和成熟的可变编组动车组。与 CRH3X 相似的是,ICE 4 的动力车搭载一个 1650KW 的动力集成单元,可以根据需求满足 5 至 14 辆编组自由编组的需求。在 5 至 7 辆编组的长度下,最高运营速度是 230KM/h。而 8 至 14 辆编组则能达到 250KM/h 的运营速度。但是 ICE 4 的动力车并不会集中在动车组的两端,而是动力车和非动力车交错配置,确保每辆拖车前面或后面总有一辆动力车提供辅助供电。ICE 4 的车厢要比一般车厢要长,7 辆编组长度就达到 200 米,14 辆编组长度则到 400 米。传统的车辆设计是 8 辆编组 200 米和 16 辆编组 400 米。

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ICE 4 的内饰也采用了模块化设计,座椅都设计成允许快速装拆。列车进入动车基地,48 小时内可以完成一等座车和二等座车布局互换。至于面壁,欧洲人似乎都不太在乎这一方面。

至于旅客界面,CRH3X 中的硬卧车已经在 CRH2E 纵向动卧和 CR400BF 纵向卧铺列车。CRH2E 和 CR400BF 纵向动卧采用的是 4050mm 高度的车体。如果采用 4433mm 车体高度,走廊中间的顶部还能增加乘客存放行李的空间,比现在的空间要大。

软卧车我认为是这款动车组最出彩的地方。定员还是跟现有动卧包厢一样是 40 人,但每个人都有自己的私密空间。设计上允许每个上下铺设置一个玻璃门,很大程度隔绝了中间走道的噪声干扰。纵向软卧还能灵活转换成卧代座。日间作为座车定员 80,与普通的二等座车接近,比现有动卧卧代座增加 20 定员。

至于商务座车,新的座椅设计虽然增加了定员,但是似乎已经确认由于尺寸的原因无法换向。呃,让付了贵价车票的商务座乘客反方向坐几个小时的高铁,这太不厚道了。

还有一个能炒菜的双层餐货合造车,说是能煮热菜,但考虑到现在都没有专门的餐车了。。。

下层的货仓看上去仅仅适合用来托运行李和运输快递小件,还不能用机器装卸,聊胜于无。

至于其他类型的车厢设计,则和现有的和谐号复兴号大同小异,这里就不在详述了。

如果非要让我说 CRH3X 动车组怎么样,我觉得这款车连原型车都算不上,只能算作是某几种技术的概念验证车,类似于 CIT500 和 E954 猫车的角色。这款动车组距离量产还很远,对动车组检修体系也是巨大冲击。但这并不妨碍它的创新之处。牵引传动系统、列车网控、座席布局在国内是全新概念,也是独树一帜的,影响也是深远的。 @丁丁冬冬 在前文提到的难点,我想这是实现动车组编组灵活可变的一个代价。


倒不用纠结列车在日常运用中如何编组变动上的运用。可变编组不仅仅在运用层面,在列车研发层面也是可变编组。不同的铁路运营商有不同的运营要求,厂家往往需要针对需求重新研发车辆,耗时又耗力。而在可变编组动车组的平台上,厂家可以更快向铁路运营商交付车辆,日后铁路运营商要扩大列车编组也更方便。市域铁路和城际铁路初期客运量少,编组小可以减少初期运营成本。后期客流培养起来,客运量极大,需要使用大编组列车满足客流需求。可变编组动车组正好适合这种编组变化大的场景。

最后,因为懒得重新拍《可变编组动车组设计》里的一些章节,所以就直接从 @wmlrail 在铁路在线发的帖子里扒图。如有不妥,立即更正。


提示信息 - 铁路在线论坛

来源:知乎 www.zhihu.com
作者:Suilong Liang

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