中國電力動車組科普知識介紹之DJJ1型電力動車組

上擺式前規中儲能彈簧的作用是什麼

　　DJJ1型“藍箭”電力動車組

是中國鐵路的高速列車之一，由株洲電力機車廠、長春客車廠及株洲電力機車研究所於2000年聯合研製成功累計生產8組。“藍箭”電力動車組為動力集中式的推輓式電力動車組，採用交—直—交流電傳動，最高運營速度為200公里/小時。所有“藍箭”列車早期由廣州中車公司擁有，2001年起租賃給廣深鐵路股份有限公司使用，於2006年賣斷，並於2008年起提供予成都鐵路局使用。2012年11月21日，鑑於“藍箭號”車底在進行效能評估時已達退役標準，為保證旅客安全，“藍箭號”不再擔當旅客列車任務並正式“退役”，並於2014年7月31日除籍。

中國鐵路DJJ1型“藍箭”電力動車組行駛於廣深線

背景

為了研究利用擺式列車在中國既有鐵路上實施客運提速的可能性，並配合廣深城際列車的“小編組、高密度、高速度”的公交化營運模式，中華人民共和國鐵道部、廣深鐵路股份有限公司於1996年與Adtranz公司簽訂了合作協議，中國以月租金15萬美元向Adtranz公司租用一列SJ2000列車，並於1998年8月投入廣深鐵路運營。SJ2000型電力動車組採用交流傳動、GTO牽引變流器、徑向轉向架和擺式車體，最高執行速度達到210公里/小時。SJ2000列車在廣深線的運營狀況很好，上線率接近100％，並帶來非常可觀的經濟效益

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。同年，廣深鐵路公司又希望透過融資租賃方式引進韶山8型準高速電力機車，經過協商後，廣州中車鐵路機車車輛銷售租賃有限公司（廣州中車）以租賃形式為廣深鐵路公司提供五臺韶山8型電力機車，開創了中國鐵路機車車輛租賃經營的先河。

此後，鑑於SJ2000高速列車的良好表現，以及成功的電力機車租賃經驗，廣深鐵路公司與廣州中車公司決定再次以租賃方式引進國產高速列車。為此，兩家公司經過考察後，選定了由株洲電力機車廠和長春客車廠研製八組交流傳動電力動車組，研製成功後再由廣州中車公司透過融資，以5億元人民幣買斷並租賃給廣深鐵路公司，租期為5年；廣深鐵路公司並要求列車上線率必須達到95％以上，否則列車每停運一天的罰金為一萬元。而租賃期滿後，八組列車是否續租或由廣深鐵路公司買下，都由廣深鐵路公司根據運用和市場情況自行決定

［1］

。所有車輛已於2006年由廣深鐵路買斷。

執行在廣深鐵路的SJ2000“新時速”列車

與此同時，時任中國鐵道部部長傅志寰於1998年12月提出，“加強自主開發研究，爭取用10年左右的時間，完成電力機車直流傳動到交流傳動的轉換”的任務；鐵道部並根據國際潮流，提出2000年為中國鐵路“高速、交傳、發展”年，要求在引進、消化、吸收原則下，自行開發交流傳動高速客運電力機車和高速電力動車組

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。

研製　

1999年起，株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、長春客車廠、廣州中車和廣州鐵路集團廣深鐵路股份有限公司開始聯合研製新一代的交流傳動的高速列車，其中株洲電力機車廠和株洲電力機車研究所負責研製其動力車、控制車司機室以及列車控制電氣裝置，而長春客車廠負責研製客車車廂。融資租賃機制將列車使用者、租賃公司和生產廠家的利益捆在了一起，並共同承擔風險。在研製過程中，租賃公司只付給工廠三分之一的列車購置費用，並簽訂質量保證期合同；列車投入運營後要進行考核，確定達到規定的標準後再分期付款。研製期間廣鐵集團多次召開技術評審會議，租賃公司又派專家組進駐工廠，對研製過程實施質量管理。

“藍箭”動力車

這種新型電力動車組經中國鐵道部確定，正式定型為DJJ1型，“D”、“J”、“J”三個英文字母分別代表電力動車組、交流傳動、動力集中。DJJ1型電力動車組採用“一動六拖”的7輛編組，由一輛動力車和六輛軟座拖車組成，最高運營速度為200公里/小時。動力車的主要結構與同期相關專案DJ型電力機車大致相同，均採用關鍵部件國外採購、機車整機國內生產的方式，交流傳動系統採用Adtranz公司的進口產品，包括大功率IPM牽引變流器、非同步交流牽引電動機、分散式“MITRAC”微機控制系統。

試驗　

2000年9月3日，首臺動力車在株洲電力機車廠出廠，中國工程院院士及有關領導和職工代表共1200餘人參加了剪彩儀式

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；同年9月21日，首列動車組的控制車和拖車在長春客車廠下線

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。同年10月，“藍箭”電力動車組在中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地進行編組除錯，並完成了安全評估試驗。

同年11月初，“藍箭”列車赴廣深鐵路開始進行正線試驗，試驗專案包括動力學效能、牽引效能、弓網受流、線橋道岔裝置、列車交匯、自動過分相、制動效能、列車執行監控裝置、機車訊號裝置等執行安全性試驗。2000年12月20日，“藍箭”列車在最後一天正線試驗中，最高速度達到235。6公里/小時。

總體結構　

DJJ1型電力動車組為動力集中方式的推輓式動車組，標準編組採用“一動六拖”的7輛編組，由1輛動力車、5輛單層客車、1輛帶司機室的單層客車（控制車）組成；列車亦可以根據需求將控制車脫離編組，並將兩組短編組列車重聯組合成“二動十拖”的12輛長編組列車。

動力車為一臺四軸高速電力機車，適用於供電制式為25千伏工頻單相交流電的電氣化鐵路，機車軸式Bo-Bo，持續功率4，800千瓦，最高運用速度為200公里/小時。總體佈置採用中間貫通走廊、單端司機室，由前至後分別為司機室、裝置室、主變流器室及輔助室。車內裝置以分室斜對稱、屏櫃化佈置，與DJ型電力機車基本相同。司機室內設有符合人機工程學設計的司機操縱檯，並具有隔音保護；主變流器室內設有主變流櫃、主冷卻櫃；裝置室和輔助室內設有控制電源櫃、空氣制動櫃、輔助變流櫃、牽引通風櫃、列車供電櫃等裝置。臥式牽引變壓器安裝於車底中部，與電抗器共用冷卻油箱。通風系統借鑑了X2000列車動力車的車頂夾層獨立通風方式，從車頂頂蓋夾層風道吸入冷風，向發熱部件冷卻後從車底排出，並維持機械間呈微正壓，改善機車防塵效果及防寒效能。為了減少高速執行時的空氣阻力，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。

客車和控制車車廂採用無中粱薄壁筒整體承載的全鋼焊接結構，全部為軟座車，採用“2+2”可傾式座椅佈置；每組列車其中一輛軟座車並設有4個六人商務包間；此外，列車上還設有配餐間、播音間、殘疾人衛生間、蹲式和坐式衛生間等設施。整列動車組采采用統一的鼓形車體斷面，並降低了車頂高度，提高列車的執行穩定性。車廂之間除了採用密接式車鉤和密封風擋連線，並設有橡膠裙邊以免產生渦流。

傳動系統　

DJJ1型電力動車組採用交—直—交流電傳動，每臺動力車配置2臺IPM（智慧功率模組，Intelligent Power Module）牽引變流器，分別為兩臺轉向架上的牽引電動機供電；每臺變流器內包括網側四象限整流器、中間直流環節、2臺電機側PWM逆變器，每臺牽引電機由一臺逆變器獨立供電。接觸網導線上的25千伏單相工頻交流電電流，經受電弓進入機車後經過主斷路器再進入主變壓器，交流電經過主變壓器的四個牽引繞組後分別向兩組主變流器供電，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2700伏的中間直流回路，再由PWM逆變器轉換成三相交流電輸出，向非同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。

新時速-藍箭動車組（DJJ1_0007A）停放於平湖南站

DJJ1型電力動車組的交流傳動系統與DJ型電力機車完全相同，採用Adtranz公司的進口產品，包括大功率主變流器、非同步交流牽引電動機、分散式“MITRAC”微機控制系統。牽引變流器採用以IGBT為基礎的水冷IPM模組，功率元件規格為4。5kV、1。5kA。機車採用4FHA 7056C型鼠籠式三相非同步牽引電動機，額定功率為1225千瓦，採用直接轉矩控制（DTC）。

控制系統　

“MITRAC”微機控制系統是由Adtranz公司研發的網路控制技術，應用了列車通訊網路（TCN）標準。在“藍箭”電力動車組上整個控制系統分為三級結構，第一級為列車控制級的絞線式列車匯流排（WTB），傳輸介質為遮蔽雙絞線，主要實現列車重聯控制、列車狀態或故障資訊的傳遞；第二級為車輛控制級的多功能車輛匯流排（MVB）光纖傳輸，主要實現車輛內各個功能控制單元之間的資料通訊；第三級為變流器控制及功能控制級，實現對動力車主傳動系統的控制。

2009年初，武漢正遠鐵路電氣有限公司為“藍箭”電力動車組開發研製了新的列車通訊網路微機控制系統，取代了原來的“MITRAC”控制系統，具有自主智慧財產權並符合IEC 61375國際標準。網路控制系統架構仍然大致相同，分別為列車控制級、車輛功能控制級、功能級控制三級控制

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。該套國產控制系統於2009年4月完成了裝車執行試驗。

轉向架　

“藍箭”動車組動力車轉向架是以中國“八五”國家重點科技攻關專案、西南交通大學主持設計“高速動力車車體轉向架關鍵部件的研究”為基礎進行開發，從1992年開始經歷八年時間研製成功，高速動力車轉向架於2000年3月，在西南交大牽引動力國家重點實驗室透過時速353公里/小時的高速滾動試驗及330公里/小時的高速滾振試驗

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。轉向架主要結構上借鑑了德國鐵路ICE-1動力車轉向架；採用了低合金鋼焊接結構框形構架、單側軸箱拉桿定位；一系懸掛為軸箱兩側螺旋彈簧配橡膠墊；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。轉向架並採用了集牽引電機、基礎制動、齒輪傳動系統於一體的驅動制動單元，以半體懸方式吊掛在車體和轉向架構架上，透過輪對雙空心軸六連桿彈性傳動機構、單邊剛性直齒輪驅動車輪；基礎制動裝置採用盤式制動和停車儲能制動。牽引力或制動力透過中間低位推輓式牽引裝置傳遞。此外，由於交流牽引電機體積較小，“藍箭”動力車採用了1050毫米的小直徑車輪。

客車車廂轉向架為長春客車廠研製的CW-200型無搖枕高速轉向架，採用了H型焊接構架、無磨耗轉臂式軸箱定位裝置、空氣彈簧中央懸掛裝置。車體和轉向架之間並設有橫向油壓減震器和橫向緩衝器。基礎制動裝置採用盤式制動和電子防滑器，每軸設有三個制動盤。

技術問題

“藍箭”電力動車組採用ABB公司的進口牽引電動機，均使用了德國FAG軸承及蒂森克虜伯的合成潤滑脂。2003年1月，其中一列“藍箭”列車進行檢修時，發現牽引電機軸承發生嚴重的潤滑脂皂化，導致軸承產生震動及磨痕。經德國專家到場檢驗後，證實故障原因是德國和中國華南地區的氣候環境存在較大差異，德國指定使用的潤滑脂並不適合在如此潮溼的環境下使用，並建議把問題軸承全部更換。從德國訂購新軸承需要4個月方能交貨，但由於廣深鐵路公司要求在同年5月1日前完成修復工作，因此經過株洲電力機車研究所電機研究室研究後，決定選擇以具有抗水性極強、微拋光微修復功能的美國紫皇冠公司（Royal Purple）“UPG2#”潤滑基態奈米潤滑脂替代德國產品，經過80小時的執行測試，8個軸承中的其中6個達到新出廠時的指標，另外2個也達到安全運作指標。整個修復過程比從德國購買新軸承節省了近1，000萬元人民幣。

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