作者：孙帮成
出版社：中国铁道出版社
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CRH380BL型动车组试读：
前言
Foreword
自2008年8月1日我国第一条时速350公里高速铁路——京津城际铁路建成通车以来，由唐山轨道客车有限责任公司生产的CRH 3C 型动车组正式投入运营，并创造了时速394.3公里的最高试验速度，开创了我国高速铁路运营的新时代。以此为基础，唐山轨道客车有限责任公司联合国内优势资源，针对我国高速铁路运行距离长、持续运营速度高、发车间隔小、运维规模大、节能环保及安全防灾要求高等挑战，结合京津城际、武广高铁科学研究试验的成果，系统地开展高速列车相关理论和仿真及试验的研究，在高速列车轮轨关系、弓网关系、流固耦合关系等方面的关键技术中取得了突破性进展。通过在总体、车体、转向架、牵引传动、制动控制、辅助供电、网络控制及旅客界面等系统的技术创新，研制开发了具有世界先进水平的CRH 380BL 型高速动车组。目前该型号动车组已累计生产超过100列，是我国京沪高铁、京广高铁等高速铁路干线的主力车型。
在CRH 380BL 型高速动车组自主创新过程中，围绕动车组的运用实践，取得了一系列创新成果，并积累了丰富的经验。本书通过总结、整理，分十六个章节对动车组各系统进行了全面、系统的介绍，包括高速列车总成、司机室、车体结构及车端连接、转向架、牵引传动、辅助供电、制动控制、网络控制、列控系统车载设备、给排水及卫生、车内环境控制、旅客信息、车内设施等主要系统的特点、技术原理、设备构造等方面的内容。全书内容详实、图文并茂，可以作为动车组管理人员和动车组专业技术人员的参考资料。
近年来高速铁路技术发展迅速，由于编者的水平及精力所限，本书内容难免存在不全面、不恰当甚至错误的地方，欢迎使用本书的广大读者以及行业内专家学者对本书提出批评、指正。
编者二〇一四年五月三十日1绪论
2008年4月18日，举世瞩目的京沪高速铁路开工建设，京沪高速铁路全程1318km，总投资约2200亿元。京沪高速铁路全线贯穿东部21个大中型城市，覆盖了中国经济最为活跃、最为发达的地区，其GDP总量约占全国的40％，初步测算年旅客发送量4亿人次以上，社会惠及面8亿人。京沪高速铁路建成后，将成为世界上最为繁忙的高速客运通道。
基于上述背景，在充分考虑京沪高速铁路运输需求的基础上，在CRH 3 型动车组技术平台上进行优化设计，研制新一代的高速列车。投入运营后将成为世界上运能最大、开行密度最高、能耗最低、零排放、低噪声、高安全性、全天候、多样化、个性化设计的高速列车。
2009年，以唐车公司为主导，唐车公司与长客股份联合国内优势科研院所全面开展CRH 380BL 型动车组的技术研发工作。
CRH 380BL 型动车组采用“8动8拖”的成熟动力分散配置方式，是当今世界铁路最先进的动力分散型高速动车组之一，其18400kW的牵引功率为350km/h的持续运营速度和380km/h的最高运营速度提供了技术保障。1.1CRH 380BL 型动车组的技术特点和优势
CRH 380BL 型动车组的技术特点和优势主要体现在以下几个方面。（1）采用了380km/h速度级的高速转向架，该转向架不仅固定轴距较小，仅有2500mm，结构紧凑，而且采用了高强度双H形构架、空心车轴、转臂式轴箱定位、高柔性二系空气弹簧装置等先进、成熟技术。（2）采用了先进的牵引系统，牵引变流器采用IGBT技术，具有开关频率高、结构紧凑、技术先进、性能稳定可靠等优点，符合当今的技术发展方向。（3）采用防撞铝合金车体结构，以一定速度相撞不会对车体造成大的损伤，更不会造成人员伤害。（4）采用独特的防火设计结构。火情发生后，列车仍可以时速80km速度持续运行10min，单车起火10min内不会蔓延到邻车。（5）采用了符合TCN标准的列车网络系统，该网络系统采取了成熟的分布式网络体系结构，具有智能化、信息化水平高、冗余性好、电磁兼容性好等优点，代表了高速动车组网络系统的最高水平。（6）采用了直通式电空制动系统和大热容量基础制动装置，制动控制采用微机自动控制，控制可靠，制动冲动小。（7）辅助供电系统采用辅助变流器向相邻单元互相支援的并网干线供电技术，可靠性高、冗余性好。（8）完备的车载诊断系统，动车组配置了完备的车载诊断系统，对列车运行过程中出现的故障实时同步无线传送到地面维修中心，方便地面维修中心对出现的故障及时制定故障处理方案，并有效实施，确保列车运行安全，同时提高列车运营效率。1.2动车组概貌
2011年7月1日，首列CRH 380BL 型动车组正式投入京沪高速铁路运营，以下是该型动车组的概貌情况。
1.2.1 外观造型
CRH 380BL 型动车组的设计根据空气动力学原理，列车外形呈流线型，降低了动车组的空气阻力和噪声，如图1.1所示。动车组两端为对称设计，两端均设有司机室，便于列车双向驾驶。
图1.1 CRH 380BL 型动车组外观造型
1.2.2 车内布置和造型
CRH 380BL 型动车组具有人性化的旅客界面，为旅客提供了温馨舒适的乘车环境。客室包括头车观光区（图1.2）、一等车客室（图1.3）、二等车客室（图1.4）和商务车客室（图1.5）。一等车客室座椅采用“2+2”布置，二等车客室座椅采用“2+3”布置，商务车客室座椅采用“1+2”布置，可适应不同层次旅客乘车的需求。
图1.2 动车组头车观光区
图1.3 动车组一等车客室
图1.4 动车组二等车客室
图1.5 动车组商务车客室
1.2.3 餐饮设施
CRH 380BL 型动车组中部设有一个配餐室，造型新颖，功能完善。可为旅客提供快餐、酒水、饮料等服务，可进行加热及制冰操作，并设有全自动电热开水炉。餐饮服务区还设有站立式靠座、酒吧立桌、吧台等设施，如图1.6所示。
1.2.4 洗漱卫生设施
CRH 380BL 型动车组洗漱卫生设施包括标准卫生间、商务卫生间（图1.7）和残疾人卫生间（图1.8），卫生间内设有坐式便器，污物通过集便系统收集，对周围环境不产生任何污染。动车组车内设有重力供水式水箱为洗漱卫生供水。
图1.6 动车组餐座合造车
图1.7 商务卫生间
图1.8 残疾人卫生间
1.2.5 司机室内部造型
每列动车组的两端分别设置有相同结构与功能的司机室，由前端司机室实施列车控制。司机室内设备采用人机工程学设计，方便司机对列车的操控，动车组司机室内概貌如图1.9所示。
图1.9 动车组司机室1.3本书的主要内容
本书共分16章，全面介绍CRH 380BL 型动车组的基本结构、系统原理、技术特性、试验结果以及相关的标准规范。全书内容深入浅出，通俗易懂，既可作为铁路工程技术人员及大专院校师生的参考资料，又可以作为广大铁路动车组爱好者学习动车组知识的读物。
第1章为绪论。简述了CRH 380BL 动车组的开发背景、基本特点以及动车组的基本概貌。
第2章为总体技术。从总体角度介绍了动车组组成结构、总体布置、主要设备布置、车种车型设置及特征，同时还介绍了动车组的主要技术参数、动车组的牵引-制动特性，以及动车组车内外的标记特征。
第3章为车体结构。介绍了CRH 380BL 型动车组的铝合金车体结构及特点。从动车组的承载结构入手，对动车组车体的组成结构，车体断面结构以及车体的主要技术参数进行了介绍。并从车体的限界、强度、气密性设计所遵循的标准及试验过程等方面对车体的性能进行了介绍。同时还对安装在车体上的设备舱、前端排障器、导流罩的结构特点进行了介绍。
第4章为车内布置。主要介绍了CRH 380BL 型动车组各车辆内部布置，内装结构与材料特点，以及车内门、窗、行李架等设备的功能及使用方法，重点介绍了车内门、窗、座椅、行李架、餐饮设施等设备的基本结构、工作原理、主要功能、操作方法等。同时还对内装材料的隔音、隔热性能和结构特点进行了系统介绍。
第5章为转向架。介绍了CRH 380BL 型动车组动力转向架和非动力转向架的基本结构、主要技术参数、转向架构架、轮对组成、轴箱定位装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、齿轮传动装置、基础制动装置。并对安装在转向架上的安全装置、接地装置、轮缘润滑装置、撒砂及扫石器的基本结构特点进行了介绍。
第6章为司机室。详细介绍了司机室控制台、电气柜的组成及其基本功能，包括司机室操纵面板上的各种按钮的功能，并对司机室内的其他设备包括座椅、门、窗的结构特点进行了简要介绍。
第7章为牵引传动。从牵引传动系统的组成入手，对动车组的主电路构成及基本原理进行了简要介绍，并对动车组的高压电气部件，包括受电弓、主断路器、避雷器等部件的结构特点及技术参数进行介绍。重点介绍了牵引变压器、牵引变流器、牵引电机的基本特点与性能参数以及各功能模块的基本特点与功能。
第8章为辅助供电系统。主要介绍了动车组辅助系统的基本组成、技术参数、结构及其冗余和保护功能。对辅助变流器的组成、技术参数、基本原理进行介绍，同时对辅助系统的其他部件包括蓄电池、充电机的组成、技术参数、工作原理及工作方式进行了介绍。对地面电源的接口及相关技术要求进行了介绍。
第9章为动车组的控制和管理。该章主要对动车组的控制系统组成进行简要介绍，并对动车组的牵引传动控制、制动控制、列车牵引的通信、司机室控制、自动过分相系统控制、车门控制、采暖通风与空调控制、旅客信息系统控制、火灾报警控制组成的基本功能原理进行了系统介绍。对动车组的安全回路组成结构及原理进行了详细介绍。
第10章为压缩空气供给与空气制动。主要介绍制动系统及供风系统的组成、特点、控制原理与设计参数、结构等。简要介绍了辅助用风系统的结构及原理，包括撒砂装置、空气弹簧装置、雨刷装置、辅助空压机等。
第11章为信息传输。主要介绍了CRH 380BL 型动车组的信息传输系统功能和网络拓扑结构。简要地介绍了信息传输系统各部件的组成及其基本功能，并对信息传输协议，通信网络的诊断维修接口进行了简要介绍。
第12章为旅客信息系统。描述了CRH 380BL 型动车组上旅客信息系统（PIS）的构成、性能和功能。分别对旅客信息显示系统、通告广播系统、列车内部对讲通信系统以及音频、视频娱乐节目播放系统的组成、功能及主要技术参数进行了介绍。
第13章为车内环境控制系统。主要介绍了空调系统、压力保护系统、照明系统、车内噪声控制系统、应急系统以及司机室环境控制系统的基本组成、结构原理以及控制方式。
第14章为车端连接。主要介绍了动车组车辆间连接设备包括半自动车钩、半永久车钩及缓冲装置的结构、工作原理及技术参数，紧急车钩的结构特点与相关参数以及车间双层折棚风挡的结构与技术参数。并对车端电气连接结构的布置、结构及技术参数进行了介绍。
第15章为车辆给排水及卫生系统。主要介绍了动车组供水系统的组成及基本工作原理，电开水炉的组成及结构原理，卫生系统的组成及基本工作原理
第16章为列车运行控制系统车载设备。主要介绍了CRH 380BL 型动车组上安装的列车自动防护系统（ATP）车载设备、轨道电路读取器（TCR）、综合无线通信设备（CIR）等设备的组成、主要技术参数以及与动车组的接口关系。2总体技术2.1概述
2.1.1 原型车（CRH 3C ）一般情况
CRH 380BL 型动车组的原型车是CRH 3C 型动车组。CRH 3C 型动车组是在Velaro-E动车组的技术平台上改进而来，是世界上最先进的高速动车组之一。2005年11月20日，唐车公司同德国西门子公司合作，从原铁道部获得CRH 3C 型高速动车组制造订单。根据我国铁路技术装备现代化的发展战略要求，引进当今世界顶级的高速动车组先进技术，唐车公司按照原铁道部的统一部署，走上了引进、消化、吸收、再创新之路。通过消化吸收再创新，构建起了时速350km动车组产品技术平台，实现了“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求。
2008年4月11日，国产时速350km CRH 3 型“和谐号”动车组下线，该车型进入批量生产阶段。2008年8月1日，首列国产化CRH 3C 型动车组在北京奥运会召开前正式投入京津城际铁路运营，至2008年底，完成12列CRH 3C 型动车组的制造，全部用于京津城际铁路。从2009年至2011年，陆续完成了全部80列的制造订单，其中20列用于京津城际，60列用于武广高铁，使中国高速铁路技术发展到了一个新的水平。
2.1.2 原型车（CRH 3C ）主要技术特征
CRH 3C 型动车组为8辆编组，采用4M+4T动力分散式的动力配置，动车组采用了与Velaro-E完全相同的SF500型转向架与牵引、控制技术，牵引功率为8800kW，为最高运行速度达到350km/h提供了保障，可在中国新建的300～350km/h速度等级的客运专线上运营，也可以在中国铁路200～250km/h速度等级新建的客运专线上以250km/h速度正常运行。见图2.1～图2.3。
CRH 3C 型动车组采用交流传动系统，分为两个牵引单元，每个牵引单元又包括两个动力单元。两端为带司机室的动力车，列车正常运行时由前端司机室操纵。
图2.1 CRH 3C 型动车组外观
图2.2 CRH 3C 型动车组内部构造
图2.3 CRH 3C 型动车组平面布置
2.1.3 高新技术采用的情况
CRH 380BL 型动车组继承了CRH 3C 高速动车组的高新技术，并根据技术的发展趋势进行了改进。
车体采用大型中空挤压铝型材焊接结构，司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。车体的强度按EN 12663进行设计。
防火安全性按DIN 5510设计，火灾发生后，可以80km/h的速度运行10min，车体、电气柜和重要电缆、外端门、重要电缆和系统的防护、材料选择等都采用特殊的设计。
转向架采用经过实践验证、CW400转向架。为适应车体的加宽和速度要求，仅对枕梁、减振器、弹簧参数、传动比等进行了适应性的改变和优化。
牵引系统比CRH 3C 型动车组有所提升，牵引功率为18400kW，牵引部件分散配置在10辆车上。主变压器设计成单制式的变压器，容量为5.6MV·A。主变压器采用强迫导向油循环风冷方式，当变压器冷却系统的风机故障时，车辆的可用牵引力只减少25％。牵引变流器采用结构紧凑、易于运用和检修的模块化结构，功率模块采用的半导体元件是IGBT。
辅助供电系统采用列车线供电方式，由分散布置在若干车厢的各电源设备向干线供电。列车车载电源的电力是通过牵引变流器的直流环节获得的。静止辅助变流器（ACU）把直流电转换为车辆车载电源系统需要的三相交流电。
网络控制系统由列车控制微机网络系统完成信息传输功能。列车网络控制系统由两级传输组成，即MVB和WTB。列车通信和控制微机网络系统应为车载分布式计算机网络系统。可由多级网络构成。通信协议基本上基于标准UIC 556和IEC 61375-1。
2.1.4 与原型车（CRH 3C ）的主要差异
为保持CRH 3C 型动车组的良好技术特性与质量品质，依据提升速度、长交路、大运量、旅客个性化原则的要求，CRH 380BL 型动车组进行了适应性改进，与CRH 3C 型动车组差异分析见表2.1。
表2.1 CRH 380BL 与原车型主要差异2.2主要总体特性
2.2.1 列车总体描述、动力配置
CRH 380BL 型动车组为16辆编组，采用8M+8T动力分散式的动力配置，最高运行速度达350km/h，可在中国新建的300～350km/h速度等级的客运专线上运营，也可以在中国铁路200～250km/h速度等级新建的客运专线上以250km/h速度正常运行。CRH 380BL 型动车组采用交流传动系统，分为四个牵引单元，每个牵引单元又包括两个动力单元。两端为带司机室的动力车，列车正常运行时由前端司机室操纵。
动车组按动力配置分为4种不同的车型，即端车（头车和尾车）、变压器车、变流器车和中间车，定义见表2.2。
表2.2 4种不同车型的定义
动车组的配置和主要部件的配置如图2.4所示。
图2.4 动车组的动力配置图
2.2.2 总体平面布置
CRH 380BL 型动车组平面布置总图如图2.5所示。
图2.5 CRH 380BL 型动车组平面布置
CRH 380BL 型动车组中设商务座车、一等座车、二等座车和餐座合造车。商务车厢设置餐饮服务区，座椅采取1+2布置，在司机室后部为休闲商务座席区；一等车厢座席采取2+2布置；二等车车厢座席采取2+3布置；餐座合造车厢设置多功能餐饮服务区及餐座席位；整列动车组除BC09车外各车厢均设有卫生间，其中FC05车设有轮椅存放区和通用卫生间，额定座席载客量见表2.3。
表2.3 额定座席载客量
2.2.3 旅客界面
CRH 380BL 型动车组主要旅客界面如图1.2～图1.5、图1.8所示。
2.2.4 主要技术参数
CRH 380BL 型动车组主要技术参数见表2.4。
表2.4 CRH 380BL 型动车组主要技术参数
续上表
CRH 380BL 型动车组的设计轴重为17t，根据动车组的实际称重结果，列车自重为881.0t，总重为972.8t，见表2.5。
表2.5 CRH 380BL 型动车组的实际称重结果
续上表
2.2.5 运用条件
CRH 380BL 型动车组为适应中国高速线而设计，可适应中国运行环境要求。
2.2.5.1 环境条件（1）温度：-25～40℃。（2）运用海拔高度不大于1500m。
2.2.5.2 运用限界
符合中国高速机车车辆限界。
2.2.5.3 线路条件（1）区间正线最大坡度12‰，困难条件下20‰；站段连接线坡度：不大于30‰。（2）最小曲线半径：7000m。（3）高速线间：5m。（4）高速线与新建普速铁路、既有线间：5.3m。（5）站台高度：1250mm。（6）接触线悬挂点高度：5300mm。
2.2.5.4 通信信号（1）闭塞分区长度一般为：1000～1200m。（2）有线：轨道电路。（3）无线：GSM-R。（4）列车运行控制方式：准自动控制。（5）车载列控设备：列车控制系统车载设备和无线通信车载设备。
2.2.5.5 动车组运用前的整备限制（整备设备）
动车组整备必须升弓，检查库设三相交流380V 50Hz电源或动车组电源供给系统用于库内的检查。无论是在冬天还是夏天，除列车维修外，各项运用准备工作应在1h内完成，即可以接待旅客。2.3车种车型及平面布置
CRH 380BL 型动车组平面布置按车内和车下设置不同，共分11种车型，以下为不同颜色代表的主要设备或设施。（1）车内布置图所示的颜色用于识别下列设施。表示电气设备柜。表示卫生设施。表示客室。表示乘务员室。表示司机室。（2）车下布置图所示的颜色用于识别下列主要系统、设施或设备。表示高压/牵引系统。表示辅助供电系统。表示卫生设施。表示空气制动设备。（1）图2.6为EC01/16车的平面布置图，表2.6为各部位名称。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]