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中国铁路下一代普速客运车辆会朝什么方向发展?具体在那些方面会有改进? 第1页

  

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谢邀,

我记得以前在一篇短文章里讲过,关于解明普速线、160km/h动分列车的一些偏见。

该文从检修时长、运用方式、噪音、造价等问题上分析了一些对于普速线动力分散型列车的一些偏见,并解释了普速线车辆加减速度水平提升、信号系统提升、咽喉通过能力提升的重要性。

当时在题图草草画了一个对未来普速线动分的想象,但是仅仅是一个铅笔画的草图的简单电子版,没有详细的说明。

那么,在这个回答里面,我们来预测一下普速线列车将来的发展方向。


我们首先来确定一下这一批客车退役后未来普速线的运行情况,

抛开市郊客流、通勤客流不谈,先谈长途客流,

1、长途城间客流保持为一个稳定的年度潮汐客流模型,大型节假日的返乡、返城客流基本不变;

2、随着中型城市的、中部中小型城市的发展和壮大,对运输距离为50-500km,运输速度为160km/h的客运服务的需求有大规模的上升。

3、普速整体客流随着农村、二三线城市的大规模发展而上升。(即更多的人有闲钱乘坐火车旅行)

在这样一个预测下,对普速线的运能要求是不降反升的,长途客流会保持现有的年度潮汐式模型,然而特别是在中长距离直达特快列车,中短距离频繁起停快速列车需求会有井喷,是需要在目前情况下再进行改善的。

对下一代普速线列车的设计提出这几点要求,

1、提升在干湿天气下的提速/制动性能,以方便加密既有线班次 → 牵引采用动力分散型电力牵引、制动采用电指令直通空气制动并配备自动空气制动作后备制动的设计;

2、提高载客量 → 使用26.8m大定距双层客室的设计;

3、提高车体的耐用度、防腐性,并合理轻量化 → 使用半承载/全承载式一体化车身,考虑到普速线比较复杂的运营环境,可同时使用不锈钢车身降低车身腐蚀速度,做到15年车身不做大修大补

4、方便联挂、解挂,灵活运用 → 使用贯通式车头、2-Bo*n(Twindexx Express型)或是M*n+T*n+M*n(CRH3X型)的编组可变式设计

5、提高司机乘员的被动安全性 → 高司控台、车头设置为能量吸收结构

6、提高自动化水平 → 预留普速线CTCS-1及CTCS-1ATO/DTO的条件;

其中,车体结构反而是整个设计中的难点,目前能做出26.8m大定距(定距20m)双层不锈钢客车车身的在世界上寥寥无几,在这里以德国的TWINDEXX为例,使用全承载式车身、小窗柱大密度设计、拱顶,在减低车身重量的同时,也做到了耐久、防腐和优秀的采光水平。在这个基础上为了适应中国的路情,适当增重,车宽设定为3100mm,车高(到轨面)设定为4700mm,以保证拱顶上层客室良好的空间感。

若要是想进一步轻量化,甚至可以使用钢骨铝蒙皮的钢铝混合式单壳结构,但在这种情况下要对车身蒙皮进行适当的化学处理以防发生电化学腐蚀。

车窗使用带有承重和加固能力的不锈钢模块化车窗,并使用有机玻璃,降低全车重量,提高车身刚度。

这是去年一开始对单层普速线动分(单层长途)的草图,

这是经过一年的修改和勾画,用Sketchup描画出的想象图。

Pretty surprising, huh?

以八节编组座车为例,我们来仔细看一看。

全车使用26.8m长,定距20m的大容量双客车体,车宽拉宽至3.1m,车高增至4.7m(距轨面),使用半M车的动力配置,每节车均设有一个额定功率为600kW的小型牵引逆变器,动力转向架设置两个功率为300kW的牵引电机,以方便在编组拆分重组时自由编组(但是编组不是完全自由的,下文详述)。全车取消AC 25kV高压总线,以腾出上部空间给二层客室使用,主变压器和主整流器一体化设计,新设置一条DC 3kV的中间直流环节总线。每台主变压器主整流器总成在牵引端的额定输出功率为1,800kW,留有一定的余裕,以保证在一台主变压器整流器总成/受电弓在故障时,全车仍然能保持6车12根轴有牵引力。

列车的编组是基本自由的,但是必须保证每3节车中有一节为MpTr,以保证主变压器整流器总成在直流3000V总线端的功率容量。

制动使用数控电指令的直充式空气制动,并配有自动空气制动作为后备制动,以方便进入无接触网区间时,内燃机车牵引运行。

列车采用IEC 61375规格的TCN总线,设置有WTB列车级总线和MVB车辆级总线,并在内容层上实现编组可变。


我们从前往后来看一看该种想象的设计细节,

车头设有拉力比沙库更大的、带电气连接器的普速线25T型车用圆孔柴田式密接车钩(在这里临时用方孔柴田代用,国铁既有线柴田密接钩的模型还在制作中),以保证重联联挂时,高速快捷地连接TCN列车网络和控制低压、空气管路、DC 110V直流列车母线。车头设备室设有救援/内燃牵引用转接车钩和电气连线。

车头为贯通式,司控台设置在2楼,钢结构按照冲撞吸能保护设计,并设置防爬装置,以在发生事故时从被动角度最大程度保护司机。车头灯和标志灯采用模块化设计,方便拆装和维护。

车头贯通门采用手动塞拉滑轨式,不采用电动式,以降低生产和维护成本。两车重联时,贯通门打开,并连挂折棚,以方便无餐车的附属座车小编组和有餐车的大编组联挂时,两车能互通。同时,随车机械师/运转车长只需要配备一名即可。

转向架采用空气弹簧容量增大、一系轴端弹簧容量增大的重载160km/h客车转向架,这里用SJ X40 Duplex的转向架代用,实际设计时可以用青藏25T发电车的SW-QD160转向架安装电机并进行微调(选用SW-QD160的原因是因为其为CR目前使用中唯一一个轴重可达21.45t的160km/h转向架,比较适合大载客量的双层客车)。

车头的第一扇车门为司机/运转车长用门,在停靠高站台时运转车长先单控本地车门打开,确认停车位置正确后打开所有车门,并让出该门给旅客乘降;在停靠低站台时,该车门仅用作运转车长的单控车门,不开放给乘客(因为该门不设置电动伸缩踏板),入口高度为中国高站台标准1250mm(距轨面)。

其余乘客车门采用大开口(1030mm)的电动塞拉门,涂以高对比度的黄色以方便视障人士,同时设有折叠式低站台踏板,方便旅客在列车停靠低站台时登车,入口高度为中国高站台标准1250mm(距轨面)。

由于采用了大定距、全承载式车身,窗柱较细密,所以宜采用一排座一扇窗,上层车窗延伸至行李架,以保证较低天花板下的良好采光,达到增强车内空间感的目的。

二等座车座椅为可换向式,座椅间距980mm,优于CR200J列车组的880mm,大载客量短途版本设置有上下两层合共26排座位(上下层各13排,并设置上下层各一排大件行李摆放位),定员130人,优于CR200J二等座车定员的99人,增员约30%;长途版本取消上下各一排座椅以设置两排大件行李摆放位,定员120人,仍优于CR200J二等座车定员,增员约20%。

一等座车座椅为可换向式,座椅间距为1160mm,和CR200J列车组的1160mm齐平,大载客量短途版本设置有上下两层合共22排座位(上下层各11排,并设置上下层各一排大件行李摆放位),定员88人,远远优于CR200J一等座车定员的56人,增员约60%;长途版本取消上下各一排座椅以设置两排大件行李摆放位,定员80人,仍远远优于CR200J一等座车定员,增员约40%。

核算8节编组座车不设餐车的定员高密度为998人,低密度为920人,远远优于CR200J的749人(不设餐车)。

车厢端部在一侧设置有空调、牵引逆变器和大件行李摆放位,另一端则设有厕所和空压机+辅逆总成/受电弓+主变压器+主整流器总成/司控台+行车电子设备总成,不设置单层区的座椅。所有电气设备在单层客室的地板之上,并设有外侧维修罩板,方便检修和维护。

车间电气连接按照中压、DC 3kV走车侧,低压、控制电路走车钩,对称布置的设计,以方便编组变更时安装电气连线;车钩同样使用既有线圆孔柴田式密接车钩,方便编组变更时的联挂。

使用轻量化单臂式受电弓,并可适应6.5m和6m两种接触网高度。

一侧电气设备柜在车厢单层区以一个倒U型骑在客室走廊上并在车外设置有检修门,方便从客室内外进行维修和整体更换。

另一侧则将模块化空调置于车顶,牵引逆变器分别放置在走廊两侧,同样设有内外两侧的检修门,方便从客室内外进行维修和整体更换。牵引逆变器的冷却甚至可以考虑使用空调的冷风(夏)/强排风(冬)进行风冷,不再独立设置冷却风扇。

中间车端同时设有调车用的标志灯,在编组变更时使用。

车侧设置两盏外部标志灯,红灯为车门灯,在红灯常亮时表示车门打开或隔离,红灯常灭时表示车门关闭良好,红灯闪烁时表示车门故障/开关门受阻。白灯为适应CTCS-1ATO/DTO的新设标志灯,表示在ATO模式下,离列车准时关门离站还有30秒,此时白灯常亮,提醒月台工作人员和车厢乘务员抓紧时间安排旅客乘降;若运转车长/车站值班员按压了晚点发车按钮,白灯则变为闪烁,表示晚点发车,此时列车不自动关门,待运转车长目视月台旅客乘降完毕后手动关闭其余客室门,待观察到车门关闭良好无夹人夹物后,用车长电铃指示司机发车。无论列车由ATO/DTO自主关门发车,还是按压晚点按钮后由运转车长关门、司机发车,发车后白灯均熄灭。


上述大概就是对CR下一代普速线列车的一些想象了,该想象仍然在继续建模中,目前在给客室内部的3D想象图画线,相信会建立二等座、一等座、二等卧、一等卧、餐邮残疾人包间合造车几种客室的模型,最终这个project将会在知乎发一篇短文,并将模型源文件公开供大家参考。

普速线动分的设计,不一定要追求性能的极致,反而在多学科的综合分析中,更要注重其鲁棒性(即强健性)、可靠性、使用和维护的便利性,这才是一个普速线动分成功的最大诱因。


但实际上, @时光之末 讲的是有道理的。目前既有线客运最大的问题在于,CR在普速线的票价上的政策比较畸形,在很多情况下要落实地方补贴才开行普速旅客列车,没有补贴就不开车,说的难听点甚至有车匪路霸的嫌疑。国铁自己也没啥办法,普速列车一味压价,甚至逼到CR需要使用CR200J这种Z代D来获得更多的车票收入。

在国铁集团挂牌后,事实上,政策上理应放开CR对于普速铁路的调价,并将以前对国铁政策补贴的一部分,直接补贴到低收入群众的车票上。即分省市给不同收入的群众发放铁路乘车优待证,其中国家财政补贴一部分、省财政补贴一部分、地方财政补贴一部分(在劳工输出地的省份更应该大力补贴),使得持有不同等级乘车优待证的旅客可以以更低的价格购买到铁路车票,没有乘车证的高收入群体则按照国铁市价购买车票,让国铁对普速铁路也能实行自负盈亏,使得普速铁路的资金循环变成一个良性循环,才能更好地促进160km/h普速铁路的发展。

以上。


莱,我们来看奇妙深刻的评论 @觉空

我们从这条评论里能学习到什么奇妙深刻的思想呢?

1、拱顶分三六九等,我看着是黑五类拱顶的一律不要,我看这是红五类拱顶的一律吹爆;

2、100系的车体断面,我们看看原图

合着照觉空同志的意思,100系双层客室的地板是个没有厚度的平面?客室地板到轨面为200mm?你别说个承重的车体了,纸都有厚度啊!

3、我们再来看格尔利茨双客的图面

我希望觉空同志分清入口高度和内侧地板高度的区别。

格尔利茨双客的入口高度是600mm,让人感觉上地板不够低,

但是,其车体的下部和轨面的距离同样是200mm,这样一来,低地板和入口的高差是如何补偿的呢?

人家入口有个斜坡的啊!

最后补充一张三种断面(2.7m宽拱顶断面、3.1m宽拱顶断面和100系拱顶断面,看看到底所谓截面积1/3论是怎么来的,

至于在来线绿车的截面,不好意思,断面太小我都不好意思放上去。


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在这批旧有的车辆用到报废之时,就看铁总怎么应对了。

在不考虑资金问题的前提下,当然能朝动力分散化、通勤化方向发展。

动分化是用来提高车辆启停效率的,压缩启停时间来压缩运行时间。具体怎么做既可由中车采用魔改过以适应AC25kV接触网的增肥版地铁列车,也可由CRH模式降标成这种普速动分,其实方法很多。

插句嘴,CRH里面不只是高大上的交直交高速动分值得学习,也有相应的其他源自原始设计但是后来被取代掉的技术可以借鉴,甚至连铝合金基材的车身结构也可以学习借鉴。如果担心牵引能力问题,可以采用钢制底盘+铝合金车身的组合的非承载式车身,先把车辆自重降下来,节约能源提高效益也是一种思路。

通勤化是提高乘降效率的,通过提升乘降速度来压缩停车时间。长途车借由多开的大扇车门让旅客较快乘降,同时进出站大范围铺开自动检票机以杜绝各种买短乘长,买两头逃中间现象。这一块要结合车站及售票系统改造一同进行,而且第一步售票系统基本已经实现既有普速干线上的大站售卖蓝磁票,之后的事情可以说除了资金问题没有难度。

至于其他问题,目前暂无解决的紧迫性。乘坐舒适度什么的,在高峰时段能上车就行,就别纠结乘坐的舒适了,想舒适请选择G/C/D,虽然G/C/D在高峰时段也没多少舒适性。

当然以上仅是不考虑资金的情况。考虑到铁总的铁公鸡属性,除非一组16节动分普速车的价格跟机车带18节车厢的价格近似,不然是看不见普速动分的。另外就是票价问题,票价再低都有人喊高的前提下,铁总也没那个心气大改目前的普速客运系统。




  

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