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和谐号CRH5
和谐号CRH5型列车综述报告
目录
一．CRH5型列车原型车的概况……………………………………….2
1.1原型车概况…………………………………………………...2
1.2原型车主要技术特征、用途………………………………...2
1.3高新技术的采用情况……………………………………...…4
二．CRH5型列车的总体特征………………………………………….7
2.1CRH5型动车组的总体概况………………………………….7
2.2车种车型设置及特征…………………………………………8
2.3主要技术参数…………………………………………………8
2.4在国内使用所受的限制……………………………………..10
三．CRH5型列车的牵引-制动特性………………………………….11
3.1概述…………………………………………………………..11
3.2列车牵引特性………………………………………………..11
3.3列车制动特性………………………………………………..11
3.4与ATP系统的连接………………………………………….12
3.5救援回送的工况……………………………………………..12
一．CRH5型列车原型车的概况
1.1原型车概况
CRH5动车组的原型车是ALSTOM公司为芬兰铁路开发的SM3电动车组，该动车组是Pendolino系列摆式列车家族中的一个成熟产品。
该动车组由两个牵引单元六辆编组构成，是动力分散式摆式电动车组。
适应芬5兰。
铁路的1524mm宽轨轨距。
每牵引单元采用4个牵引电机，编组牵引功率4000kW，轮周牵引力160kN，最高运营速度220km/h，定员325人（包括两个残疾人座席）。
SM3型动车组可在运营需要时由短编组连挂成长编组，最大可由3个短编组组成18辆车的长编组投入运营。
1992年芬兰铁路公司订购2列SM3动车组作为样车，由ALSTOM公司设计，并提供全部散件，在芬兰组装，1995年交付运营。
1997年芬兰铁路公司订购了8列SM3动车组，该批动车组根据1995年交付的样车的运营情况作了适当的改进，全部在ALSTOM意大利塞维利亚工厂制造，2000～2002年交付运营，2002年芬兰铁路公司又追加订购了8列SM3动车组，也全部在塞维利亚工厂制造，2005年年底前全部交付运营，目前已交了3列车。
已上线运营的13列SM3动车组已累计运营了800万公里，平均每列车每年运营30～35万公里，其中单列车最多已运营了130万公里。
2003年芬兰铁路公司将95年交付运营的2列样车的车内装饰全部更新为同后续动车组相同的内饰。
图1-1SM3型动车组牵引单元组成图
SM3型动车组由2个相同的牵引单元组成2（M+M+T）的动车组，每个单元均为二动一拖的结构，如图1-1所示。
一辆一等座车、一辆餐车、四辆二等座车。
一等车座椅采用1+2布置方式，二等车座椅采用2+2布置方式。
餐车设用餐区和吧区，带残疾人卫生间的车厢内设有两个残疾人位置。
为适应寒冷气候环境的需要，空调机组放在车顶部，在客室中央设有送风风道。
在3、4号车上设有受电弓，动车组运行时采用单弓受流方式，另一个备用，在车顶设贯通的高压母线，分别向两个牵引单元供电。
牵引系统使用交直交传动方式，牵引传动系统主要由主变压器、牵引变流器、异步牵引电机组成。
主变压器使用油冷方式，牵引变流器使用成熟的GTO技术。
异步牵引电机的功率为550kW，采用体悬方式，由万向轴传递牵引力。
因转向架上只有齿轮箱，较大地降低了转向架的簧下重量，改善了动力学性能。
1.2原型车主要技术特征、用途
SM3型动车组的主要技术参数见表1-1。
表1-1SM3型动车组的主要技术参数
编组型式
M+M+T+T+M+M
车辆数量
6辆（1辆一等座车，1辆餐饮车，3辆普通二等座车，1辆带2个残疾人座位的二等座车）
最高速度（km/h）
220
适应轨距（mm）
1524
传动方式
交直交
动力配置
2x（2M1T）
牵引功率（kW）
4000
车体结构
中空铝合金挤压型材焊接结构
两端头车车辆长度（mm）
27650
中间车车体长度（mm）
25000
车辆宽度（mm）
3200
车辆高度（mm）
4100
车辆定距（mm）
19000
列车长度（m）
158.9
空车重量（t）
330
定员重量（t）
364
定员（人）
325
转向架数量
12
轴数
24
车轮配备
1A-A1+1A-A1+2-2+2-2+1A-A1+1A-A1
轴重（t）
平均轴重15.2，最大16.5
轮径（mm）
890
受流电压制式
AC25kV，50Hz
牵引变流器
GTOVVVF
牵引电机（kW）
550
最大启动牵引力（kN）
167
平均启动加速度（0-40km/h）时（m/s2）
0.40
200km/h时剩余加速度（m/s2）
0.10
紧急制动距离（200km/h-0）
1600m
制动方式
再生制动、空气制动
辅助供电制式
DC1500V/3AC400V
空调系统
车顶单元式空调机组
SM3型动车组噪声水平见表1-2。
表1-2车内噪声和车外噪声
最大值
速度
车内噪声
一等旅客车厢
LpAeqT65dB（A）
200km/h
二等旅客车厢
LpAeqT68dB（A）
200km/h
司机室
LpAeqT71dB（A）
200km/h
车外噪声
距离2.5m
高度1.2m处
LpAeqT80dB（A）
静止状态
距离25m
高度3.5m处
LpAFmax75dB（A）
启动状态
距离25m
高度3.5m处
TEL88dB（A）
200km/h
作为高寒列车，SM3型动车组在低温保护、大雪防护和抗特殊气候条件特性三个方面做了针对性的设计。
为适应芬兰极为寒冷的气候条件（-40℃~+40℃），SM3在耐寒、耐雪设计上进行了大量的改进，对车钩连接系统、转向架、受电弓、车下牵引系统均进行了特殊设计，使得动车组可以在-40℃的外温条件下正常运行，在-45℃的外温条件下可以存放，在-25℃时可以启动运行，具有较好的耐低温性能。
1.3高新技术采用的情况
1.3.1性能优良的转向架
转向架属于ETR转向架系列，是摆式车辆转向架。
配有世界上最先进成熟的倾摆机构。
该转向架采用SKF-TBU锥形滚珠轴承，构架采用焊接结构。
电动机向车轴的传动是通过齿轮箱和万向轴实现的，并采用空心车轴，有效的控制了簧下重量，经过动力学仿真优化的两系悬挂参数确保了转向架的优良性能。
1.3.2轻量化的铝合金车体
车体与“Pendolino”系列的列车相同，采用大断面铝合金闭口型材、开口型材和板材制造，是当前国际铁路上最成熟的超轻量化铝合金车体结构之一。
车体可承受的载荷为：
压缩载荷（车钩高度）：
1500kN
拉伸载荷（车钩高度）：
1000kN
为最大限度的减少辅助构件的焊接，底架型材的下部设有“T型槽”，便于固定底架设备并能增加底架的刚度。
同样，侧墙和车顶型材也设置“T型槽”，以便安装绝缘材料、内装饰板和设备等。
1.3.3牵引系统
SM3型动车组由两个相对独立的牵引动力单元组成，每个单元由2个动车和一个带变压器的拖车构成，每个拖车安装一个受电弓，如图2-7所示。
两个受电弓之间通过高压电缆并联。
每个牵引动车配备一套完整的受电、牵引和辅助系统，使牵引电路和辅助电路实现冗余。
每个牵引动力单元的牵引设备由下列设备组成：
（1）一个高压单元：
受电弓、主断路器和保护装置（安装在拖车上）；
（2）一个主变压器：
强制循环油冷却（安装在拖车上）；
（3）一个牵引变流器：
采用GTO技术，实现VVVF变频调速和再生制动，在过分相时可以为辅助供电系统提供不间断电源；
（4）四个异步牵引电机：
采用体悬方式，持续功率为550kW，在车轮的直径差为3mm以上时也能够提供500kW的功率；
（5）一个牵引控制单元：
能够获得控制设备发送的牵引制动命令。
其作用是控制直流控制电压和受电弓输入端的功率因数，控制电机牵引/制动转距，保护电力设备，以及对控制单元本身和受控的电气部件进行诊断。
（6）安装在动车上的电气装置：
如100Hz谐振电池制动器和瞬间制动电阻。
牵引性能如下：
平均启动加速度（0~40km/h）0.40m/s2
200km/h时的剩余加速度0.10m/s2
220km/h时的剩余加速度0.08m/s2
平均最大车轮-磨耗粘着系数0.14
爬行坡度（100%牵引力）30‰
1.3.4辅助供电系统
每个动车组配备四台辅助逆变器，每辆头车和中间拖车各有一台。
在正常情况下，每个牵引动力单元中的辅助供电系统由动车的辅助逆变器提供三相AC400V电源，当其发生故障时由拖车中的冗余逆变器提供电源。
辅助供电系统有6根不同的电缆线：
AC1500V交流母线（用于全列车的电源传输）；
辅助逆变器为中压负载提供的三相AC400V/50Hz电源（如牵引变流器的冷却系统、主变压器和冷凝器的冷却风扇、空气压缩机电机、电冰箱和对流恒温器等）；
3个蓄电池充电器为低压负载母线提供DC110V直流电源（如DC110V/DC24V变换器、照明、遥控装置和牵引与辅助的控制系统等）；
DC110V/DC24V电源变换器为低压母线提供的DC24V电源（如控制台上的指示灯、信号灯和电分相的传感器等）；
AC1500V/AC230V供暖变压器为供暖和通风提供的AC230V电源。
1.3.5制动系统
动车组采用电制动和空气制动的复合制动。
电制动在25km/h以上速度工作，在接触网断电区实施电阻制动。
电制动和空气制动采用连续工作方式，制动力的大小受司机制动手柄的控制。
动车组配备2个空气压缩系统，每个压缩机配备一套空气干燥系统。
两根风管连通全车：
制动风管：
用于空气制动的控制，压力保持在5kPa；
主风管：
用于向所有连接到空气系统的设备供风（如制动系统、集便系统、报警风笛、轮缘润滑装置、撒砂机、收放式车钩和车内门等），压力保持到8-10kPa；
另为受电弓的升降各配备1台辅助压缩机。
制动控制有空气控制和电气控制两种：
在实施制动时，操纵手柄动作会造成风管中压力的逐步减少，辅助风缸通过UIC分配器和继电器风门向制动缸加压。
同时，一个电信号将通过电子制动控制单元发送给制动阀，造成制动管局部迅速排风。
动车组还设有微机控制的电子防滑装置和停放制动装置。
旅客可以在车内实施紧急制动，但司机可以解除紧急制动的实施，以保证列车驶出不适合停车的区段。
1.3.6控制系统
动车组控制系统为每辆车提供基于微机控制的多单元装置，执行如下功能：
对速度调节进行闭路控制，调节电动机的转矩基准；
受电弓自动指令和操作程序；
断路器控制；
司机台对线路电压和电流的测定；
司机台对牵引/制动总作用力的测定，其绝对值还可用作牵引设备首次诊断电平；
作为辅助变流器的启动程序和一级诊断；
AC400V负载连接顺序；
冗余辅助转换器的管理；
主压缩机启动指令；
停车条件的解除可由两个司机室根据驱动方向的选择来进行；
司机只有在处于工作状态中的司机室才能切除一个牵引单元。
二．CRH5型列车的总体特征
2.1CRH5型动车组总体概况
CRH5型电动车组是ALSTOM公司在SM3动车组基础上全新开发设计的一个新产品。
该动车组如图2-1所示由八辆编组构成。
其中，一等座车1辆，带酒吧的二等座车1辆、带残疾人卫生间的二等座车1辆、二等座车5辆。
一等车座椅采用2+2布置方式，二等车座椅采用2+3布置方式。
带酒吧的二等座车设配餐区和吧区。
在一等车和吧区设有娱乐系统。
带残疾人卫生间的二等座车内设有一个残疾人座位，八辆编组定员为622人（包括一个残疾人座席）。
该动车组可在运营需要时由2列8辆短编组连挂成1列16辆长编组进行运营。
图2-1动车组编组图
该动车组由车体、车内设备及装饰、转向架、牵引传动系统、制动系统、空调通风系统、给排水系统、辅助供电系统，列车运行及网络控制系统、旅客信息服务系统等组成。
车体采用轻质铝合金型材和板材制成，与“Pendolino”系列的列车相同。
车体强度按照UIC566、EN12663标准执行，各车能在5km/h速度的调车冲击下保持正常状态。
为最大限度的减少辅助构件的焊接，底架型材的下部设有“T型槽”，便于固定底架设备并能增加底架的刚度。
同样，侧墙和车顶型材也设置“T型槽”，以便安装绝缘材料、内装饰板和设备等。
转向架源于TAVS104转向架。
全列车共有10台动力转向架，6台非动力转向架，其中动轴10根，拖轴22根。
动力转向架为单动力轴形式，采用空心车轴，整体车轮，磨耗型踏面，SKF-TBU锥形滚珠轴承，构架采用焊接结构。
电动机向车轴的传动是通过齿轮箱和万向轴实现的。
牵引系统采用交流传动方式，动力配置为5动3拖的动力分散式，分成两个牵引单元，第一动力单元为（M+M+T+M），第二动力单元为（T+T+M+M），其中M代表动车，T代表拖车。
在3、6号车上设有受电弓，动车组运行时采用单弓受流方式，另一个备用，在车顶设贯通的高压母线，分别向两个牵引单元供电。
牵引单元由主变压器、牵引变流器、异步牵引电机组成。
主变压器使用油冷方式，牵引变流器使用成熟的IGBT技术。
异步牵引电机的功率为550kW，采用体悬方式，由万向轴传递牵引力。
因转向架上只有齿轮箱，大大地降低了转向架的簧下重量，改善了动力学性能。
牵引总功率为5500kW，轮周牵引力为302kN，最高运营速度为200km/h，最高试验速度为250km/h。
客室空调系统采用车顶单元式空调机组，由两套独立的冷却电路构成（除冷却扇以外），以确保设备发生第一次故障时还可保持50%正常运转。
空调系统配有一个压力保护系统,可保护乘客在列车进入隧道或两列车交汇时免于压力波动的影响。
系统通过关闭空调系统的新风口和排风口，保证动车组外部压力波不在车内传播。
采暖系统由空调机组中安装的热阻器和分隔间、通过台及卫生间内的电热器构成。
电热器的布置可以保证在车内形成空气对流状态，以充分利用加热功率。
司机室设独立的空调系统，受客车空调系统控制器的控制。
司机可以通过安装在驾驶台上的开关设定司机室的温度，设定值在18℃～24℃之间。
当整个列车设置成停止加热模式时，即使列车不运行，且室外气温在－36℃时，司机室内的温度仍可通过散热器保持在18℃。
司机室是按照UIC651进行设计的。
司机室与客室间采用折页门，向过道打开。
经过道的出口可通往旅客车厢或外面。
司机室外部门采用铝制带隔热层的折页门，带有微动开关可检测此门的开关状态。
前窗玻璃采用多层结构，安装带有恒温装置的电加热器，前窗最内层为塑料防碎层。
采用固定式侧窗，一体化的多层安全玻璃。
司机室照明采用车顶安装的日光灯，另外还安装了小的卤素灯供司机和助手做时刻表的照明用。
司机室座椅设有调整装置，如座位高度和斜度调整器、靠背斜度控制器、扶手可调、座椅可前移及旋转、可根据司机体重调整弹簧悬挂装置等。
播音系统由扬声器网络、电话和车用放大器等部分组成。
既可选择向自己所在的单元车组广播，也可选择向全部的多单元车组广播。
车外显示系统可显示列车到达方向、中间站、列车编号和车厢编号等内容。
到达方向显示器设置在车厢外部靠近旅客进出的车门处。
该显示系统通过与TTPB车厢（带列车长室车厢）里的列车长计算机连接的触摸屏用户接口进行控制。
每个客室还配备2个车内LED显示屏，单排、滚动式、可视面积约为480mm×80mm，将显示下一到站、时刻表、运行速度、车内外温度和可编辑的其他信息。
2.2车种车型设置及特征
该动车组包括5辆动车和3辆拖车。
车辆编号从1开始，从左到右依次增加。
1，2，4，7，8号车为动车，3，5，6号车为拖车。
一等座车1辆（8号车），定员60人。
2等座车7辆（1~7号车）。
1号车定员74人，2，3，4，5号车定员均为93人，6号车带酒吧，定员42人，7号车带残疾人卫生间，定员74人。
一等车座椅采用2+2布置方式，二等车座椅采用2+3布置方式，座椅之间不设扶手。
带酒吧的二等座车设配餐区和吧区，配餐区主要设冰柜、微波炉、烤箱等设施，提供类似航空服务的配餐食品，吧区设四个立式吧桌，供旅客在吧区休闲就餐时使用。
在一等车和吧区设有娱乐系统，其中一等车在顶板的中央沿车体长度方向均匀布置10个10英寸液晶显示器，在座椅的扶手上安装有视听模块，包括耳机插孔、频道和音量调节等，在吧区设有一个24英寸的液晶显示器，并配有公共的背景音。
带残疾人卫生间的二等座车内设有一个残疾人座位，该座位和普通二等座位的区别在于安装有可抬起的扶手，8辆编组定员为622人（包括1个残疾人座席）。
各车设置及特征见表2-1。
表2-1车辆类型及定员
车辆类型
Mc2
M2S
TP
M2
T2
TPB
MH
Mc1
二等动力头车
二等中间动车
二等中间拖车
二等中间动车
二等中间拖车
酒吧中间拖车
二等中间动车
一等动力头车
定员（人）
74
93
93
93
93
42
73+1
60
2.3主要技术参数
CRH5型动车组结构参数见表2-2。
表2-2CRH5型动车组机构参数
两端头车车体长度（mm）
27600
中间车车体长度（mm）
25000
车辆宽度（mm）
3200
车体高度（mm）
3730
车辆高度（mm）
4270
车辆定距（mm）
19000
列车长度（m）
211.5
地板布面的高度（mm）
1270
CRH5型动车组主要技术参数见表2-3。
运用条件：
气温条件：
－25℃～＋40℃；
相对湿度：
≤95％（该月月平均最低温度为25℃）；
海拔高度：
≤1500m；
最大风速：
一般年份15m/s；偶有30m/s；
表2-3CRH5型动车组主要技术参数
编组型式
M+M+T+M+T+T+M+M
车辆数量
8辆（1辆一等座车，1辆带酒吧的二等座车，5辆普通二等座车，1辆带1个残疾人座位的二等座车）
最高速度（km/h）
200
适应轨距（mm）
1435
传动方式
交直交
动力配置
5M3T
牵引功率（kW）
5500
车体结构
中空铝合金挤压型材焊接结构
空车重量（t）
451.3
定员重量（t）
500
定员（人）
621+1（残疾人）
转向架数量
16
轴数
32
车轮配备
1A-A1+1A-A1+2-2++1A-A1+2-2+2-2+1A-A1+1A-A1
轴重（t）
≤17
轮径（mm）
890
受流电压制式
AC25kV，50Hz
牵引变流器
IGBTVVVF
牵引电机（Kw）
550
最大启动牵引力（kN）
302
平均启动加速度（0-40km/h）时（m/s2）
0.5
200km/h时剩余加速度（m/s2）
0.11
200km/h-0紧急制动距（m）
2000
制动方式
再生制动、空气制动
辅助供电制式
AC380V
空调系统
车顶单元式空调系统
CRH5型动车组的空调系统的技术参数如下：
空调供电电压AC380V50Hz；
额定制冷功率：
42kW；
总风量:
4400m3/h，新风量在900～1800m3/h之间；
制冷剂：
R407C。
在列车以最大速度与另一列车交汇或通过隧道时，外界压力变化范围为：
最大压力变化范围：
±5000Pa；
最大变化率：
1500Pa/s。
根据UIC660对内部舒适度的要求，列车内部最大压力变化将为：
最大压力变化值：
1000Pa（10s）；
最大变化率：
500Pa/s。
司机室设独立的空调系统，主要技术数据如下：
制冷能力：
4kW
冷媒：
R407c
总风量：
480±90m3/h
新风量：
180±15m3/h
CRH5型动车组车内噪声和车外噪声（分别根据prEN_ISO3381和prEN_ISO3095标准）见表2-4。
表2-4CRH5型动车组车内噪声和车外噪声
最大值
速度
车内噪声
一等旅客车厢
LpAeqT65dB（A）
200km/h
二等旅客车厢
LpAeqT68dB（A）
200km/h
司机室
LpAeqT71dB（A）
200km/h
车外噪声
距离2.5m、高度1.2m处
LpAeqT76dB（A）
静止状态
距离25m、高度3.5m处
LpAFmax75dB（A）
启动状态
距离25m、高度3.5m处
TEL88dB（A）
200km/h
2.4在国内使用所受的限制
由于CRH5动车组的限界符合GB146.1-83中的电力机车限界，故CRH5动车组在中国的所有电力机车可以通过的线路上都可以安全运行。
由于CRH5动车组的设计所考虑的环境最低温度为-25℃，故CRH5动车组不能在低于-25℃的环境温度下长时间存放及启动运行。
CRH5动车组可以在连挂运行的情况下通过半径为145m的单圆及S形曲线，单车可以通过半径为100m的小曲线，故CRH5动车组在曲线通过能力方面可以不受任何限制地在中国运行。
由于CRH5动车组的设计所考虑的最高海拔高度为1500m，故CRH5动车组不宜在海拔高度高于1500m的线路上运营。
三.CRH5型列车的牵引-制动特性
3.1概述
CRH5动车组牵引系统由两个独立的牵引动力单元组成，一个单元由3辆动车加1辆拖车构成（M-M-T-M），另一个单元由2辆动车加2辆拖车构成（T-T-M-M）。
每个动力单元带有一个主变压器和受电弓。
在正常运行中，每列车只启用1个受电弓。
每个牵引动力单元的牵引设备都由下列设备组成：
（1）一个高压单元，带受电弓和保护装置；
（2）一个主变压器；
（3）两套或三套IGBT水冷技术的主牵引套件；
（4）四台或六台异步牵引电机，底架悬挂，最大设计负载550kW（轮缘处功率）。
由于每台电机是由一个独立的牵引逆变器驱动的，在同一车辆内轮对间轮径差最大为15mm的情况下，无需减小负载。
每节动车装有两台牵引电机。
3.2列车牵引特性
CRH5列车的牵引特性如下：
平均启动加速度（0~40km/h）0.50m/s2
200km/h时的剩余加速度0.11m/s2
220km/h时的剩余加速度0.09m/s2
250km/h时的剩余加速度0.05m/s2
平均最大车轮-磨耗粘着系数0.22
爬行坡度（100%牵引力）30‰
在一个牵引变流器故障（可获得80%的牵引功率）条件下的爬行坡度>30‰；
在二个牵引变流器故障或一个牵引变压器故障条件下（可获得60%的牵引功率）的爬行坡度27‰（连续运行），30‰（以73km/h速度运行25km）；
轮周处的最大牵引功率5500kW；
轮周处的最大牵引力302kN；
轮周处的最大制动功率5785kW；
辅助供电系统由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成，每个动车组配备五台辅助变流器，每辆动车各有一台。
辅助供电系统采用干线供电方式，供电制式为AC380V和DC24V。
AC380V/50Hz用电设备：
空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖设备。
AC220V/50Hz用电设备：
前窗加热器、厨
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