DJF1型電力動車組
DJF1「中原之星」電力動車組是中國鐵路的動力分散式電力動車組車型之一，由株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、青島四方機車車輛廠、鄭州鐵路局於2001年聯合研製，採用交流傳動技術、IGBT牽引變流器，最高運營速度為160公里/小時。「中原之星」列車於2001年11月投入運營，擔當鄭州至武漢間的城際列車，至2006年6月退出運營。
| DJF1「中原之星」 | |
|---|---|
 陳列於青島四方機廠舊廠區的「中原之星」 | |
| 概覽 | |
| 類型 | 電力動車組 |
| 原產國 |  中國 |
| 製造 | 株洲電力機車廠 四方機車車輛廠 株洲電力機車研究所 |
| 產量 | 1組 |
| 車輛總數 | 動車8輛、拖車6輛 |
| 車輛編號 | 0001 |
| 製造年份 | 2001年 |
| 投入服務 | 2001年11月18日 |
| 主要用戶 |  中華人民共和國鐵道部（鄭州鐵路局） |
| 技術數據 | |
| 列車編組 | 6節／14節（4M2T／8M6T） |
| 車輛長度 | 頭車：27,000 mm 中間車：25,500mm |
| 車體闊度 | 3,204mm |
| 車體高度 | 3,950mm |
| 車輛重量 | ≤56t |
| 軸重 | ≤16.5t |
| 軸距 | 2,560mm |
| 軌距 | 1,435mm |
| 輪徑 | 915mm |
| 轉向架 | DDB-1、DTB-2 |
| 編組載客量 | 548／1398 |
| 營運速度 | 160km/h |
| 試驗速度 | 178km/h |
| 持續速度 | 85km/h |
| 牽引力 | 215／430 kNkN |
| 供電制式 | 單相交流 25kV 50Hz |
| 傳動方式 | 交—直—交流電 |
| 牽引電動機 | JD112 × 16／32 |
| 電動機功率 | 200 kW |
| 牽引功率 | 3,200 kW（4M2T） 6,400 kW（8M6T） |
| 控制裝置 | IGBT-VVVF |
| 制動方式 | 再生制動、空氣制動 |
| 制動功率 | 3,600 kW |
發展歷史
研製
從1990年代末起，在中國鐵路大提速的背景之下，為了滿足鐵路客運的需求，中國的機車車輛製造企業先後應南昌鐵路局、哈爾濱鐵路局、上海鐵路局、昆明鐵路局、廣州鐵路集團等的要求，研製開發了一系列不同類型的柴油動車組和電力動車組。2000年7月3日，鄭州鐵路局與株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、青島四方機車車輛廠正式簽訂了合作協議，聯合開發一列最高運營速度為160公里/小時、採用交流傳動技術的動力分散式電力動車組，列車造價達3600萬元人民幣。2001年6月18日，中華人民共和國鐵道部、中國南方機車車輛工業集團公司在北京召開了動力分散型交流傳動電力動車組技術設計審查會，通過了動車組的技術設計方案[1]。
經鐵道部確定，這種新型電力動車組被正式定型為DJF1型，「D」、「J」、「F」三個英文字母分別代表電力動車組、交流傳動、動力分散。列車採用「四動二拖」的6輛編組，包括2輛軟座車、4輛硬座車，最高運營速度為160公里/小時。在研製過程中，鄭州鐵路局並派出了一批技術人員參與到動車組的設計，提出了鼓型車體、操縱台位置、導流罩等意見。
試驗
2001年9月21日，被命名為「中原之星」的DJF1型電力動車組與DJ2型「奧星」電力機車同時在株洲電力機車廠舉行了竣工剪綵儀式，時任中國鐵道部副部長蔡慶華、湖南省副省長鄭茂清、鄭州鐵路局局長馮凌雲、副局長徐宜發等參加了典禮[2]。「中原之星」列車出廠後，隨即赴中國鐵道科學研究院北京環形鐵道試驗基地進行編組調試，並完成了各種型式試驗和安全評估試驗。同年10月19日，「中原之星」列車離開北京前往鄭州。2001年10月23日，在中國鐵道部、株洲電力機車廠、鄭州鐵路局等單位的組織下，「中原之星」電力動車組開始在京廣鐵路連續進行了為期4天的試運行，試驗運行區段為鄭州—許昌—小商橋—武昌；10月23日上午「中原之星」列車進行了首次正線試驗，但剛運行不久便發現了過分相功能的邏輯控制存在問題[3]；經過技術人員連夜研究，終於在24日凌晨解決了問題。10月26日列車完成了正線試驗，期間共計行程2815公里，最高試驗速度達到178公里/小時[4]。與此同時，為了滿足電力動車組的日常維修和保養需要，鄭州客車車輛段鄭州客技站並為此新建了一條全長560米的檢修地溝，專供「中原之星」列車使用。
2001年11月4日，時任中共中央總書記、國家主席江澤民在鐵道部部長傅志寰等人陪同下，於石家莊電力機務段視察了「奧星」電力機車和「中原之星」電力動車組，並肯定了株洲電力機車廠自己研製擁有自主知識產權的電力機車的做法[5][6]。
運用
2001年11月18日，「中原之星」列車正式投入運營，擔當鄭州與武昌之間的T491/492次城際特快列車，T491次列車每天早上7時28分從鄭州始發，下午1時37分到達武昌；T492次列車下午2時54分從武昌返回，晚上9時10分到達鄭州，中途經停孝感、信陽、駐馬店、漯河、許昌等站，單程運行時間比原來縮短3小時[7]。同年12月28日，鄭州鐵路局調整列車運行圖，使用「中原之星」列車增開鄭州至漢口的T501/502次特快列車，並執行新的運行時間，T501次列車每天早上7時43分從鄭州發車，下午12時59分到達漢口；T502次列車下午15時50分從漢口發車，晚上21時10分到達鄭州，全程只需5小時20分，比過去縮短45分鐘，中途只停信陽一站；而同時T491/492次列車恢復使用25K型雙層客車[8]。
「中原之星」列車投入運用初期採用6輛編組，列車定員為548人，全程軟座、硬座票價分別為119元、76元人民幣。由於乘客需求大而車廂數量不足，導致T501/502次列車運營中虧損嚴重。即使列車每天的上座率都達到100％，其客票收入在扣除線路使用費、電力機車牽引費、車站旅客服務費等費用後，平均每天仍然要虧損近3萬元[9]。為了增強運輸能力、提高成本效益，鄭州鐵路局於2002年初與株洲電力機車廠、株洲電力機車研究所、四方機車車輛廠簽訂了列車擴編改造合同，將原來6輛編組擴大為14輛編組，載客定員增加到1398人；為此「中原之星」列車從2002年5月11日開始停運，並送返青島進行改造。同年7月8日，車輛在四方廠落成後，送往株機廠進行電氣設備安裝、列車編組和編組調試[10]。此外，根據鄭州鐵路局要求，所有車廂均同時加裝真空集便裝置、空調應急供電、液晶電視等設備。「中原之星」列車完成擴編改造後，於2002年9月8日返回鄭州，並進行了列車動力學和列車制動系統的補充試驗[11]；並於同年9月28日即十一黃金周前夕再度投入服務，同時T491/492次列車停運[12]。
「中原之星」電力動車組上線運行以來，運行情況一直不太不穩定，經常發生各種故障，其中牽引變壓器、輔助變流器、輔助充電機、列車供電櫃、列車網絡微機控制系統等方面的問題相對較多。列車多次在運行途中「拋錨」，不僅嚴重影響了列車正點運行，也導致旅客不滿、鐵路部門形象受損[13]。當「中原之星」列車出現故障而無法運行時，除了以機車救援牽引外，在條件容許的情況下也會採用摘解故障車輛的辦法。例如在2004年9月5日，武昌開往鄭州的T502次列車行至孝感市境內時出現故障，原因為第10節車廂一電機軸承固死，鐵路部門把部分車廂的乘客分流到其他車廂後，將第三動力單元的第8～10號車廂摘解，列車按11輛重新編組後載着千餘名乘客繼續運行至鄭州[14]。而「中原之星」列車進行維修或返廠大修時，鄭州鐵路局會使用25K型雙層客車擔當T501/502次列車。
截至2005年11月，「中原之星」電力動車組已運行180餘萬公里，運送旅客190餘萬名。2006年6月起，T501/502次列車開始固定採用25K型雙層客車擔當，而「中原之星」列車被封存於鄭州客技站，後來又曾經一度轉移至黃河迎賓館鐵路專用線封存。2007年6月，「中原之星」列車被送返南車青島四方機車車輛股份公司封存，其後充當零件車，當中部分轉向架後來被拆除。2020年7月，中車四方舊廠房拆卸，「中原之星」除其中四卡獲保留外，其餘車廂在廠房拆卸工程時被一併拆解。至於保留的拖卡及前後頭車，將於稍後送往北京鐵博作永久保存[15]。
技術特點
總體結構
DJF1型「中原之星」電力動車組為動力分散式列車組，採用每「兩動一拖」共3節車廂作為一個基本動力單元，列車具有編組靈活、控制簡單的特點，可根據實際需要以基本動力單元為單位對列車擴大編組。「中原之星」列車早期採用「四動二拖」6節編組，由兩個基本單元組成，其中包括2輛帶司機室的動力頭車、2輛帶集電弓、變壓器的中間拖車、2輛中間動車，全列車牽引功率為3,200千瓦。至2005年7月，列車完成擴編以後採用「八動六拖」的14節編組，由四個基本單元組成，增加了4輛中間拖車和4輛中間動車，牽引功率提高至6,400千瓦。列車採用高壓連接及單弓受流技術，通過車頂高壓電纜連接多個動力單元，列車運行時只需升起一個集電弓。
車廂車體採用鼓型斷面、薄壁筒形整體承載的全鋼焊接結構，並大量採用了鋁合金型材、ABS樹脂、聚碳酸酯合金板等輕量化材料。各車廂之間採用密接式車鈎連接，車頭採用流線型設計的整體玻璃鋼結構，車體下部兩側並設有裙板。全列車僅2輛動力頭車為軟座車，其餘中間車均為硬座車；軟座車採用「2+2」可傾式座席佈置；硬座車採用「2+3」座席佈置，所有車廂均設有小型行李間、乘務員室、電茶爐、廁所，並採用國產電控氣動外擺式塞拉門[16]。
傳動系統
「中原之星」電力動車組主電路採用交—直—交流電傳動，每個動力單元由1輛裝有主變壓器的中間拖車，以及2輛裝有牽引變流器和牽引電動機的動車組成。架空電纜導線上的25千伏工頻單相交流電電流，經集電弓進入列車後，向各動力單元拖車上的主變壓器供電；經過主變壓器降壓後分別向相鄰2輛動車上的牽引變流器供電，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1500伏的中間直流迴路，再由PWM兩點式電壓型VVVF逆變器轉換成三相交流電輸出，向4台異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。
「中原之星」電力動車組採用株洲電力機車研究所開發的國產交流傳動系統，包括大功率主變流器、異步交流牽引電動機、微機網絡控制系統。TGA1型牽引變流器由四象限整流器、中間直流迴路、PMW逆變器三個部分組成，變流器設計容量為1300kVA，功率控制器件為IGBT元件（3300V／1200A），冷卻方式為鋁散熱器強迫風冷[17]。JD112型牽引電動機為鼠籠式三相異步牽引電動機，額定功率為200千瓦，恆功速度範圍較寬，採用直接轉矩控制（DTC）。
列車的輔助電路分為前後兩個各包含7節車廂的獨立單元，採用集中整流、分散逆變的方式。每個單元內由變壓器拖車上的供電整流器，分兩路為7節車廂提供600伏直流電源，經由每節車廂設置的逆變器，將600伏直流電逆變為兩路380伏交流電源，可為空調、電熱、電茶爐以及照明等電器設備提供電源；並由110伏直流變壓器提供控制電源。
控制系統
「中原之星」電力動車組採用了模仿Adtranz公司「MICAS-S2」系統的國產微機控制系統，應用了列車通信網絡（TCN）標準。控制網絡由三級構成，分別為列車總線、車輛總線、控制器總線；每個動力單元僅設置一個列車總線節點，列車總線通信採用頻率偏移調製方式（FSK）屏蔽雙絞線，通過網關與車輛總線交換信息。車輛總線用於連接動力單元內各種智能控制單元，通信介質為光纖。
轉向架
「中原之星」電力動車組的轉向架可分為動力車轉向架（DDB-1）和拖車轉向架（DTB-2）兩種，兩者除了驅動裝置和制動裝置的差別之外，其餘部分均採用了相同結構。這兩種轉向架是由四方機車車輛廠在U型系列客車轉向架（206KP、SW-160、SW-200等）基礎上，借鑑了法國、德國高速列車轉向架而研製而成的大曲囊空氣彈簧無搖枕轉向架，採用了氣囊直徑大、彈簧高度高的二系空氣彈簧，車體重量直接坐落於空氣彈簧上，通過低位Z型雙拉杆牽引裝置傳遞牽引力和制動力。轉向架採用H形焊接結構構架、鋼板組焊側梁、德國SKF軸箱軸承。一系懸掛採用無磨耗轉臂式彈性定位及軸箱彈簧；二系懸掛採用大柔度空氣彈簧配垂向、橫向、抗蛇行油壓減振器的組合。動力車轉向架（DDB-1）設有驅動裝置，牽引電機採用架懸式全懸掛、通過鼓形齒輪聯軸節驅動車輛。基礎制動裝置採用盤式制動（動力車為輪盤制動，拖車為軸盤制動）和停車儲能制動[18]。
列車編組
| 車廂號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 車輛編號 | DJF1-0001A RZ25DD 110964 |
YZ25DT 348274 | YZ25DD 348272 | YZ25DT 349110 | YZ25DD 349106 | YZ25DT 349111 | YZ25DD 349107 | YZ25DD 349108 | YZ25DT 349112 | YZ25DD 349109 | YZ25DT 349113 | YZ25DD 348273 | YZ25DT 348275 | DJF1-0001B RZ25DD 110965 |
| 車型 | 軟座車 | 硬座車 | 軟座車 | |||||||||||
| 動力分佈 | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | ●● ●● | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | ●● ●● | 〇〇 〇〇 | ●● ●● |
| 動力單元 | ① | ② | ③ | ④ | ||||||||||
| 動力配置 | 動車 （Mc） |
拖車 （Tp） |
動車 （M） |
拖車 （T） |
動車 （M） |
拖車 （T） |
動車 （M） |
動車 （M） |
拖車 （T） |
動車 （M） |
拖車 （T） |
動車 （M） |
拖車 （Tp） |
動車 （Mc） |
| 主要設備 | 司機室 牽引電機 |
集電弓 主變壓器 |
空氣壓縮機 牽引電機 |
牽引電機 | 主變壓器 | 空氣壓縮機 牽引電機 |
空氣壓縮機 牽引電機 |
主變壓器 | 牽引電機 | 空氣壓縮機 牽引電機 |
集電弓 主變壓器 |
司機室 牽引電機 | ||
| 定員 | 68 | 98 | 108 | 102 | 108 | 102 | 108 | 108 | 102 | 108 | 102 | 108 | 98 | 68 |
| 備註 | 擴編車廂 | |||||||||||||
參見
參考文獻
- ^ 铁道部召开160km/h动力分散型交流传动电动车组技术设计审查会. 《電力機車與城軌車輛》 (株洲: 株洲電力機車廠). 2001年6月. ISSN 1672-1187.
- ^ “中原之星”动车组竣工交验. 中原鐵道報. 2000-09-22 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2013-04-28）.
- ^ “中原之星”首次试车. 北方網. 2001-10-25 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ “中原之星”电动车组试验成功. 中原鐵道報. 2001-11-27 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2013-04-28）.
- ^ 湖南株洲—中国电力机车之都的60余年变迁. 新浪新聞. 2002-10-27 [2012-03-17]. （原始內容存檔於2004-04-21）.
- ^ 江泽民在河北考察时发表重要讲话. 人民日報. 2001-11-08 [2012-03-17]. （原始內容存檔於2004-11-04）.
- ^ 我国最先进的“子弹头”列车今晨投入运营. 人民網. 2001-11-18 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ “中原之星”迁站汉口. 人民網. 2001-12-29 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ “子弹头”列车5月11日开始停运“中原之星”扩编. 新浪新聞. 2002-05-13 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ 我国新“中原之星” 电动车组竣工. 人民網. 2002-07-08 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ “中原之星”完成“扩容” 预计下月运营. 新浪新聞. 2002-09-10 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2020-08-19）.
- ^ “中原之星”子弹头快车盛装重现京广线. 新華網. 2002-10-02 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ 临行卡壳半路抛锚 郑州"中原之星"列车多病惹人烦. 河南商報. 2005-10-08 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2012-02-06）.
- ^ T502次列车中途抢修 千余名乘客滞留湖北6小时. 新浪新聞. 2004-09-06 [2012-05-15]. （原始內容存檔於2016-03-04）.
- ^ 非人狂想屋-中原之星·不说再见. [2020-09-07]. （原始內容存檔於2021-11-23）.
- ^ 劉厚林、徐雪梅. 动力分散型交流传动电动车组设备布置及装饰. 《電力機車技術》 (株洲: 株洲電力機車廠). 2001年10月, 24 (4): 19–22. ISSN 1007-0656.
- ^ 忻力、李小紅. DJF1型动力分散交流传动电动车组用牵引变流器. 《電力機車技術》 (株洲: 株洲電力機車廠). 2002年1月, 25 (1): 10–12. ISSN 1007-0656.
- ^ 王松文、張洪、白深漢、虞大聯. 大曲囊空气弹簧无摇枕转向架的性能及发展. 《鐵道車輛》 (青島: 四方車輛研究所). 2003年7月, 41 (7): 1–5. ISSN 1002-7602.
外部連結
- （簡體中文）南車株洲電力機車有限公司: 中原之星電力動車組 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- （簡體中文）四方機車車輛廠：160km/h動力分散電動車組