适用于干线铁路的时速 160公里城际车研制

适用于干线铁路的时速 160公里城际车研制

孙闯， 邹欣， 黄勇

中车大连机车车辆有限公司，辽宁省大连市 116000

摘要：文章介绍了中车大连机车车辆有限公司研发的适用于干线铁路的时速160公里城际车的结构和特点，包括总体技术性能，主要系统和主要部件的技术特点等。

关键词：城际车 技术特点 性能指标

1 前言

城际车是在世界铁路客运发展趋势的宏观背景下，结合我国铁路客运改革需要，推出的更能适应市场、满足经济和社会发展的旅客列车新品种，是介于干线铁路和城市轨道之间的一种新型轨道交通运行方式。城际车线路一般不超过300公里，一次出行一般不超过2小时即可到达目的地，主要为城市带或城市群的居民提供公务、商务服务（工作圈中）和通勤、通学服务（生活圈中）。

作为一种新兴的交通方式，城际轨道交通有其它旅客运输方式无可比拟的优越性：速度快、运量大、能耗少、污染小、安全性和舒适性高且占地少。

为了适应市场需求，中车大连机车车辆有限公司在成熟的机车和城轨车辆设计、集成能力基础上，研发了一款适用于干线铁路的时速160公里城际车。

2 城际车总体介绍

2.1 限界

车辆限界满足《标准轨距铁路机车车辆限界》（GB146.1-83）中的电力机车限界和《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》中的客运专线铁路机车车辆限界要求。

2.2 编组

列车具有灵活编组的特点，基础列车编组为两动两拖四节编组：Mc01+Tp02+Tp03+Mc04，如图1所示，在既有四节编组列车的基础上，不对既有四节编组列车进行改造，可通过增加一动一拖动力单元的形式进行扩编，扩编为六节编组列车或八节编组列车。六节编组列车为：Mc01+Tp02+T1+M1+Tp03+Mc04。八节编组列车为：Mc01+Tp02+ T1+M1+ M2+T2+Tp03+Mc04。

列车具有重联运营功能，即可单列车独立运营，也可由两列城际车重联组成一列长编组列车重联运营。

图1 列车编组图

2.3 载客量

整备状态下的列车载客量见表1。

表1 列车载客量（人）

2.4 主要技术指标

列车采用架控接触网供电，额定供电电压为单项AC25kV 50Hz（17.5～31kV），最高运行速度为160km/h，试验速度为176 km/h，反向退行最大速度为20km/h。

在定员载荷条件、车轮半磨耗状态下，列车在平直干燥轨道上：从0加速到40km/h，平均加速度≥0.8m/s²；从0加速到160km/h，平均加速度≥0.38m/s²。

在定员载荷条件、车轮半磨耗状态下，列车在平直干燥轨道上以最高运行速度时，从给出制动指令到停车：最大常用制动平均减速度≥1.0m/s²，紧急制动减速度≥1.2m/s²。

在超员载荷下，当牵引力减少1/4时，列车可以在30‰坡道上实现坡起，完成全程往返一次；当牵引力减少1/2时，列车可以在25‰的坡道上启动，在30‰的坡道上运行通过。

3 城际车主要系统和部件

3.1 车体钢结构

车体钢结构主要分为带司机室的动车和带受电弓的拖车两种，其主承载结构采用大断面铝合金挤压型材，整体承载的全焊接结构。

车体强度满足《铁路应用-铁道车辆车体的结构要求》（EN12663）中PII类车辆标准，能承受径向压缩载荷1500kN，径向拉伸载荷1000kN，扭转载荷40kNm；车体防撞性能满足《铁路应用-铁路车体的防撞性要求》（EN15227）中C-I类车辆标准，当两列相同列车以36km/h相对速度碰撞时，保证客室生存空间变形量≤1%（列车质量：AW0+1/2座席）；车体气密性满足车辆动态密封指数5s，车辆静态密封指数15s，当充气至4000Pa时，从2600Pa降至1000Pa的时间≥12s。

3.2 转向架

转向架采用新型单空簧带摇枕转向架，结构如图2所示。该转向架具有重量轻、噪声小、性能可靠、检修方便、易于分解和组装等特点。

转向架分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架，均为带摇枕转向架。构架采用H型焊接构架，侧梁与横梁均为箱型梁焊接结构；轴箱采用铸钢箱体，迷宫式防尘结构，转臂式定位装配；一系悬挂系统采用双圈钢圆弹簧；二系悬挂系统采用空气弹簧，中央布置的单空簧支承结构，空簧有效直径730mm；牵引装置采用中心牵引销结构，中心牵引销复合在空气弹簧和构架内部；枕梁采用焊接结构，枕梁内部含附加气室；每个转向架设置两套抗侧滚扭杆，扭杆置于构架内侧，采用弯扭杆式结构；每个转向架设置一套抗蛇形减震器，倾角5度安装；构架端部设置撒砂装置、扫石器和轮缘润滑装置。动车转向架设置驱动装置，采用挠性浮动齿式联轴节电机架悬式驱动装置。

图2 转向架结构示意图

3.3 牵引辅助系统

列车配置两套牵引辅助系统，牵引系统主要由网侧高压电器、牵引变压器、牵引辅助变流器、充电机、蓄电池、牵引电机等组成，具有再生制动、空转/滑行控制、无火回送等功能；。

网侧高压电器主要由DSA250型单臂受电弓和高压电器箱（真空断路器、高压隔离开关和避雷器）组成，为车辆提供25kV电源。

牵引变压器内部采用一体化多绕组结构，外部采用冷却单元与变压器集成式结构，冷却采用强迫导向油循环风冷方式，冷却介质为脂油，总容量为1700kVA，采用下悬式安装方式；

牵引辅助变流器采用两电平电压型变流器，主辅一体化设计，主要由牵引变流器、辅助变流器、牵引控制单元、冷却系统等组成，单台牵引额定输出功率为2×740kW；辅助供电系统采用交流输出母线并网供电方式，单台辅助额定输出容量200 kVA，在动车组过无电区时，利用牵引辅助变流器的再生工况可以实现供电保持状态。

充电机为负载提供输出DC110V电源，同时对蓄电池充电，具有输出短路、过流、过载及输入过/欠压等保护功能，能够实现多台充电机并联工作；列车配置两组蓄电池，并联使用，蓄电池总容量440Ah，其输出能力满足列车各种负载工况的用电。

采用三相异步感应牵引电机。电机冷却采用强迫通风方式，定子绕组绝缘为200级。额定牵引功率350kW。

3.4 信号安全系统

信号安全系统包括列车自动防护系统、综合无线通信系统和自动过分相系统。

列车两端各安装一套独立的列车自动防护系统车载设备，其总体结构采用硬件冗余结构，关键设备均采用双套，核心设备采用3取2或者2×2取2结构，用于在任何情况下防止列车无行车许可的运行。

综合无线通信设备是基于GSM-R数字移动通信技术、GPS全球定位技术、450MHz及800MHz模拟无线电台通信技术开发的综合车载通信设备。具有无线宽带数据传输功能；具有工作模式自动、手动转换功能和语音提示功能；具有上、下行线路分别设定工作模式转换点的功能；具有整机自检功能和故障定位功能等。

自动过分相系统由车载控制设备、信号接收设备、连接器电缆、安装附件等组成。自动过分相系统用于列车过分相区时，接收地面磁枕信号确定列车位置，由车载控制设备处理后向列车微机发出信号，使列车自动卸载、断主断，惰行通过无电区后合主断恢复牵引电流，完成自动过分相操作。

3.5 列车网络控制系统

列车网络控制系统分为两级总线式网络拓扑结构，列车级总线采用WTB总线和列车级以太网（ETB），车辆级总线采用MVB和车辆级以太网（ECN），其中WTB-MVB作为主控，以太网作为冗余备份，当MVB通信故障后，列车网络控制系统将切换至以太网总线进行网络控制，列车网络拓扑结构如图3所示。

列车网络控制系统主要功能包括：列车级控制功能、运行控制功能、高压系统控制功能、牵引系统控制功能、辅助系统控制功能、低压系统控制功能、制动系统控制功能、其他控制功能以及计算功能等。

列车网络控制系统满足列车灵活编组功能，满足列车重联运营功能。通过WTB和ETB可以实现列车重联后网络地址的自动分配，在列车机械重联后重新上电，列车网络控制系统即能自动实现重联后的控制功能。

图3 列车网络拓扑结构图

3.6 制动系统

制动系统采用微机控制的直通式电空制动系统，设计遵循“故障导向安全”的原则，主要功能充分考虑冗余性。制动控制采用车控方式，以单元为单位进行空电复合制动的管理，按模式曲线控制列车减速或停车。在空电复合制动中优先使用动力制动，尽最大能力充分发挥动力制动作用，动力制动不足时，补充空气制动。

制动系统具有常用制动、紧急制动EB、紧急制动UB、停放制动、保持制动、乘客紧急制动、车轮滑行保护WSP、非冗余的不旋转轴检测DNRA、监测、诊断和故障记录等功能。配备BP救援转换装置，能由采用自动式空气制动系统的中国既有机车操纵控制（包括制动与缓解）,以便在救援和回送时由既有机车操纵控制。

空压机的控制和管理由制动系统来实现。当列车灵活编组时，空压机配置如表2所示，中央控制单元将当前的列车编组状态通过MVB网络发送给制动控制单元，制动控制单元根据列车编组信息和日期，定义全列各空压机的启动优先级，四辆编组和八辆编组时，空压机启停依据日期单双号进行控制；六辆编组时，依据日期轮换3台空压机的启动优先级，如表3所示。

表2 空压机配置表

表3 空压机启动优先级

3.7 旅客信息系统

旅客信息系统包括旅客信息显示系统、广播系统、视频监控系统和影音娱乐系统。旅客信息系统与列车网络控制系统的接口采用MVB和以太网，内部设置列车级千兆以太网及UIC568音频总线，旅客信息系统拓扑图如图4所示。

图4 旅客信息系统拓扑图

3.8 空调系统

列车设有客室空调机组、废排装置、压力波保护装置、风道系统和独立的司机室空调。

每节车安装两台制冷量37kw、制热量17kw、风量4000m³/h的客室空调机组，一台通风量为3060 m³/h的废排装置与一整套风道系统，通过控制可实现通风、预冷、制冷、预热、制热及紧急通风等功能。为客室提供一个舒适的环境。

每个司机室安装一台制冷量5kw、制热量5kw、风量900m³/h的空调机组，司机室空调机组采用主动式压力保护系统。高压风机在运转时可以抵抗外界的压力波，实现对司机室内压力舒适性的控制。

3.9 车门系统

列车设有单开塞拉门和双开塞拉门，头车每侧配置一个单开门和两个双开门；中间车每侧配置三个双开门。

车门供电电压DC110V，单开门净通过宽度800mm，双开门净通过宽度1300mm，净通过高度1900mm，所有车门均具有开关门延时、开关门二次缓冲、障碍物检测、故障切除、旁路、自诊断、故障记录和气动锁紧功能。

3.10 车钩系统

列车配置三种车钩系统：头尾车配置的全自动车钩，由电气车钩组成、连挂系统、缓冲系统、支撑与对中装置和后压溃管组成；中间车配置半永久车钩，分为带缓冲器车钩和带压溃管车钩，其中带缓冲器车钩由安装座、缓冲系统、风管连接器和连接环组成，带压溃管车钩由安装座、压溃管组成、风管连接器和连接环组成；同时，为了实现救援或回送，额外配置过渡车钩，放置于车下箱体内，过渡车钩包括10 型过渡钩模块和机车过渡钩模块，在救援或回送时，实现端部全自动车钩与救援机车连挂。

4 结束语

中车大连公司研制的适用于干线铁路的时速160公里城际车兼顾了地铁车辆快速乘降、快速启停的特点；具备重联编组和灵活编组的功能。该车辆在重联编组设计和转向架设计时，采用了多项创新技术，整车技术先进、性能安全可靠。

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