时速160公里动力集中动车组动力车讲解

时速160公里动力集中动车组

动力车工作汇报中车株洲电力机车有限公司2018.08.151许良中株机公司机车系统研发部总体设计1587338087515873380875@126.com2一项目来源二项目研制历程三设计方案四运用维修目录为满足中国铁路总公司运输及经营发展要求，提高铁路运输服务品质，充分利用既有运输资源和机、客车的检修资源，中国铁路总公司立项研制时速160公里动力集中动车组。中车株洲电力机车有限公司根据中国铁路总公司2016年科技研究开发计划《时速160公里动力集中动车组关键技术研究—动力车关键技术研究》（课题编号：2016J002-B）要求，开展动力车的研制工作。项目参加单位：

中车株洲电力机车有限公司

中车大连机车车辆有限公司中车大同电力机车有限公司

中国铁道科学研究院

一、项目来源

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4前期准备2015年8月开始，中国铁路总公司和中国中车多次在北京组织召开了“动力集中动车组技术条件及技术方案研讨会”，并分别提出了V1.0和V2.0版动力车基本技术要求。项目启动顶层指标2015年11月，中国铁路总公司和中国中车在北京组织召开了“动力集中动车组技术方案及研制工作方案研讨会”，会议明确了动车组的各项顶层指标。科技立项2016年8月，中车株机公司与中国铁路总公司签订了《时速160公里动力集中动车组关键技术研究—动力车关键技术研究》。

二、项目研制历程

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二、项目研制历程6铁总评审2017年8月，铁总组织进行了技术条件、设计方案和试验评审。型式试验2017年9月中旬开始进行整列型式试验、动力车专项试验、互联互联试验验证、科学研究试验等。2017年12月，完成环形铁道试验部分。2018年1月，在成都局完成线路运行试验部分。运用考核2018年2月，铁总组织进行了短编组试用评审、长编组方案评审和试验评审；动车组回送至乌鲁木齐局。2018年4月开始运用考核陪试工作，期间配合乌局完成了大风试验，目前运用考核里程达到20.2万公里。2018年5月，3#动力车回送至环铁进行长编组整列型式试验考核。

二、项目研制历程

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三、设计方案第1部分总体第2部分电气系统第3部分车体第4部分转向架第5部分制动系统第1部分总体8

三、设计方案安全可靠成熟先进

依托既有机车自主创新成果及研制经验借鉴既有动车组成熟设计理念提升系统可靠性及冗余性加强新技术、新结构及新材料的验证、考核91、设计原则及思路

三、设计方案简统化平台化系列化

简统设计打造具有广泛兼容性的动车组产品推行重要部件及系统的多家自主化研制实现两平台产品互联、互通、互控

提高部件及系统的集成度10

三、设计方案1、设计原则及思路同一技术条件株机平台连车平台互联互通互控简统化多家自主系统配套11

三、设计方案1、设计原则及思路线路条件：时速160公里速度等级线路条件符合GB50090-2006《铁路线路设计规范》相关规定时速200公里及以上速度等级线路条件符合《时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建函[2005]285号）编组形式：短编组：1Mc+7T+1Tc（可重联）长编组：1Mc+18T+1Mc灵活编组：

1Mc+9T～18T+1Mc轴重指标：动力车≤19.5t，拖车和控制车≤16.5t。

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三、设计方案1、设计原则及思路13

三、设计方案HXD1G机车动力车技术来源：动力车在既有机车上进行适应性设计。1、设计原则及思路14现有涂装方案15

三、设计方案

牵引系统：动力车采用6.5kV等级IGBT元件、轴控方式的主电路，通过采用双弓双主断及增设变流器隔离开关等方式提高了冗余度。辅助系统：动力车采用主辅电路一体化技术，实现辅助系统过分相不间断供电功能。列车供电系统：动力车采用IGBT四象限整流及水冷方式的DC600V列车供电系统。1、设计原则及思路16

三、设计方案网络系统：动力车采用成熟可靠的列车级WTB+车辆级MVB的网络控制系统，都设置了车辆级以太网。车体：动力车采用满足高强度、轻量化、耐碰撞的车体技术，动力车对头型进行了流行型设计，增设了开闭机构，简统了车钩缓冲器。转向架：动力车采用空心轴六连杆传动机构的架悬转向架。动力车增设了端面齿挠性联轴器。制动系统：动力车采用微机控制的自动式制动机，动车组采用5线制电空制动。1、设计原则及思路17

三、设计方案2、总体参数及性能2、总体参数及性能18

三、设计方案轨距1435mm车顶距轨面高度4030mm轴式B0-B0车钩中心距19336mm轴重19.5t转向架中心距9000mm车体宽度3105mm转向架固定轴距2900mm动力车采用流线型设计，流线型长度提升至5m，其流线型长细比接近于现有和谐动车组水平。动力车尾部设置过渡罩、外风挡等实现与拖车的平滑过渡；车体外表面采用内嵌入设计，前端及底架设置导流罩及裙板，有效减小了动力车气动阻力。19

三、设计方案2、总体参数及性能动力车和拖车采用统一截面，两者连接处通过导流罩实现高低过渡。两者之间安装有外风挡。20

三、设计方案2、总体参数及性能符合GB146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界和建筑限界》要求；符合TG/01-2014《铁路技术管理规程》“客运专线铁路机车车辆限界”要求。21

三、设计方案2、总体参数及性能可以通过半径为125m的曲线，并能在半径为250m的曲线上正常摘挂。22

三、设计方案2、总体参数及性能轮周牵引功率5600kW/持续6400kW/半小时最高运营速度160km/h起动牵引力240kN牵引恒功率速度范围95～160km/h持续牵引力212kN最大再生制动力153kN持续速度95km/h再生制动恒功率速度范围132～160km/h23

三、设计方案2、总体参数及性能0-40km/h平均加速度（m/s2）0.35160km/h剩余加速度（m/s2）0.12724

三、设计方案2、总体参数及性能从上图可以看出，在大部分坡道情况下电制动力能满足调速要求。25

三、设计方案2、总体参数及性能26

三、设计方案3、设备布置为提高动车组可靠性，动力车车顶布置有两套相互冗余的高压设备（受电弓、避雷器及25kV高压穿墙套管）。车顶布置有通讯设备用的天线、冷却塔进风口、受电弓监视摄像头等设备。27

三合一天线多频段合路天线1DMSGPS天线WLAN/3G天线GSM-R北斗通信天线

三、设计方案3、设备布置-车顶设备布置28

三、设计方案救援列供刮雨器标志灯辅照灯前照灯风笛电气插座车钩风管3、设备布置-前端设备布置救援模拟安装电钩和15号托梁钩状态前端采用105A型车钩缓冲装置，具有密接式车钩缓冲装置的安装接口。前端装有救援用的DC600V供电插座，能够实现救援时拖车不断电。29

三、设计方案3、设备布置-前端设备布置30

三、设计方案3、设备布置-后端设备布置

动力车入口门设置在机械间，入口门与司机室间走廊宽度达840mm，司机室所有设备可直接从走廊门进出，走廊门净宽度达600mm。机械间整体布局充分考虑了设备后续检修的可维护性和可达性。31

三、设计方案

复轨器3、设备布置-机械间设备布置司机室整体风格、设备布局进行优化设计，采用新材料降低重量，提升品质，并通过实物模型进行符合性验证；司机室内设置有两个司机座椅，满足双司机值乘要求。32

三、设计方案3、设备布置-司机室设备布置33对台面及左边柜、生活类开关布置、副台及脚踏、副司机座椅位置、重联电话、扳键开关、美工色彩方案等项点进行了优化。样车优化后

三、设计方案设备布置及功能分区副台区边柜区仪表区台面区边柜区制动区运行区牵引区记点平台副台区左边柜右边柜中部区主司机座椅副司机座椅

三、设计方案343、设备布置-司机室设备布置35仪表区6A显示屏司机室显示单元2监控显示屏阅读灯紧急制动按钮乘务员状态预警提示模块拾音器

CTCS-2显示屏司机室显示单元1MMI门关闭、紧急牵引故障指示灯笔记本、手机专用插座阅读灯以太网调试端口高音风笛按钮

三、设计方案3、设备布置-司机室设备布置36聚酯玻璃钢材料特性：高强高模、低密度、耐高温、本质阻燃、耐腐蚀、电绝缘等优异性能，但性能低于芳纶

蜂窝，比重在1.6-1.8g/cm3左右回收：填埋、热解等

部件：仪表座立面铝合金铆接骨架材料特性：比重轻，约2.7g/cm3，耐蚀性好，铆接结构无变形，外形和尺寸精度高部件：操纵台内部支撑骨架芳纶蜂窝玻璃钢材料特性：高强高模、低密度、耐高温、阻燃、耐腐蚀、电绝缘等优异性能，比重在0.2-0.3g/cm3左右回收：填埋、热解等部件：大帽檐、柜体面板PUR自结皮软发泡面板材料特性：整体高压浇注发泡成型，外形及尺寸精度高，无有机物挥发，阻燃、耐腐蚀、电绝缘，比重在0.7g/cm3左右，弯曲强度低，适合不需承重的面板部件，可承受尖锐物刮擦（锋锐刀片除外）回收：粉碎作为建材原料部件：台面板铝合金部件：设备安装板PUR发泡面板部件：部分柜体面板操纵台材料应用

三、设计方案3、设备布置-司机室设备布置

三、设计方案3、设备布置-司机室设备布置按照GB/T6769的要求，操纵台面设备的布置位于最舒适操作范围内，左边柜和中柜上部的按钮和转换开关分别在侧身操作姿态和旋转操作姿态下可完成操作。操纵范围分析指尖可达半径极限最大可达半径最小可达半径

三、设计方案3、设备布置-司机室设备布置从阳光开始直射显示屏到阳光结束直射显示屏，从显示屏反射的光线都不会对司机造成反射眩光。炫目分析阳光直射开始位置阳光直射结束位置显示屏阳光反射线显示屏阳光反射线39操纵台内部美工色彩优化样车方案优化后方案-蓝墨茶色

三、设计方案Page40取消CTCS显示屏时，将微机显示屏左移至原CTCS显示屏位置，将左边柜上的网压表、控制电压表移至多功能面板，并增加双针速度表。取消CTCS显示屏仪表座上增加多功能面板取消CTCS屏后的台面布置方案

三、设计方案

41动力车通风系统采用独立通风方式。通风系统主要由牵引电机通风支路、冷却塔通风支路、压缩机通风支路、辅助变压器柜通风支路及机械间通风支路。司机室设有空调及通风支路组成。

三、设计方案4、通风系统

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三、设计方案4、通风系统43

三、设计方案设有通风冷却设备健康管理系统，可对牵引风机、冷却塔风机、辅助变压器柜风机等设备的风速、轴承温升及振动进行状态监控、数据采集及分析，可以为故障诊断、检修维护提供技术支持。4、通风系统

44每一个牵引电机由一台牵引风机进行强迫通风冷却。

牵引风机主要性能参数风量1.8m3/s全压4300Pa电机功率15kW

三、设计方案4、通风系统-牵引电机通风支路

45冷却塔通风支路的作用是冷却油水复合散热器，上部为牵引变流器水/防冻液散热器，下部为牵引变压器油散热器。冷却塔风机技术参数静压1380Pa流量12m3/s额定功率28kW冷却塔技术参数水路冷却量140kW油路冷却量285kW

三、设计方案4、通风系统-冷却塔通风支路

46动力车有2个压缩机通风支路。压缩机通风支路采用冬夏季转换模式，夏季机械间内空气（约0.7m3/s）经压缩机散热风扇和车体底架风道排出车外，冬季排到机械间内。

三、设计方案4、通风系统-压缩机通风支路

47辅助变压器风机的作用是冷却辅助变压器。辅助变压器风机主要性能参数风量0.8m3/s全压100Pa电机功率0.75kW

三、设计方案4、通风系统-辅助变压器柜通风支路

48机械间通风支路的作用是用来冷却机械间空气温度，并维持机械间正压，并具有冬夏季转换模式。机械间正压4极电机80Pa-150Pa6极电机10Pa-100Pa

三、设计方案4、通风系统-机械间通风支路

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三、设计方案辅助变压器柜风机主要性能参数风量2m3/s全压1000Pa电机功率6kW机械间风机机械间风机电机采用4/6极电机，机车静止时风机为6极转速运行，有利于降低噪音。4、通风系统-机械间通风支路

50牵引电机通风支路进风口及机械间排风口安装有百叶窗（惯性过滤器）。机械间通风系统采用三级过滤除尘。一级过滤为百叶窗（惯性过滤器），二级过滤为过滤棉，三级过滤为旋风除尘器。冷却塔进风口安装有不锈钢编织网板压型的通风栅格。

三、设计方案4、通风系统-过滤网百叶窗铰链百叶窗过滤棉冷却塔车顶通风过滤栅格

51空调机组采用柜式冷暖空调，位于机车机械间内。空调机组符合Q/CR278-2014机车空调装置技术条件的要求。空调通风支路有两个独立的空气支路：室内空气循环和室外空气循环。制冷量6kW制热量6kW风量800m3/h（高速时为800m3/h，低速不小于500m3/h）制冷剂R407C机组噪声整机噪声不大于78dB(A)，室内侧不大于68dB(A)

三、设计方案4、通风系统-司机室空调支路动力车满足TB/T3138和DIN5510的防火要求。司机室设置4个2L的灭火器，机械间设置2个3L的灭火器。设置有防火监控系统（集成在6A系统中）。

司机室内设置1个感温和1个感烟探头、设备间中间顶部位置沿纵向方向布置了4个感温和5个感烟探头、低压柜以及列车供电柜中各设1个感烟探头，确保动力车防火的安全可靠性。525、防火

三、设计方案动力车简统化分类互联互通运用操作接口技术方案部件互换性动力车控制安全设施检修及整备接口操作界面、显示屏合屏、显示界面简统外观造型、操作台、驱动系统、变流元件、辅助电源受电弓及主断路器等高压电器、贯通道、易损易耗件典型控制、保护逻辑车钩及缓冲装置、通讯信息53

三、设计方案6、简统化2015年11月中国铁路总公司和中国中车组织召开动力车自主化系统配套及简统化专题会。在既有HX型机车简统化的基础上，进行了进一步的深化和细化。2016年7月

完成了动力车简统化文件，共计7大类约110项简统。部件供应商简统程度进度受电弓株机公司、北京赛德对外接口完全简统，可整体互换。已完成主断路器株机公司、北京赛德对外接口完全简统，可整体互换。已完成牵引变压器电机公司、大同ABB对外接口完全简统，可整体互换。已完成牵引变流器株洲所、永济公司对外接口完全简统，可整体互换。已完成牵引电机电机公司、永济公司对外接口完全简统，可整体互换。已完成网络系统株洲所、大连电牵对外接口完全简统，可整体互换。已完成制动系统株机公司、铁科院纵横对外接口完全简统，可整体互换。已完成54

三、设计方案7、自主化多家配套2015年11月中国铁路总公司和中国中车组织召开动力车自主化系统配套及简统化专题会。第2部分电气系统

三、设计方案55主要技术特点如下：网侧高压设备主要安装在机械间网侧柜内；牵引变压器采用芯式结构；牵引变流器采用6.5kVIGBT、主-辅集成和轴控方式；辅助电源采用3AC380V/50Hz；动力车网络控制系统采用两级总线式拓扑结构，列车级总线采用WTB，车辆级采用MVB；控制系统实现不同平台产品之间的互联、互通、互控；1、概述56

四、设计方案及验证牵引变压器、牵引变流器、牵引电机和网络控制系统实现多家配套；关键部件多家配套设计原则：统一机械接口、电气接口及冷却接口、保护检测接口、冷却介质等实现不同供应商产品的整体互换，油、脂、水等的通用和牵引系统关键部件交叉组合配套。不同平台部件简统化设计：受电弓、主断路器、高压接地开关、车内避雷器、库用插座、车端连接器、显示屏、司控器等；简统化设计原则：机械安装接口统一，电气连接接口兼容，气路连接接口兼容，易损易耗件统一，实现不同平台之间部件的整体互换和易损易耗件的通用。1、概述57

四、设计方案及验证58

四、设计方案及验证网侧电路：双受电弓、双主断、双高压互感器；简统化设计：受电弓、主断路器、接地开关和车内避雷器；多家配套：牵引变压器、牵引电机和牵引变流器。2、主电路方案额定电流700A滑板长度1576mm爬电距离＞1000mm符合标准TJ/JW028额定运行速度250km/h59

四、设计方案及验证机械安装接口统一；电连接接口兼容；气路连接接口兼容；碳滑板可以互换。2、主电路方案-受电弓额定电压30kV额定电流1000A接通能力50kA额定开断电流20kA开断容量600MVA分闸时间＜60ms机械寿命250000次符合标准TJ/JW03060

四、设计方案及验证机械安装接口统一；电连接接口兼容；气路连接接口兼容。2、主电路方案-主断路器61

四、设计方案及验证变比25kV/150V额定输出容量2×30VA次边热极限输出电流1A精度等级1级额定雷电冲击耐受电压185kV额定工频耐受电压85kV符合标准TJ/JW0312、主电路方案-高压互感器62

四、设计方案及验证高压绕组牵引绕组列供绕组额定容量(kVA)67524×15882×200额定电压(V)250004×20112×340额定电流(A)2707902×588阻抗电压(%)38变压器结构芯式变压器效率≥96%绝缘等级A级冷却介质45#变压器油冷却方式强迫导向油循环风冷ODAF安装方式车体下吊挂电抗器谐振电抗器供电电抗器频率(Hz)10050电感值(mH)2×0.352×0.35额定电流(A)736A670A牵引端子列供端子2、主电路方案-牵引变压器63采用标准：GB/T25120-2010、IEC60310-2004。设计要求：变压器和内置电抗器均在既有的机车牵引变压器平台上进行研制，器身的设计及外部保护附件的选型及布置均采用已在国内铁路验证过的方案；保护设计：设置有油温保护、油流保护、压力保护、布赫继电器保护；计算验证：油温升计算、绕组温升计算、油箱强度仿真计算；试验验证：完成了部件型式试验、与多家牵引变流器配套的地面组合试验。

四、设计方案及验证2、主电路方案-牵引变压器64

四、设计方案及验证采用6.5kVIGBT元件；主-辅集成；轴控；单轴牵引模块通过隔离开关连接到中间直流公共环节。斩波电阻直流支撑电容牵引控制单元辅助逆变器模块隔离开关内循环风机短接接触器预充电组件2、主电路方案-牵引变流器65采用标准：GB/T25122.1-2010、IEC61287-1；自保护功能：过压保护、欠压保护、过流保护、过载保护、接地保护、过热保护等；外部部件保护：网侧过流、牵引绕组接地、牵引电机过流、牵引电机接地、牵引电机超温等的检测和保护等；故障策略：对于轻微故障可以自动恢复，对于较严重的故障可以及时保护甚至从软件和硬件上隔离故障单元，同时变流器具备故障记录功能；试验验证：完成了部件型式试验、与多家牵引变压器和牵引电机配套的地面组合试验、隔离开关功能及各种工作模式性能验证研究性试验。单个四象限整流器输入电压AC2011V额定输入电流803A最大输入电流911A开关频率≥250Hz单个中间直流环节标称直流电压3600V直流支撑电容≥4mF二次谐振电容7.2mF单个主逆变器输出电压3AC0～2808V输出电压频率0～137.5Hz额定输出电流430A最大输出电流480A开关频率≤350Hz

四、设计方案及验证2、主电路方案-牵引变流器额定功率1430kW短时功率1630kW额定电流（基波）≤415A额定电压（基波）2550V变流器标称中间电压3600V最大启动电流（基波）≤480A额定转速1863r/min160km/h转速3139r/min设计最高工作转速4094r/min额定转矩7317N.m额定频率62.55Hz启动转矩8283N.m额定效率（基波）95.6%极数4极绝缘等级200级66

四、设计方案及验证非传动端轴承NUB219润滑脂美孚SHC220注油嘴DIN71412-AM8×1×82、主电路方案-牵引电机67采用标准：GB/T25123.2-2010、IEC60349-2-2010；整机采用架悬安装，非传动端单轴承支撑，传动端通过联轴节与主动齿轮连接组成驱动装置，预留轴温报警复合传感器安装接口，采用既有牵引电机成熟的3600V绝缘结构，轴承选用YQ-1633相同的成熟轴承配置；保护设计：由控制系统实现过热保护、过流保护、接地保护、短路保护；计算验证：温升计算，端盖、机座、转轴强度仿真计算；试验验证：完成了部件型式试验、与多家牵引变流器配套的地面组合试验；不同供应商之间速度传感器、温度传感器、轴承、润滑脂、注油嘴通用。

四、设计方案及验证2、主电路方案-牵引电机变频变压和恒频恒压两个支路；冗余供电功能：一个辅助逆变器故障，另一个辅助逆变器给所有负载供电；辅助逆变器从主电路中间直流环节取电，具有过分相辅机不断电功能。68

四、设计方案及验证3、辅助电路方案69

四、设计方案及验证定压定频电源130kVA,3AC380V/50Hz变压变频电源130kVA,3AC80~380V/10Hz~50Hz电压总谐波含量不大于5%（额定电压输出时）辅助逆变器容量额定130kVA，冗余260kVA定压定频负载输出功率(kW)功率因数容量(kVA)压缩机116.000.8818.18压缩机216.000.8818.18牵引变流器风机0.570.850.67水泵5.500.747.43油泵5.500.876.32空调7.000.729.72辅助变压器柜风机6.750.887.67充电机3.300.74.81侧墙加热3.0013.00三相变压器9.2819.67合计72.90-85.65辅助电源容量校算计算结果表明：两路辅助负载容量均小于130kVA，满足辅助电源正常使用需求；辅助负载总容量小于260kVA，满足单个辅助逆变器冗余供电使用需求。变压变频负载输出功率(kW)功率因数容量(kVA)牵引风机115.000.8817.05牵引风机215.000.8817.05牵引风机315.000.8817.05牵引风机415.000.8817.05冷却塔风机28.000.8831.82合计92.00-100.023、辅助电路方案-辅助电源参数蓄电池类型铅酸蓄电池容量(10小时率)170Ah额定电压2V节数48节70

四、设计方案及验证控制蓄电池充电机额定输入电压3AC380V±5%50Hz额定输出电压DC110VDC110V电流4×37.5ADC24V电流2×21A3、辅助电路方案-控制电源71

四、设计方案及验证短编组输出2×200kW，长编组输出1×400kW；采用两组四象限整流器供电，一组故障，另一组可维持300kW供电(≥25kV)额定输出电压DC600V，控制精度±5%；稳态输出电压允许范围为DC570~DC630V；额定效率≥97.5%功率因数≥0.96强迫水循环冷却4、列供电源方案72

四、设计方案及验证动车组列车网络控制系统由动力车、拖车和控制车网络控制系统三部分组成，采用统一的网络通信标准。动力车网络控制系统采用两级总线式拓扑结构，列车级总线采用WTB，车辆级总线采用MVB，符合GB/T28029.1-2011《牵引电气设备列车总线第1部分：列车通信网络》；拖车网络控制系统分为列车级和车辆级总线，均采用Lonworks，符合TB/T3035-2002《列车通信网络》及TB/T3188-2007《铁道客车行车安全监测诊断系统技术条件》控制车网络控制系统分为控制部分和客室部分。控制部分网络构架与动力车保持一致，客室部分与拖车保持一致。5、控制系统方案73

四、设计方案及验证动力车/控制车与拖车之间通过Lonworks总线进行通信，拖车车门、火警、制动及轴报等信息可在司机室显示单元集中显示。74

四、设计方案及验证动力车网络控制系统采用分布式控制技术，即分布采集及执行，中央集中控制与管理的模式。由中央控制单元CCU/GW，事件记录模块ERM、牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU，输入输出单元CIO/MIO、司机室显示单元DDU、lonworks/MVB网关及列车供电控制系统ETS等部分组成。75

四、设计方案及验证控制车控制部分采用与动力车一致的网络构架、控制与管理模式。由中央控制单元CCU/GW，事件记录模块ERM、制动控制单元BCU，输入输出单元CIO、司机室显示单元DDU、lonworks/MVB网关等部分组成。互联互通形成了规范性技术文件10个，实现了对动力集中动车组网络系统构架、数据传输、功能需求、故障代码、司机室显示单元、列车贯通线、安全环路、拖车TCDS主机与动车TCMS通信协议、互联互通地面测试大纲等项点的统一。株机平台连车平台统一网络结构通讯协议显示界面重联功能硬线信号故障诊断76

四、设计方案及验证77动力车与控制车间的互联互通控制车采用与动力车一致的网络结构，可实现对本车以及编组列车的逻辑控制及故障诊断；可实现不同生产厂家的动力车与控制车（动力车）间的互联互通；

可实现短编动车组的动-控、控-控重联运行；可实现编组内列车级网络故障时的紧急牵引；

可实现对全列动力车及控制车的控制电源集中控制；

可实现列车进站后的站台方向和全列进站识别。

四、设计方案及验证78动力车与控制车还可实现牵引屏和制动屏合屏、速度模式与转矩模式的灵活切换、列车级WTB电缆的断线检测等功能。

四、设计方案及验证79动力车/控制车与拖车的互联互通设置Lonworks总线与拖车进行通信，拖车的车门、火警、制动及轴报等信息可在司机室显示单元集中显示；可识别来自拖车四个环路的报警信号，进行警示和列车级保护动作；可实现不同生产厂家的动力车/控制车与拖车间的交叉匹配与控制；

可实现对全列拖车外门的集中控制；可实现车列电空制动控制功能；全列车采用统一的时间基准，便于管理和故障诊断。

四、设计方案及验证互联互通相关规范和文件

序号文件名称主要内容1时速160公里动力集中动车组WTB网络初运行及互联互通控制规范规定了时速160公里动力集中动车组网络控制系统互联互通所需的列车配置以及初运行功能和参数。2时速160公里动力集中动车组WTB总线数据传输规范规定了时速160公里动力集中动车组列车级数据传送要求及内容。3时速160公里动力集中动车组互联互通网络控制功能需求规范规定了时速160公里动力集中动车组网络控制系统互联互通相关的控制功能需求。4时速160公里动力集中动车组故障诊断代码规范规定了时速160公里动力集中动车组网络控制系统相关的故障诊断代码规则。5时速160公里动力集中动车组TCMS故障代码表规定了时速160公里动力集中动车组故障诊断代码具体编码及其处理措施。6时速160公里动力集中动车组司机显示单元技术规范规定了时速160公里动力集中动车组司机室显示单元硬件要求和显示界面。7时速160公里动力集中动车组互联互通列车线定义规定了时速160公里动力集中动车组互联互通列车贯穿线及电钩等的信号定义及相应功能说明。8时速160公里动力集中动车组安全环路设计规范规定了时速160公里动力集中动车组四个安全环路控制功能。9时速160公里动力集中动车组TCDS与TCMS通信协议规范规定了时速160公里动力集中动车组拖车TCDS主机与动力车/控制车网络控制系统间的通讯协议。10时速160公里动力集中动车组互联互通地面联调测试大纲规定了时速160公里动力集中动车组地面互联互通的功能测试项目和要求。80

四、设计方案及验证安装LKJ2000，预留CTCS2安装接口LKJ2000设备监控主机（H1型）、人机界面单元、TAX07装置、总线扩展盒、传感器、GPS信息接收装置、机车运行监测数据无线传输车载装置（TSC2）、电子标签等预留CTCS2设备预留CTCS2主机（200C）、显示终端、BTM主机及天线等部件安装接口81

四、设计方案及验证6、监控、6A及CMD方案-监控系统82

四、设计方案及验证6A系统：包含空气制动安全监测子系统、防火监控子系统等6个子系统。其中，视频系统增设了受电弓监测功能，并可实现编组内各司机室与机械间的视频信号通信及显示；CMD系统：包括CMD车载LDP主机、车载天线等。编组内的CMD采用双主模式，动力车/控制车各自独立采用主机发送本节相关信息至地面系统。6、监控、6A及CMD方案-6A及CMD系统第3部分车体

四、设计方案及验证8321车体部件方案目录4车端连接方案3门、窗、内装等方案车体总体方案841、车体总体方案-总体结构本方案是在株机公司既有HXD1G机车技术平台上进行适应性改进的。

车体采用整体承载结构形式，承载结构由司机室、侧墙、底架、后端墙、底架地板及设备安装骨架等主要部件构成一箱形壳体结构。车体由车体承载结构、顶盖、排障器、车端连接装置、车体附件组成。

85

四、设计方案及验证

开闭装置排障器

导流板

底架

前窗玻璃

司机室钢结构固定侧窗

活动侧窗

头罩

头灯玻璃

86

四、设计方案及验证1、车体总体方案-头部87

四、设计方案及验证1、车体总体方案-断面轮廓

车钩中心距19336mm车体长度

19168mm车体宽度3105mm底架上平面距轨面高度1530mm车体顶盖蒙皮距轨面的高度4030mm前端车钩中心线距轨面高度

880(+10/-25)mm后端车钩中心线(MJGH-25T)距轨面高度880(0/-30)mm排障器距轨面高度110(+10/0)mm88

四、设计方案及验证1、车体总体方案-主要结构参数车体强度满足EN12663-1：2010《铁路应用-铁道车辆车体的结构要求》L级规定的要求；排障器中央底部能承受140kN的静压力；车体能承受40kN·m扭转载荷。

2000kN纵向压缩载荷应力云图89

四、设计方案及验证1、车体总体方案-车体强度

车体耐碰撞采用车体吸能区吸能(吸能区)与防撞梁(防撞区)抵抗破坏相结合的方式。90

四、设计方案及验证1、车体总体方案-车体安全被动防护方案车体吸能结构

车体吸能结构主要包括缓冲器和前端防撞结构吸能区。碰撞吸能区91

四、设计方案及验证1、车体总体方案-车体安全被动防护方案防撞结构

防撞结构包括半环形腰梁、防撞柱和角柱；半环形腰梁中的前部防撞腰梁、两侧侧部防撞腰梁均能承受300kN的静压力。92

四、设计方案及验证1、车体总体方案-车体安全被动防护方案

车体钢结构采用在-40℃时具有良好低温性能的材料；

与外界接触的板材，如蒙皮、底架地板采用铁道车辆用耐大气腐蚀钢05CuPCrNi(TB/T1979-2003)；板厚(t)3mm

t

12mm的采用低合金高强度结构钢Q460E（GB/T1591-2008）；板厚(t)t

12mm的采用低温压力容器用低合金钢16MnDR或16MnDR锻钢。顶盖材料采用铝合金，铝板采用5083、铝型材采用6005A。93

四、设计方案及验证1、车体总体方案-车体主要材料

底架采用双中央纵梁的框架式结构，它由端牵引梁、枕梁、中间牵引梁、变压器梁、边梁、中央纵梁等组成，并在底架边梁上设有单端救援起吊孔、整体起吊孔、加砂口、加水口、架车垫板等。

加砂口整体起吊销孔端部救援起吊销孔架车垫板94

四、设计方案及验证2、车体部件方案-底架

司机室由司机室钢结构和玻璃钢头罩组成；头罩采用玻璃钢+泡沫夹心的三明治结构，主体厚度40mm。95

四、设计方案及验证2、车体部件方案-司机室

侧墙采用L形开挖锯齿形梁和“口”字形梁的网格式结构；侧墙上弦梁与侧墙上的门立柱为封闭“口”字形梁；在侧墙上设置有入口门，供司乘人员上下车。

96

四、设计方案及验证2、车体部件方案-侧墙

在后端墙上装有后端门和风挡，在后端墙下部有与风挡渡板过渡的通道，并在风挡内区域的后端墙上装有吸音材料。97

四、设计方案及验证2、车体部件方案-后端墙

顶盖采用大顶盖结构，由三块活动顶盖组成，由铝合金型材与铝板焊接而成。受电弓下方区域有一层绝缘层。98

四、设计方案及验证2、车体部件方案-顶盖排障器采用板式排障器。防松：采用锁紧垫圈、锁紧螺母。防落：采用防落销、锯齿形防滑板。防落销锯齿形防滑板99

四、设计方案及验证2、车体部件方案-排障器

入口门满足TB/T3266《机车车门通用技术条件》要求。

1）形式铰链门

2）净通过宽度

604mm

3）净通过高度

1679mm入口门两侧的扶手和入口门锁采用内嵌方式。100

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-入口门

走廊门满足TB/T3266《机车车门通用技术条件》要求。

1）形式铰链门

2）净通过宽度604mm

3）净通过高度1756mm走廊门采用紧急安全门锁，紧急情况下在司机室内向下按压把手，可快速开门。101

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-走廊门

后端门满足TB/T3266《机车车门通用技术条件》要求。1）形式铰链门2）净通过宽度484mm3）净通过高度1756mm后端门具有良好的隔声性能，计权隔声量NRw≥38dB；后端门上设有观察窗口；门锁与入口门锁使用同1把钥匙。102

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-后端门前窗由固定框和活动框（含玻璃）组成，通过更换活动框实现玻璃快速安装和拆卸，具有良好的可维护性。固定框活动框（前窗玻璃和玻璃安装框）103

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-前窗活动侧窗由固定框和活动窗组成，具有良好的气密性。密封条104

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-活动侧窗

内装材料主要由顶板，侧墙板，侧窗装饰板、侧顶板、遮阳帘检修板、走廊门装饰框、吸音材料等组成

,材料为不饱和聚酯玻璃钢。105

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-内装

司机室地板由前后两块地板搭接组成，每块地板由地板布、金属复合板、隔音材料组成的三明治结构，具有良好的防滑性能和耐磨性能。106

四、设计方案及验证3、门、窗、内装等方案-司机室地板开闭机构采用手动开闭机构，在开启和关闭状态时，均具备机械锁定功能；并具有较好的密封性能。107

四、设计方案及验证4、车端连接方案-开闭机构

预留有安装自动开闭机构设备的接口开闭机构预留有安装自动开闭机构设备的接口，在手动开闭机构上安装汽缸、电气控制盒、气路控制盒等设备后，能转换成自动开闭机构。气路控制盒电气控制盒气缸108

四、设计方案及验证4、车端连接方案-开闭机构前端钩缓装置采用15X托梁车钩缓冲装置，并具有手动解钩装置。型号：105A车钩长度：

1360mm钩缓装置整体抗拉破坏强度：

≥1800kN缓冲器行程：

≤73mm缓冲器容量：

≥40kJ109

四、设计方案及验证4、车端连接方案-钩缓装置前端有带电气的密接式车钩缓冲装置安装接口，可安装下图所示的带电气密接式车钩缓冲装置。型号：105

车钩长度：

1360mm钩缓装置拉伸强度：

≥1000kN缓冲器行程：

≤73mm缓冲器容量：

≥40kJ110

四、设计方案及验证4、车端连接方案-钩缓装置前端钩缓装置电气管路接口电气接口气路接口111

四、设计方案及验证4、车端连接方案-钩缓装置

后端钩缓装置采用MJGH－25T。型号：MJGH－25T车钩长度：1280mm整体抗拉破坏强度：

≥1800kN缓冲器行程：

≤73mm缓冲器容量：

≥30kJ112

四、设计方案及验证4、车端连接方案-钩缓装置

内风挡采用单向双层折棚气密风挡，风挡符合标准TB/T3094《铁道客

车折棚式风挡》的要求，除渡板外与拖车风挡相同。

外风挡为半包外风挡，与拖车外风挡相同。113

四、设计方案及验证4、车端连接方案-风挡

动力车车体地板与拖车车体地板之间采用台阶过渡，通道内有照明灯、两侧有不锈钢扶手、顶部有防碰头装置。扶手防碰头装置后端门114

四、设计方案及验证4、车端连接方案-车端通道第4部分转向架

四、设计方案及验证115目录1概述2转向架设计方案1163动力学性能计算结果转向架采用B0轴式,电机对置布置。驱动单元采用弹性架悬方式。采用小齿轮双侧支撑并通过联轴器与电机轴相联。齿轮箱为承载式，齿轮箱垂直分箱为大、小齿轮箱。轴箱轴承采用免维护的双列圆柱滚子轴承单元。一系悬挂采用转臂定位＋螺旋弹簧方式＋垂向减振器；二系悬挂采用高圆螺旋弹簧＋橡胶垫结构，辅以各向减振器。牵引装置采用中央低位推挽牵引杆牵引。基础制动采用轮盘制动方式。117转向架基于HXD1G型八轴客运电力机车二轴转向架，主要技术特点如下：

四、设计方案及验证1、概述2、转向架设计方案-总体结构转向架由构架、轮对轴箱、驱动装置、悬挂装置、牵引装置、基础制动、踏面清扫、轮缘润滑、6A走行部故障监测子系统、撒砂及扫石器等部件组成。118

四、设计方案及验证轴距

2900mm转向架中心距 9000mm轮径（新/全磨耗）

1250/1150mm踏面形状

JM3传动方式

单侧斜齿轮+双侧六连杆弹性驱动传动比

102/23电机悬挂方式

弹性架悬式转向架启动牵引力120kN牵引方式

推挽式单杆低位牵引牵引点高度 约230mm基础制动

轮盘制动一系静挠度约46mm二系静挠度约125mm机车通过最小曲线半径

125m（V≤5km/h）119

四、设计方案及验证2、转向架设计方案-主要技术参数齿轮传动比102/23，模数9，螺旋角4°，大小齿轮中心距567mm，齿轮材料采用18CrNiMo7-6（EN10084）。齿轮强度根据GB/T3480-97进行计算，结果表明齿轮具有较高可靠度。120

四、设计方案及验证2、转向架设计方案-驱动装置大齿轮箱采用符合TJ/JW064-2015要求的铸造铝合金AlSi7MgWA，小齿轮箱采用符合TJ/JW065-2015要求的球墨铸铁GJS-400-18-LT。齿轮箱强度计算表明，在电机短路扭矩+冲击（垂向5g，横向3g，纵向3g）条件下，小齿轮箱最大应力出现在法兰盘部位，应力值为127.67MPa，大齿轮箱最大应力出现在底部位置，应力值为81.3MPa，此两处最大应力值均小于材料屈服极限。疲劳强度按载荷工况（惯性力和转矩）组合为16个工况，结果表明大齿轮箱和小齿轮箱疲劳强度满足要求。121齿轮箱von-Mises应力分布云图

四、设计方案及验证2、转向架设计方案-驱动装置准线性临界速度等效锥度0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.20.30.40.5临界速度/km/h400390500＞500460420390370＞500500非线性临界速度122

四、设计方案及验证3、动力学性能计算结果直线运行平稳性、轮轨力123

四、设计方案及验证3、动力学性能计算结果第5部分制动系统

四、设计方案及验证12432制动控制系统1系统方案目录5空气防滑装置4基础制动装置风源及干燥系统7管路系统6撒砂系统1251、系统方案动力集中动车组制动系统组成126

四、设计方案及验证动力车空气制动系统采用自动式空气制动系统，由风源及干燥系统、制动控制系统、基础制动装置、空气防滑装置、撒砂系统、管路系统等组成。

控制车制动控制系统由500L缓解充风总风缸、列车管控制模块等组成。总风管贯通全列车，车辆采用电空制动机。采用2台排量1.6m³/min螺杆式压缩机；总风缸高压安全阀整定值为950kPa；压缩机启停分级控制；

4个250L铝制风缸。127风源