研發背景
為了能夠適應中國的高速鐵路運營環境和條件,滿足更為複雜多樣、長距離、長時間、連續高速運行等需求,打造適合中國國情、路情的高速動車組的設計、製造平台,實現高速動車組技術全面的自主化,從2012年開始,在中國鐵路總公司的主導之下,集合國內有關企業、高校、科研單位等優勢力量,開展了中國標準動車組的研製工作。2013年12月完成總體技術條件制定,2014年9月完成方案設計,2015年6月完成兩列動車組組裝、調試並下線。研製目的
研製中國標準動車組的主要目的:
1、科研創新、技術攻關的需要。加強高速鐵路關鍵技術的科學研究和技術攻關,使中國高鐵技術保持世界領先水平。
2、統一標準,降低成本的需要。針對不同型號的動車組,建立統一的技術標準體系,實現動車組在服務功能、運用維護上的統一,提高效率,降低成本。
3、適應環境,全面兼容的需要。適應不同地質條件和運用環境的需要,實現動車組技術的兼容性。這也是中國標準動車組世界上獨有的核心競爭優勢。
研發過程
中國的動車技術時速上升很快,株洲南車集團動車組技術僅用了不到4年就從時速160公里起步到2008年實現時速300公里的大飛躍,後來的試驗時速接連突破一個個台階。另外,2015年8月它中國出口馬來西亞的米軌鐵路動車組創下了時速176公里的米軌鐵路世界速度之最。另外,種類發展多,如研製高寒型、城際型如2013年中國首列時速160公里城際動車組下線並準備時速下延以覆蓋更多速度帶。2009年12月26日9時16分許,從武漢始發的首列動車組列車行駛在湖北省鹹寧市境內的武廣鐵路客運專線上。武廣高鐵時速創下世界之最創造多項世界第一。武廣高速鐵路客運新幹線26日全面投入運營,這標誌著我國已從機車製造,到鐵路設計、施工建設以及列車運行控制、鐵路運營管理等方面全面掌握高速鐵路技術,率先步入高速鐵路新時代。擁有完全自主智慧財產權的國產“和諧號”動車組列車,在雙車“重聯”的狀態下,分別從武漢、廣州首發,同時按列車控制系統既定的時間抵達終點,其運行時速達到350公里,相當于波音飛機的起飛速度。全長1068.6公里的武廣高鐵客運新幹線,是世界上一次性建設里程最長、運營速度最高的鐵路。這不僅是中國鐵路建設史上的里程碑,也是世界鐵路建設史上的里程碑。武廣高鐵副總工程師曾小林介紹說,這一客運新幹線的列車運行間隔達到了3分鐘,為充分提高其利用水平,我國還在世界上首創了先進的本線時速350公里高速列車與跨線時速250公里列車共線運行模式。
2013年6月,“中國標準”動車組項目正式啟動,中國鐵路總公司盛光祖要求,“中國標準”動車組要綜合國內各型動車組的優點,建立統一的技術標準體系,實現動車組在服務功能、運用維護上的統一。普通列車統一刷綠,高速動車統一,只票價不統一,鐵路建設250的不按350統一。都是盛光祖的傑作經典。
2013年12月,總體技術條件制定完成;標準動車是原北車傑作,大眾講北車創造的車沒有原南車創造的車有時代感、現代感、流線感、高速感、簡潔清爽感。
2014年9月方案設計完成;2015年6月30日,“中國標準”動車組正式下線。下線以來,2015年7月,在中國鐵道科學研究院環行試驗基地,開展時速160公里及以下型式試驗。同年9月至2016年5月,在大同至西安高鐵原平至太原高速綜合試驗段,開展型式試驗和運用考核。
2015年11月,中國標準動車組將進行為期2年的正線調試、型式試驗及列車的運用考核,開展包括動力學、空氣動力學、牽引、制動、安全、噪聲、動應力等動態高速和重載試驗,按照計畫,型式試驗在2016年春節前完成。
2015年11月18日,時速350公里中國標準動車組,在大西客運專線跑出385km/h試驗速度,各項技術性能表現優異。這標誌著在靜態、低速試驗後,中國標準動車組順利通過了高速試驗關鍵“大考”,取得重要階段性成果。
2016年5月25日,檢測車在鄭徐高鐵商(丘)民(權)區間跑出了404.7公里/小時的中國標準動車組高鐵檢測的速度,牽引供電系統各項設備經受住了負荷、衝擊和考驗,運行正常。通過運用考核試驗,可以對時速350公里中國標準動車組運用適應性、穩定性、可靠性及製造質量進行驗證,對推動設計時速350公里恢復設計時速運營和中國高鐵“走出去”步伐具有劃時代意義。此次試驗進一步驗證了中國標準動車組整體技術性能,特別是首次實現了動車組牽引、制動、網路控制系統的全面自主化,表明中國具備設計製造滿足世界各國不同需求動車組的能力。這一試驗的成功,標誌著我國已全面掌握高速鐵路核心技術,高鐵動車組技術實現全面自主化,中國高鐵總體技術水平躋身世界先進行列,部分技術達到世界領先水平。
2016年7月15日上午8時30分,鄭徐高鐵創造動車交匯速度世界最快紀錄。代表著中國標準動車組試驗任務的最高最新成果,一列中國標準動車組列車從鄭州東站出發,開始全新“試跑”。這是由我國自行設計研製、全面擁有自主智慧財產權的中國標準動車組,11:19分兩輛動車組以時速420公里在鄭徐高鐵河南省商丘市民權縣境內交會,新的動車交匯速度世界紀錄就此誕生。此次中國標準動車組在鄭徐高鐵上進行的綜合試驗,成功獲取了中國標準動車組運行能耗數據、振動噪聲特性,探索了時速400公里及以上高速鐵路系統關鍵技術參數變化規律,為深化我國高速鐵路輪軌關係、弓網關係、空氣動力學等理論研究和高速鐵路核心技術攻關、運營管理提供了有力技術支撐。
2016年8月16日,青島造中國標準動車組載客運行時速350公里,6時10分,G8041次列車駛出大連北站,沿著哈爾濱至大連高速鐵路開往瀋陽站。據悉,這是我國自行設計研製、擁有全面自主智慧財產權的中國標準動車組首次載客運行。
中國的動車技術時速上升很快,株洲南車集團動車組技術僅用了不到4年就從時速160公里起步到2008年實現時速300公里的大飛躍,後來的試驗時速接連突破一個個台階。另外,2015年8月它中國出口馬來西亞的米軌鐵路動車組創下了時速176公里的米軌鐵路世界速度之最。另外,種類發展多,如研製高寒型、城際型如2013年中國首列時速160公里城際動車組下線並準備時速下延以覆蓋更多速度帶。
主要參數
中國標準動車組採用的重要標準涵蓋了動車組基礎通用、車體、走行裝置、司機室布置及設備、牽引電氣等全部13個大方面。標準動車組的設計是結合我國實際需求進行的,如要持續高速運行、長距離、開行密度較高、載客量較大、高寒、多雪、高原風沙、沿海濕熱以及霧霾、柳絮等條件,提出了動車組總體的技術條件。運行速度:350km/h
編組形式:8輛編組(4動4拖)
定員:556人(商務座10席,一等座28席,二等座518席)
列車長度:約209m
車體寬度:3360mm
車輛高度:4050mm
系列特徵
中國標準動車組的設計研製,遵循了安全可靠、簡統化、系列化、經濟性、節能環保等原則,在方便運用、環保、節能、降低全壽命周期成本、進一步提高安全冗餘等方面加大了創新力度,具有創新性、安全性、智慧型化、人性化、經濟性等特點,實現高速動車組技術全面自主化,動車組整體性能及車體、轉向架、牽引、制動、網路等關鍵系統技術達到國際先進水平。
中鐵總科技管理部主任周黎告訴記者,中國標準的動車組首次實現了動車組牽引、制動、網路控制系統的全面自主化,表明高鐵動車組技術實現全面自主化。中國高鐵總體技術水平躋身世界先進行列,部分技術達到世界領先水平。中國標準的動車組的設計研製,遵循了安全可靠、系列化、經濟性、節能環保等原則,實現了高速動車組技術全面自主化,動車組整體性能及車體、轉向架、牽引、制動、網路等關鍵系統技術達到國際先進水平。
中國鐵道科學研究院首席研究員陸陽表示,經歷引進消化吸收再創新的中國高鐵,對世界各國的動車組型號、技術、標準都有了解,中國標準的動車組完全具備適應各種不同地質條件和運營環境的能力,可以實現不同地區動車組技術的兼容性。這是中國標準的動車組在世界上獨有的核心競爭優勢。
創新方面
中國標準動車組構建了體系完整、結構合理、先進科學的中國動車組技術標準體系,具有創新性、安全性、智慧型化、人性化、經濟性等特點。中國標準動車組採用的標準涵蓋了動車組基礎通用、車體、走行裝置、司機室布置及設備、牽引電氣、制動及供風、列車網路標準、運用維修等10多個方面。大量採用中國國家標準、行業標準、中國鐵路總公司企業標準等技術標準,同時採用了一批國際標準和國外先進標準,使中國標準動車組具有良好的兼容性能。中國標準動車組研製過程中,在運用安全、節能環保、降低全壽命周期成本、特別是進一步提高安全冗餘等方面加大了科技創新力度。為了確保運行安全,中國標準動車組進一步增加了主動安全與被動安全措施:一是列車設計嚴格遵循安全標準,包括防火、防碰撞、動力學等方面,提高列車可靠性,具備失穩檢測、煙火報警、軸溫監控、受電弓視頻監視等安全防護功能,安全防護設計更為完善。二是按照“故障導向安全”的原則,最佳化了智慧型化感知系統,能全面監測列車運行狀況,實時感知列車狀態。列車出現異常時,可自動報警或預警,並能根據安全需求自動採取限速或停車措施。
為改善旅客乘車體驗,中國標準動車組充分體現了人性化設計理念,進一步最佳化了旅客界面與司乘界面,在乘車空間、空調系統、行李架設定、車廂照明、無障礙設施等方面做了改善。車廂內二等座椅間距統一加大到1020mm、一等座椅間距統一加大到1160mm,設定不間斷的旅客用220V電源插座。
為適應節能環保要求,中國標準動車組整車採用全新低阻力流線型頭型設計和車體平順化設計,降低氣動阻力,減少持續運行能量消耗,並統一零部件技術標準,實現各型號動車組相同零部件的互換使用,有效降低運用、檢修等壽命周期成本。
技術亮點
中國標準動車組在環保、節能、降低全壽命周期成本、進一步提高安全冗餘等方面加大了創新力度,具有創新性、智慧型化、安全性、人性化、經濟性等特點。
座椅:二等座椅間距統一調整為1020mm,一等座椅為1160mm,比現有的和諧號動車組略大。座椅色彩搭配更有特色、時尚活潑,每個座椅都配有插座。
照明:車內照明就有十幾種模式,亮度從高到低,光線從暖到冷,每個旅客都能使用閱讀燈,亮度和色溫都可以手動或自動調節,人性化設計更加突出。
Wi-Fi:整列車的Wi-Fi網路全覆蓋,旅客可隨時上網,旅途不再寂寞。
安全:在輪軌上載入的防脫線裝置,使動車在極端情況下,車輪也不會脫離軌道線。
車頭:車頭設計吸納了鳳凰元素,車型設計流線使阻力減少5%,意味著在時速高於380公里的情況下也有一定的安全冗餘。車頭的選擇上,長客從45個方案中最終選定了蛇頭造型。車頭造型體現了中國傳統文化,從京劇、龍圖騰等元素中把握設計靈感,給人流動、爬行之感,民間團體說標準動車沒380a高速動車外觀美觀簡潔有高速感!車內座椅顏色不如380a形象好耐髒性好有現代感。
維修:“中國標準”動車組統一了全國各動車維修基地的維修標準,為運營部門降低了成本。
國際經驗
中國的動車組技術是先學習法國、日本、德國的技術,因此形成的舊型CRH是混合歐洲標準和日本標準的動車組,又在中國環境產生一些中國特徵。從2012年開始,研製中國標準,以適合中國路情。不僅是高寒地區,在中國的廣袤大地上,高鐵線跨越了各種地形、地貌和氣候特徵,在不同地質和氣候條件下都經受住了考驗,日益形成動車組的中國特徵。
另外,法國動車組曾有脫軌事故,中國2011年溫州動車組事故也是脫軌,中國標準的動車組要求提高安全性,保證動車組不脫軌,因此要求配備特殊的軌道設計。
發展歷程
2009年12月9日,武廣高鐵時速394公里創世界最快列車速度。武漢、長沙、廣州三地同時首發國產時速350公里和諧號高速列車。至此,經過4年半建設的武漢至廣州高速鐵路正式投入運營。
2015年6月,時速350公里的CRH-0503正式下線,這是中國實現高速動車組技術全面自主化、標準化的重大創新項目。項目共66項型式試驗,已經完成62項。
2016年5月至7月,鄭徐高鐵承擔了中國標準動車組的試驗任務,並於7月15日在鄭徐高鐵河南省商丘市民權縣境內跑出了420公里的時速交會試驗,創造了動車交匯速度的世界最高紀錄。
2016年8月15日,青島造中國標準動車組載客運行時速350公里,記者昨日從鐵路部門獲悉,6時10分,G8041次列車駛出大連北站,沿著哈大高鐵開往瀋陽站。據悉,這是我國自行設計研製、擁有全面自主智慧財產權的中國標準動車組首次載客運行。
高於歐標
鐵四院董事長蔣再秋表示,安全性能上,中國標準與歐洲標準基本一致,施工標準遠高於歐標。中國企業施工中用到的鋼筋、水泥等材料等級和用量都偏高。
另外,動車組上,中國標準的比歐洲標準的、日本標準的,適應的複雜地質和氣候條件更多,現代化程度更高,例如,無線wifi覆蓋、保證不脫軌等等,這些是歐標、日標沒有的。
首次載客
2016年8月15日6時10分,G8041次列車駛出大連北站,沿著哈爾濱至大連高速鐵路開往瀋陽站。這是我國自行設計研製、擁有全面自主智慧財產權的中國標準動車組首次載客運行。
中國標準動車組自2015年6月下線以來,先後完成了整車型式試驗、科學實驗、空載運行、模擬載荷運行等試驗考核工作,試驗考核指標全部符合標準規範和運用要求,標誌著中國標準動車組安全性、舒適性及各項性能指標以及運用適應性、穩定性、可靠性、製造質量均達到了設計要求,並通過了專家評審,已具備編入運行圖實施載客運行的條件。這一階段的載客運行將在實際運營條件下,進一步積累乘客對旅客界面和客服設施的實際感受,提高后續批量產品服務品質,提升旅客乘車體驗。
全新命名
2017年1月3日,國家鐵路局向中車長春軌道客車股份有限公司、中車青島四方機車車輛股份有限公司頒發了中國標準動車組(簡稱中國標動)型號合格證和製造許可證。
中國標動許可證的頒發,標誌著中國標準動車組具備了大規模生產許可條件和上線商業運營資格。
正式首發
“復興號”於2017年6月26日,在京滬高鐵兩端的北京南站和上海虹橋站雙向首發,分別擔當G123次和G124次高速列車。
先進性概覽
“復興號”中國標準動車組構建了體系完整、結構合理、先進科學的技術標準體系,動車組基礎通用、車體、走行裝置、司機室布置及設備、牽引電氣、制動及供風、列車網路標準、運用維修等10多個方面均達到國際先進水平。
“復興號”中國標準動車組大量採用中國國家標準、行業標準、中國鐵路總公司企業標準等技術標準,同時採用了一批國際標準和國外先進標準,具有良好的兼容性能,在254項重要標準中,中國標準占84%。最重要的是中國標準動車組整體設計以及車體、轉向架、牽引、制動、網路等關鍵技術都是我國自主研發,具有完全自主智慧財產權。其技術創新及成果主要體現在:
一、安全保障技術更先進。“復興號”中國標準動車組設有智慧型化感知系統,並建有強大的安全監測系統,全車部署了2500餘項監測點,能夠對走行部狀態、軸承溫度、冷卻系統溫度、制動系統狀態、客室環境進行全方位實時監測。“復興號”中國標準動車組還增設碰撞吸能裝置,以提高動車組被動防護能力。為適應中國地域廣闊、環境複雜(-40~+40)、長距離、高強度運行的需求,“復興號”中國標準動車組按最高等級(設計壽命30年或1500萬公里)考核動車組主要結構部件,整車進行60萬公里運用考核(歐洲一般40萬公里)。
二、乘坐體驗更良好,不但能充電而且有WiFi。“復興號”中國標準動車組車廂內實現了WiFi網路全覆蓋,設定不間斷的旅客用220V電源插座;空調系統充分考慮減小車外壓力波的影響,通過隧道或交會時減小耳部不適感;列車設有多種照明控制模式,可根據旅客需求提供不同的光線環境。“復興號”中國標準動車組還採取了多種減振降噪措施,改進了洗漱設施,設定有無障礙設施等,能夠為旅客提供更良好的乘坐體驗。
三、感知系統更智慧型化,出現異常自動限速或停車。“復興號”中國標準動車組採集各種車輛狀態信息多達1500餘項,能夠全面監測列車運行狀況,實時感知列車狀態,包括安全性能、環境信息(如溫度)等,並記錄各部件運用工況,為全方位、多維度故障診斷、維修提供支持。列車出現異常時,可自動報警或預警,並能根據安全策略自動採取限速或停車措施。此外,“復興號”中國標準動車組還採用遠程數據傳輸,可在地面實時獲取車輛狀態信息,提升地面同步監測、遠程維護能力。
四、車體低阻力流線型、平順化設計,不僅能耗大大降低,車內噪聲也明顯下降。“復興號”中國標準動車組列車阻力比既有CRH380系列降低7.5%-12.3%,350km/h速度級人均百公里能耗下降17%左右,有效減少了持續運行能量消耗。在車體斷面增加、空間增大的情況下,“復興號”中國標準動車組按時速350公里試驗運行時,列車運行阻力、人均百公里能耗和車內噪聲明顯下降,表現出良好的節能環保性能。