簡介
“中華之星”電動車組是中國自行設計,擁有完全自主智慧財產權的高速電動車組,設計時速為每小時270公里。
“中華之星”高速列車是為京秦沈快速客運通道研製的主型列車,由鐵道部組織全國機車車輛製造工廠、科研院所、高等院校聯合攻關共同研製,主機廠包括株洲電力機車廠、大同機車車輛廠、長春客車廠和四方機車車輛廠。該車採用了交直交傳動技術、計算機網路控制技術等眾多國際先進技術,體現了中國機車車輛製造技術的最高水平。“中華之星”目前有兩輛機車,其中DJJ2-0001A由南車集團株州電力機車廠生產,DJJ2-0001B由北車集團大同機車廠生產。兩車使用同一圖紙,因而基本上是完全一樣的,只是由於各廠工藝條件不同,局部有細微差別。拖車分別由四方和長客生產。
“中華之星”動車組的車頭外形是根據空氣動力原理設計,以減少空氣阻力。我國“八五”以來,對高速列車動力學問題進行了大量的理論和實驗研究,包括風動實驗、彈射實驗、線路實驗等,“中華之星”就是這些研究成果的具體體現。
設計特點
“中華之星”動車組的車頭外形是根據空氣動力學原理設計,外形酷似“鴨嘴獸”的雙拱流線型機車頭,列車密封性能良好。
國家“八五計畫”以來,對高速列車動力學問題進行了大量的理論和實驗研究,“中華之星”是這些研究成果的具體體現。“中華之星”動車組的高速受電弓、真空斷路器、GTO器件、去離子水泵、高速軸承和螺桿空氣壓縮機等部件是從國外進口的,以彌補國產器件的不足。
“中華之星”動車組列車由分別編組在頭部和尾部的兩個電動力車以前拉後推的方式推挽運行。由2節動力車和9輛拖車組成。兩輛機車中,DJJ2-0001A由南車集團株洲電力機車廠生產,DJJ2-0001B由北車集團大同機車廠生產。兩車使用同一圖紙,因而基本上是完全一樣的,只是由於各廠工藝條件不同,局部有細微差別。“中華之星”動車組列車9輛拖車包括:2輛一等座車,6輛二等座車和一輛酒吧車。拖車分別由四方廠和長春軌道客車生產。車體外部塗裝以白色和藍、綠色為主色調。
技術參數
1、列車型式
列車採用交直交電力牽引,由分別編組在頭部和尾部的兩個動力車以前拉後推的方式推挽運行。
2、列車組成
列車由2輛動力車和9輛拖車組成,中間拖車包括2輛一等座車,6輛二等座車,1輛酒吧車。
3、最高運營速度270km/h
最高試驗速度>300km/h
4、輪周牽引功率9600kW
5、電制動功率8800kW
6、列車定員≥700人
7、列車總重約678t
8、列車總長 約280m
9、供電制式單相工頻交流,額定電壓為25kV
競爭對手
CRH系列高速電力動車組均採用動力分散式,運行時速達200公里以上,最高可達400公里以上。中華人民共和國鐵道部由2004年起先後向加拿大龐巴迪、日本川崎重工業、法國阿爾斯通、德國西門子公司等外國企業購買高速鐵路車輛技術,以引進國外先進技術並吸收的方式,由中國北車集團和中國南車集團旗下的車輛製造企業生產,達到一定程度的國產化,並再以此為基礎進行自主創新研發。鐵道部將所有引進國外技術、聯合設計生產的CRH系列動車組均命名為“和諧號”
CRH1,龐巴迪-四方-鮑爾(BSP)生產,原型是龐巴迪為瑞典AB提供的Regina。
CRH2,南車四方(聯合日本財團)生產,編組形式為,4M+4T,8節編組,基本上是Mc+T+Mc+Tp+M+Tp+M+Tc原型日本新幹線E2-1000。
CRH3,北車唐山機車廠(聯合西門子)生產,原型ICE3。編組形式為,8M0T。
CRH5,北車長春客車廠(聯合阿爾斯通)生產,原型阿爾斯通為芬蘭國鐵提供的SM3型。
青島四方出的CRH-2,全部都是日本的70年代的科技技術,從第一輛到第26輛完全引進。
項目立項
2000年初,經過專家的多次論證,鐵道部拿出270km/h高速列車產業化項目報告,並提交原國家計畫委員會,當年下半年,國家計委以2458號檔案正式批准立項,同時列入國家高新技術產業化發展計畫項目。該檔案明確這是中國具有完全自主智慧財產權的高速列車,並命名為“中華之星”。
2001年4月,鐵道部下達“270km/h高速列車設計任務書”,確定了列車的總參數,由此拉開了“中華之星”自主研發的序幕。
設計團隊
中國工程院院士、南車集團株洲電力機車廠高速研究所所長劉友梅被任命為該項目的總設計師。在鐵道部下達的設計任務書中,對“中華之星”的用途有很明確的說明:京瀋快速客運通道主型列車,未來高速鐵路的中短途高速列車和跨線快速列車。“中華之星”的立項明確是以“產業化”為目標,預計用兩年左右時間,達到年生產15列“中華之星”的能力。
按照規劃,270km/h高速列車“中華之星”項目總投資1.3億元人民幣,其中國家撥款4000萬元,鐵道部投資4000萬元,企業自籌推進,“中華之星”項目集中了當時國內鐵路機車車輛製造和研發的最核心力量進行聯合攻關。劉友梅告訴本刊,“中華之星”的研發工作集合了南、北車集團旗下的四大鐵路機車車輛企業(株洲電力機車廠、大同機車廠、長春客車廠、四方機車車輛廠)、四大科研院所(中國鐵道科學研究院、株洲電力機車研究所、四方車輛研究所、戚墅堰機車車輛工藝研究所)和兩個高等院校(西南交通大學、中南大學),涉及設計開發人員多達幾百號人。其中,株洲電力機車廠和大同機車廠分別負責研製一台動力車,長春客車廠負責研製4節拖車,四方機車車輛廠負責研製5節拖車。
試製階段
2001年8月,“中華之星”項目通過了技術設計審查,開始進入試製階段。在隨後一年多的試製階段,四個主機廠製造的動力車和拖車分別在西南交通大學國家牽引動力重點實驗室的滾動試驗台上通過了330km/h、400km/h速度的模擬動力學試驗。
2002年9月,“中華之星”動車組集結在位於北京東郊的中國鐵道科學研究院環行鐵道試驗基地,開始進行列車編組調試。試驗期間,動力車頭的各項功能測試完成,包括牽引、制動、電空聯合制動等基本功能得到了驗證,隨後又完成了機車調試。
當年11月,“中華之星”分別在北京環行鐵道試驗基地和秦瀋客運專線上進行了高速綜合性能試驗。
2002年11月27日,對於劉友梅來說是個難忘的日子。這一天,“中華之星”在秦瀋客運專線的衝刺試驗達到321.5公里的最高時速,創造了我國鐵路試驗速度的最高記錄。
從2003年1月起,“中華之星”開始在秦瀋客運專線上進行線路運行考核。劉友梅告訴記者,截止到2004年12月,“中華之星”在秦瀋客運專線累計運行53.6萬公里,創造了目前中國鐵路新型機車車輛試驗運行考核里程最長、運行考核速度最高的紀錄。期間雖然也出現過故障,但最終“經受了新產品最嚴格的試驗和考核”。
2005年初,“中華之星”在經歷了53.6萬公里的線路運行考核,兩節動力車和9節拖車分別返回四大主機廠進行拆檢,拆檢後沒有發現任何重大問題,可以確認整車和零部件狀態良好。“這說明‘中華之星’是可靠的,研製是成功的。”劉友梅說。
測試故障
如果沒有後來發生的一些事情,或許“中華之星”今天已經順利運行在更多的客運專線上,並按照最初的目標實現產業化。“這一切都是人為因素造成的。”劉友梅說。作為技術專家,他深刻感受到了來自人治和行政權威背後的巨大壓力。
在2002年11月27日“中華之星”衝刺試驗並創造了312.5公里最高時速的第二天,時任鐵道部部長傅志寰希望親自上車試乘,體驗“中華之星”的速度。當天,傅志寰還把幾位副部長都帶來了。
按計畫是9點鐘正式試驗,為穩妥起見,全體試驗人員起了個大早,先線上路上跑了一趟,最高時速達到285公里。但恰在快回到基地前的17秒鐘,安裝在“中華之星”上的轉向架故障診斷系統出現報警。列車回到基地,下車檢查發現B動力車有一個根軸的托架軸承座冒煙。當時在場的南車、北車集團領導和技術人員都很著急,據說當時急得南車集團的副總工程師都鑽到車下去檢查。北車集團的領導更是著急,因為這節動車頭是北車旗下的大同機車廠負責製造的。這套故障診斷系統原本用於診斷軍用航空發動機的故障,由航空集團“608所”開發並轉化民用。劉友梅趕快叫人上車去查看數據,發現軸承溫度已經達到109攝氏度,完全超標,屬於一級報警。隨後用紅外線測溫計檢查,軸承座溫度也達到90多度。但部長們都還等著登車,是繼續試驗還是立刻停止?在看完數據、分析完現場後,作為總設計師的劉友梅找來南北車的兩位領導商議,他個人意見是接下來的試驗應該停止,“因為已經列入一級報警了,應該相信這套系統,否則就會出大事故”。
隨後,情況向傅志寰做了匯報,傅也決定取消接下來的試驗。故障轉向架被馬上拉回大同廠,檢查發現是進口軸承質量問題。在與國外製造商協調後,軸承得到退換。劉友梅告訴記者,到現在替換的軸承也沒問題,“這也證明安裝在‘中華之星’上的故障診斷系統是有效的”。“但這件事情卻成為‘中華之星’安全性不可靠的最重要依據。鐵道部一些先生大做文章,否定‘中華之星’,說‘幾位部長的命差點都要被中華之星報銷了’。”劉友梅很氣憤,“我認為這恰恰說明‘中華之星’安全診斷保障系統很有效,能提升‘中華之星’的可靠性,在長春召開的“高速動車組專家研討會”上,“中華之星”被評價為“與國外先進水平相比,在技術水平、產品成熟程度和可靠性等方面還存在較明顯的差距”。這次會議已經明確要從國外引進200km/h動車組和300km/h以上高速動車組,但專家們在“建議綜合”里仍強調,要進一步完善“中華之星”高速動車組的試驗。
項目下馬
2005年7月11-12日,鐵道部主持召開“中華之星”階段驗收總結會,會上鐵道部對國家立項自主研發的高速列車在口頭上表示了支持。“但實質上對‘中華之星’持全盤否定的態度。”劉友梅認為,這次驗收會刻意否決了“中華之星”項目從設計、研製、試驗、運行考核的嚴格過程以及“中華之星”所具備的200km/h以上速度級技術能力的事實。
2004年,在鐵道部200km/h動車組項目採購招標中,“中華之星”徹底出局。“中華之星”重蹈當年大飛機項目“運十”的覆轍。
“這次驗收會極大地傷害了我們科技人員的自信,也損害了政府部門的誠信形象。”劉友梅很痛心,但更關鍵的是,“‘中華之星’高速列車夭折了,中國剛剛自主建立起來的高速列車技術的系統集成平台被扼殺了”。
中華之星自2003年4月載客試運營,自2005年8月1日首次載客運營,每天沿秦瀋客運專線往返瀋陽北-山海關之間,車次為L517/8次,列車全程400公里用時僅3小時,這個時速對於“中華之星”來說只使用了一半的力氣。
2006年8月2日,中華之星完成了最後一次營運任務,成為一顆流星隕落在遼瀋大地。