复兴号CR400AF型电力动车组(“Fuxing” EMU),别称“红神龙”,是
国铁集团组织
中国中车集团自主研发的电力动车组,由
中车青岛四方机车车辆股份有限公司生产。该型动车组试验速度可达400km/h及以上,持续运行速度为350km/h。
CR400AF型电力动车组从2012年开始研发,2014年完成方案设计。2015年6月30日正式下线,并于当天在中国铁道科学研究院环形试验基地展开试验工作。2017年,正式投入运营。CR400AF型动车组在车体结构设计中引入被动安全设计理念,开发了专用碰撞吸能装置,吸能元件采用成本低和吸能效率高的金属薄壁管件,以
八边形管为主,
六边形管件围绕四周,形成五孔组合结构形式。
截止2022年底,已配属CR400AF-Z型动车组34列,分别配属北京(2列)、
武汉市(8列)、
南昌市(5列)、
广州市(14列)和
成都市(5列)局集团;CR400AF-BZ型动车组2列,均配属
中国铁路北京局集团有限公司集团;
复兴号CR400BF型电力动车组Z型动车组18列,分别配属北京(6列)和
郑州市(4列)、广州(8列)局集团;CR400BF-AZ型动车组6列,均配属
国铁集团郑州局集团。
CR400AF大量采用中国国家标准、行业标准、
国铁集团企业标准等技术标准,在254项重要标准中,中国标准占84%。
中原地区具有完全自主
知识产权。2017年6月,CR400AF型电力动车组摘得2016中国设计
红星奖最高奖项——“至尊金奖”。
名称含义
“CR”是“China(中国)Railway(铁路)”“400”代表该型动车组试验速度可达时速400公里及以上;“A”代表
四方股份;“F”代表动力分散式动车组;
发展历史
研发背景
20世纪后半叶,世界各国高速列车技术得到迅猛发展,如日本新干线系列、法国TGV系列等。20世纪90年代,中国也开始尝试自主设计动车组,2002年12月建成
秦皇岛市至
沈阳市间的客运专线,满足了高速列车运行的条件,同时研制的“中华之星”电力动车组(DJJ2型电力动车组)在
秦沈客运专线创造了当时“
国铁集团第一速”——321.5公里/小时。不过,该动车组属于实验性质,暴露出一些问题,2006年已经停止运行。
2007年,在消化吸收德、日、法等国高速列车技术的基础上,产生了和谐号CRH动车组(China Railway High-speed)。2008年8月1日,和谐号动车组列车在
京津城际铁路客运专线运营,以每小时350公里的速度飞驰,35分钟就实现了城际输送。2010年12月3日,和谐号
和谐号CRH380A型电力动车组型动车组在
京沪高速铁路枣庄至
蚌埠市试验运行,最高时速达486.1公里,创下了新的纪录。
研制进程
最新版中国高铁”的“复兴号”,从2012年开始研发,2014年完成方案设计,2015年下线,2017年正式亮相。
国铁集团牵头组织研制、具有完全自主
知识产权的
复兴号动车组,2017年6月25日被正式命名为“复兴号”
试验过程
2012年开始,中国铁路总公司集合中国有关企业、高等院校、科研单位等展开研制工作。2013年6月,“中国标准”动车组项目正式启动。2013年12月,总体技术条件制定完成;2014年9月方案设计完成;2015年6月30日正式下线,并于当天在中国铁道科学研究院环形试验基地正式展开试验工作。两辆标准动车组样车曾在大西客运专线试车。
2015年7月开始,两列
复兴号动车组在中国铁道科学研究院(简称铁科院)环行试验基地和大西线开展了动力学、弓网受流、牵引性能、制动性能、空气动力学等66项整车型式试验项目,铁科院对复兴号中国标准动车组各项性能进行了全方位验证。2015年11月,复兴号动车组在大同—西安(大西)客专的最高试验速度达到385 km·h–1。与型式试验同步还开展了大量科学研究性试验,围绕深化高速铁路基础理论和完善中国高速铁路技术标准、技术体系开展了研究工作。
2016年7月15日,两列
复兴号动车组在郑州—
徐州市(郑徐)客专完成420 km·h–1的交会和重联试验,创造了实际运营动车组的最高试验速度,监测系统及交会试验。2016年7—10月,复兴号动车组在武汉—广州(武广)线和
哈尔滨市—
大连市(哈大)线陆续完成了空载运行、模拟载客等运用考核。
2016年7月24日,复兴号CR400AF中国标准动车组从开始运行考核,10月26日,动车组在沈大高速线完成最后一天载客运营,正式完成所有试验,累计完成考核里程达60万公里。
中车株洲电机有限公司为“CR400AF”提供驱动核心部件的YQ-625型牵引电动机和TBQ55-6300/25型牵引主变压器运营全程状态良好,零故障完成了60万公里运行考核。
2017年1月3日,
国家铁路局向
中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司颁发了
复兴号动车组型号合格证和制造许可证。
2017年6月25日,
国铁集团总经理陆东福在北京动车段宣布中国标准动车组定名为“复兴号” ,并于6月26日上午从
北京南站和
上海虹桥站同时对开首发。
投入运营
2017年9月21日,复兴号动车组列车在
京沪高速铁路率先以350 km时速运行,京沪两地的高铁行驶时间从5h缩短至4.5h。2018年7月,16辆编组复兴号开始投入运营,定员1193人。
2018年6月,在北京—
沈阳市(京沈)高铁辽宁段,
复兴号动车组试验了自动驾驶系统,采用“CTCS3+ATO”技术,实现列车自动发车、区间自动运行、到站自动停车、停车后车门自动打开、车门与站台屏蔽门之间自动联控等功能,还可根据列车运行区间自动调整列车运行的最高时速。
2018年6月20日,中国
国家铁路局受理青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司提出的铁路机车车辆(CR400AF电力动车组,0201)制造许可申请,准予CR400AF电力动车组制造,并向青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司颁发相应制造许可证。证书编号:TXLZ0201-02244,有效期至2023年6月28日。
2018年8月8日,
京津城际铁路复兴号动车组将提速至350公里运行,两地运行时间由35分钟缩至30分钟。
2018年12月24日,
国铁集团技术创新成就展在京举行,CR200J、CR300AF、CR300BF、CR400AF-B、
复兴号CR400BF型电力动车组B首次公开亮相。
2019年1月5日,中国铁路实行新的列车运行图,CR400AF-B与CR400BF-B担当
北京南站上海虹桥站G9/16次列车。
2021年6月23日,CR400AF复兴号智能动车组在中国铁路
成都铁路局有限公司重庆车辆段西动车所正式亮相,该动车组于6月25日投入
成渝客运专线运营。
2022年10月11日,
中国铁路南昌局集团有限公司配属的5组CR400AF-Z复兴号智能动车组在
南昌西站至
北京西站线路上正式运营,该智能动车组上线后,南昌至北京运行时间将由原来的6个多小时缩短到5小时45分。
2019年1月,17辆超长版
复兴号动车组在京沪线投入运营,可乘坐人数提升至1283人,较16辆编组提高7.5%。目前复兴号已有两个平台,产品速度等级覆盖时速350 km和250 km,系列化产品体系正在形成。
2019年12月,在
京张高速铁路投入体验运营。2021年6月25日,集中上线运行,覆盖18个省。2022年1月6日,
2022年北京冬季奥运会版复兴号在北京
清河站正式上线。2022年6月,新一批时速350公里复兴号投入京广高速铁路。10月8日落户
南昌市。2023年1月3日在
中国铁路广州局集团有限公司上线运行,1月4日在
粤港澳大湾区首发。9月4日,在
福厦铁路正式试跑。
2020年12月23日,重庆铁路首次配属的复兴号CR400AF动车组在中国铁路
成都铁路局有限公司重庆车辆段西动车所正式亮相。该动车组将于12月24日在重庆
沙坪坝站首发开往
成都东站,届时
成渝铁路两地的高铁通达时间将缩短至62分钟。
2021年,
拉林铁路(拉萨-
林芝市)通车,
西藏自治区首条
电气化铁路建成,复兴号带着中国速度驶入“世界屋脊”,实现全国31个省区市全覆盖。
2023年7月,华铁股份下属子公司华铁西屋法维莱自主设计研制的高速动车组撒砂系统顺利通过了中车四方股份小批量装车运用考核,正式取得中车四方股份颁发的时速350公里CR400AF系列及时速250公里CR300AF型复兴号动车组撒砂装置集成及撒砂控制箱批量装车合格供应商资质证书。
基本设计
总体设计
CR400AF车体是由车顶、司机室、车体附件、底架、侧端墙组成。其中,端墙、侧墙、车项和部分底架型材采用的材料是铝合金6A01-T5,底架补强板的材料为铝合金7805-T4,部分底架型材采用的材料是铝合金7805-T5,司机室蒙皮及筋板采用的材料是铝合金5083-O。CR400AF型动车组在车体结构设计中引入被动安全设计理念,开发了专用碰撞吸能装置。吸能元件采用成本低和吸能效率高的金属薄壁管件,以
八边形管为主,
六边形管件围绕四周,形成五孔组合结构形式。
动力配置
复兴号CR400AF型动车组采用4动4拖的统一动力配置形式,由2个基本动力单元组成,每2节动车为1个动力单元。通过调整电机特性,可在动力单元配置及网络控制等基本不变的情况下,满足不同速度目标值对牵引能力的需求,可通过不同动力单元的组合,实现灵活编组。CR400AF在乘车空间、空调系统、行李架设置、车厢照明、无障碍设施等方面做了改善。 车厢内二等座椅间距统一加大到1020毫米、一等座椅间距统一加大到1160毫米,设置不间断的旅客用220V电源插座。
牵引系统
复兴号CR400AF型动车组的牵引系统包括TC01+M02+TP03+M04 和MB05+TP06+M07+TC08组成两个独立的牵引动力单元,每个动力单元由1台牵引变压器向2台牵引变流器供电,每台牵引变流器含有2个逆变单元,架控驱动4台牵引电机。复兴号CR400AF动车组采用大功率IGBT元器件构成的交直交传动牵引系统,牵引供电系统为单相工频25kV交流电,车顶的受电弓将电能经牵引变压器供给四象限整流器,四象限整流器将单相交流电整流成
直流电,再由逆变器输出三相交流电,供给牵引电机为
机车输出动力。其采用交直交型主电路结构,牵引传动系统主要由受电弓、主
断路器、牵引变压器、整流器、中间直流环节、牵引逆变器、三相异步交流电机等组成,四象限整流器的性能表现决定了整个牵引传动系统的电气特性。
牵引变压器
复兴号动车组行驶过程中,牵引变压器能够为其提供主要的行驶动力。每辆复兴号动车分别安装两台牵引变压器,以为相邻的牵引变流器提供其运转所需的单相交流电源。现行的牵引变压器可以将25kV/50HZ的一次电压降低至可供4个牵引绕组使用的1850V/50HZ二次电压。同时,次级绕组通过强迫导向油循环风冷这一方式来为牵引变流器提供电能,以推动变电工作有序展开。此外,由于变压器油箱为钢结构,为有效防止矿物油的热胀冷缩,在变压器中往往安装专门的储油柜,独立固定在列车的上部,独立于油箱之外,通过管道与连接器相连,有助于提高变压器的工作效果。
牵引变流器
每个动车组上设置4台变流器,分别安装在相应车厢下的牵引设备箱中。当牵引变流器开始运转后,交流电源在设备内部点转变为
DC电源,再转变回交流电源,以供应牵引电机正常工作所需的电量。同时,牵引变流器还可以对牵引电机的频率等进行调控。此外,牵引变流器还可以通过中间的直流环节为辅助变流器提供电源,为动车组的稳定性是提供保障。牵引变流器的主要工作就是执行TCMS分配的牵引力指令,并在牵引级位模式下,由TCMS根据牵引器当前的级位状态生成牵引力百分比制定,并将方向、牵引状态等指令传输给TCU。在TCU的综合判断下,根据各转向架的轮径值生成
力矩给定,并将其分配给两个转向架同时进行,在此过程中需保持给定力矩一致,并使实时加速率稳定至0.75m/m³以下,并根据行驶信息变化对其进行调整。
牵引电机
牵引电机正常运转是动车稳定行驶的前提。在当前的
复兴号动车组上,共配备了16台牵引电机,分别安装在不同车厢的车轴及动力转向架上,以为动车的行驶提供牵引动力。通常情况下,动车选用的电机类型为三相鼠笼式异步电动机,其在工作过程中能将电能转化为机械能,并在活动过程中将机械能转化为电能,从而减少停车或行驶过程中的能量损失,进一步提高了列车在行驶过程中的安全性。
制动系统
制动系统采用微机控制的直通式电空制动系统及大容量基础制动装置,具备以整列车进行空电复合控制的能力,可按模式曲线精确控制列车减速或停车。由制动系统实施列车制动力的管理、计算和分配,优化防滑控制逻辑,充分利用黏着及电制动,缩短制动距离,减少盘片磨损。
网络控制系统
该车采用列车级(WTB)和车辆级(MVB)组成的两级网络结构,按照适应
国铁集团实际的控制策略,自主开发列车网络控制系统。列车增设诊断以太网,全面加强故障诊断和监测数据的传输,并提供向地面实时传输数据的功能,使列车的智能化程度大幅提升,实现不同厂家生产的相同速度等级动车组重联运营,不同速度等级的动车组互相救援。
转向架
转向架采用模块化设计的H形构架无摇枕转向架,强化结构及性能的安全冗余设计。统一采用920 mm的大轮径及磨耗型踏面,改善轮轨匹配关系,优化
转向架两系悬挂参数,降低簧下质量,减轻轮轨动力作用,提高运行稳定性、舒适性及结构安全性。实现轮对等主要部件的统型互换。
辅助供电系统
辅助供电系统采用中国标准制式的AC380 V/50 Hz辅助供电系统,具有自动平衡负载和冗余供电功能,辅助变流器由牵引变流器中间直流环节供电,实现过分相不断电、无动力回送/救援工况时自发电功能。研发锂电池直流供电系统,提升单位质量供电能力。
高压系统
CR400AF型动车组高压系统构件包括:受电弓、高压电缆接头、避雷器、高压隔离开关、电压互感器、真空断路器+接地保护开关、高压电缆、
电流互感器等关键部件组成。高压设备连接采用高压设备箱整体密封结构,除受电弓和网侧避雷器外的其他高压设备均安装在车下高压设备箱内,车顶高压
电缆采用内绝缘直接电缆跨接。
部分部件性能参数
车顶位置
受电弓
受电弓将接触网25kV 高压交流电导入到列车,借助气动控制,实现升起或降下作业。受电弓的升降是由气囊组成的平衡系统控制,气囊的压力空气由气动控制单元提供,在压力空气作用下气囊伸长产生扭矩,通过凸轮及弹性连接轴作用在下臂链处,从而使受电弓升起支撑绝缘子:用于支撑、固定受电弓弓体,一般在3车辆、 6车辆车顶与受电弓安之间安装。同时,受电弓采用先导主动控制技术,以列车速度和受电弓位置参数为依据,通过电控集成的控制模块对受电弓气囊压力进行主动控制,进而间接的控制受电弓与接触网之间的接触压力。
电缆及电缆接头
电缆组件的绝缘材质为瑞侃高分子材料聚合物, 3、 6车车顶至车下高压设备箱的电缆组件一头为刚性终端,一头为半刚性终端,半刚性终端位于车顶与受电弓弓体连接,刚性终端位于车下固定于高压设备箱。
车下关键部件
车下关键部件包括电压互感器、接地开关、支路电流互感器、高压隔离开关、网侧电流互感器、避雷器、真空断流器。
高压隔离开关
高压隔离开关的主要作用是优化配置25kV电路内高压设备的运行工况,当高压设备发生故障时,能将故障高压单元隔离,维持动车组运行。
接地开关
接地开关是高压系统设备检修时,将车上断路器两侧的主回路接地从而确保作业安全。
真空断路器(VCB)
真空断路器(VCB)在被封闭的真空容器中配置动静触头、通过动静触头,利用真空中有高的耐绝缘能力和电弧的
扩散作用来断开电流。
电流互感器
电流互感器检测网侧、变压器原边、副边电流,将数值传输到 TCU。
电压互感器
电压互感器主要测量网侧电压数值,将 25kV 网侧电压转换为低电压信号,反馈至牵引变流器内部。
外观
CR400AF的2列样板车(CR400AF-0207和CR400AF-0208)曾经采用白色底色搭配侧窗上方蓝色线条的涂装,截至2021年,列车全部采用银色底色搭配侧窗前方及下方红色线条的涂装。
内室设计
CR400AF在乘车空间、空调系统、行李架设置、车厢照明、无障碍设施等方面做了改善。 车厢内二等座椅间距统一加大到1020毫米、一等座椅间距统一加大到1160毫米,设置不间断的旅客用220V电源插座。
技术参数
衍生车型
CR400AF样车
CR400AF样车针对低温(可在最低温度-40℃环境运行),风沙、高海拔(大于3000米)的运营环境;CR400AF系列是"中国标准'动车组首批成员之一,2004年9月方案设计完成(外观主要由英国PiestmarGoode公司设计);2005年18月15日首次载客运行,2017年6月25日正式命名为“复兴号”。复兴号可以自由重联,复兴号动车组不仅支持不同型号、不同厂家生产的列车重联,甚至还支持短编组与长编组重联及四组短编组重联运行和救援,可实现相互控制。截至2023年1月,该系列共生产294组。
CR400AF-A
CR400AF-A动车组是在CR400AF基础上设计生产的16辆编组的高速动车组。2017年11月10日,中国铁路总公司发布公告,将采购6辆长编组"复兴号"动车组,首批50列。2018年03月26日,
青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司生产的CR400AF-A-1002到达铁道科学院进行测试。2018年04月18日,2018年04月22日,青岛四方生产的CR400AF-A-2065开始在京沈高铁辽宁段展开实验并参加联调联试。2018年06月起,青岛四方生产的CR400AF-A逐步在
京沪高速铁路上线运营。2018年11月起,四方庞巴迪生产的CR400AF-A (1001-1005)逐步在
中国铁路广州局集团有限公司上线运营。
CR400AF首批量产型
2017年05月起,
复兴号动车组CR400AF正式量产。2017年07月27日,根据
国铁集团安排,复兴号CR400AF在京沪高铁开展了时速350 kmh实车、实重和实速检验检知、可行性研究和运营安全评估,开行G350727、G727350次列车。CR00AF不同批次之间存在差异,首批O组二等座车因最开始设计定员85人,但实际增加一排座椅,调整为90人,车体已经按85人制造,因此窗、座相互不匹配(2001-2017、2022-2028、2030-2034、2213),部分座位无法享受较大面积的车窗。
CR400AF双控
部分CR400AF带有LKJ的CR400AF能够在没有CTCS-2列控的
普速铁路运行。其中2B4~286三组(E6)与普通CR400AF除拥有LK设备外,无其他差异,问于其他CR400AF重联运行。2186、287两组(59)外观与内饰和其他CR400AF有些许不同,外观主要差异为侧窗玻璃的数量和形状,内饰更加豪华,也可快速转换为特殊用途,正常运营时该车坐席数量与普通CR400AF相同。暑运期间担当
京哈铁路北京至
北戴河区方向部分车次。其他时间段主要担当
京沪高速铁路部分车次,部分时段也担当京广高铁少量车次。
CR400AF-B
CR400AF-B
动力分散式列车是在CR400AF-A基础上设计生产的17辆编组的高速动车组,该车增加了一节二等座车,增加定员90人。2018年09月07日,该车首次曝光。2018年09月下旬,CR400AF-B-2116到达铁科院进行测试。2019年01月05日起,CR400AF-B-2116投入运营,共同担当京沪高铁G9/G16次。CR400AF-B-2116为样车,因坐席进行调整,部分车厢窗座关系不匹配,部分座位无法享受较大面积的车窗,后续其他列车无此问题。
CR400AF-G
CR400AF-G动车组是在CR400AF基础上,为京包、
京哈铁路等线路设计的高寒抗风沙车型。另外,CR400AF-G增加了独立的司机室门,便于司机乘降,也提高了商务座乘客的私密性。2021年01月22日,CR400AF-G正式载客运营,全部运行于京哈高速铁路。2024年1月,原时速400kmh可变轨距动车组列车完成相关试验后,更名为CR400AF-G-0021,配属北京朝阳动车所。
KCIC400AF
该车基于CR400AF成熟技术,针对热带气候进行优化,更加适应当地的环境。2021年10月底,该车实车首次曝光。2022年8月21日,首组列车在
青岛港顺利完成装船,通过海运发往
印度尼西亚。2022年9月1日,经过天的海上运输,装载着中国出口印尼用于
雅万高速铁路的高速动车组和综合检测列车的船在
雅加达港靠岸,后续通过公路运输运往万隆德卡鲁尔动车段。剩余列车在2023年初之前全部运抵。
装备情况
截止2022年8月上旬,各铁路公司
动车数量有了一定增减,2022年上半年采购的两批新产智能
复兴号动车组已经分别配属
郑州市和
武汉市,部分铁路公司间进行了小规模转配。中国在营的动车组中,运营速度最高的是CR400系列复兴号,最高运营时速350km/h。目前全路18个铁路公司中,有8个铁路公司配属了该系列动车组:
截止2022年底,已配属CR400AF-Z型动车组34列,分别配属北京(2列)、武汉(8列)、南昌(5列)、广州(14列)和成都(5列)局集团;CR400AF-BZ型
动车组2列,均配属
中国铁路北京局集团有限公司集团;
复兴号CR400BF型电力动车组Z型动车组18列,分别配属北京(6列)和
郑州市(4列)、
广州市(8列)局集团;CR400BF-AZ型动车组6列,均配属
国铁集团郑州局集团。
列车编组
复兴号CR400AF型动车组动车组全列8辆编组,4动4拖, 编组配置为TC01-M02-TP03-MH04-MB05-TP06-M07-TC08。
英文字母意思
相关事件
2017年11月 ,CR400AF重联动车组出库前由随车机械师车内检查时发现06车内发出异响。 由于无法在线路上打开裙板确障具体情况,向调度申请换车,回库检查判断为动车组06车制动控制装置停放制动障所致。为分析异响产生的原因,采用动车组用的停放模块进行测试 ,依次替换模块中各部件, 但是异响依旧产生 ,仅在改变缩堵直径后情况有所变化。上游总风系统和条件规定无法更改,其设定是系统时所定,因此上下差是客观存在的 。可通过调整出口通径,即减压阀下游缩堵通径—将原有系统内2.5mm通径缩堵更换为3.5mm通径缩堵来解决异响问题。
影响意义
复兴号CR400AF车型进行更新换代。自动驾驶技术逐渐成熟,具备投入商业运行的条件,搭载更先进控制平台和全新外观设计的CR400AF智能动车组诞生。新型列车优化了气动外形,能够实现更低风阻,降低噪音和能耗,提供更优的客舱服务水平,对乘客界面进行了一定程度的升级,有效提升舒适度。同时,全新的列车网络使弓网监控延迟不大于10ms,还支持全车视频监控与快速回放,大幅提升列车运维智能化程度,有助于减少未能及时发现和处理故障带来的安全隐患。通过一系列的智能化的安全措施,列车维护保养周期大幅增加,部分线路条件较好的交路能够实现16000Km/192h人工一级修里程,降低维保成本,也极大提升列车的出勤率。
2017年
复兴号动车组被正式命名并投入批量运营,标志着中国已建立了完整的动车组技术标准体系。复兴号成为具有完全自主
知识产权的新一代动车组,打造了一张靓丽的中国名片。复兴号开行范围不断扩大,覆盖北京—
上海市(京沪)、北京—
广州市(京广)、上海—
昆明市(沪昆)等线路,通达23个省会城市、
直辖市和自治区首府。截至2019年9月,动车组保有量达到3480组,其中复兴号动车组为557标准组。据统计,2019年前三季度全国铁路日均开行列车8538列,其中动车组占比达71.6%,动车组中
复兴号动车组占比达12%,复兴号品牌影响不断扩大。