（转载）科普 从CRH6看短距离铁路运输的发展----CRH6AVS.CRH6F
来源：知乎
作者：小小铁丝
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本文探讨的是 CRH6A 与 CRH6F 的差异，由此对城际铁路和市域铁路运营的影响。因此如果需要透过本文获知和猜测某一条城际铁路或市域铁路的车型选择，以及运营组织方式，请恕本文无力提供相关结论。
资料来源：CNKI 论文期刊库
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@wmlrail
Cinova 是中车四方研发的时速 120KM/h 至 250KM/h 城际动车组平台。Cinova 是 China Intercity Nova 的简称。CRH6A 和 CRH6F 则是基于中车四方 Cinova 平台研制的两款城际动车组。CRH6A 是 200KM/h 版本，CRH6F 是 160KM/h 版本。从表中规格猜测，Cinova 的250KM/h 版本应该是 CRH2G 高寒防风沙动车组。
在平台设计层面，160KM/h 的 CRH6F 预留了一个 D 型市域动车组限界的设计，中间车长度可以缩短为 22.8 米。北京地铁新机场线很快就拿出 CRH6F 改型市域车的初始设计，这就一点都不奇怪了。
CRH6A 是面向 100 至 200 公里的城市间大站快车而设计，CRH6F 则主要用在 100公里 以下城际铁路和市域远郊铁路。因此两款车型适宜的站距并不一样。CRH6F 快启快停的要求更高。
在标准设计里，CRH6F 的车体与 CRH6A 差别不大。车门从两门改成三门，车门也从 1.1 米扩宽到 1.3 米，满足快速乘降。车顶空调开口增大，方便放置制冷功率更大的空调。
CRH6A 和 CRH6F 同样采用 4 米头型，与其余两个方案 3.2 米和 2.5 米头型相比，空气阻力更少，尾车升力和摆力也优于其余两个方案。同时城际市域铁路考虑到土建成本和速度等级，隧道截面对比高速铁路要小得多，更尖的头型也有利于降低噪音。
转向架基本沿用 CRH2 的设计，为无摇枕转向架。依然是 H 型构架，一系悬挂采用转臂式定位装置加油压式减震器，牵引电机采用架悬方式安装。二系悬挂则是采用两个大间隔膜式橡胶气垫，并增加抗侧滚扭杆装置。两个空气弹簧之间的间距十分大，除了吸收列车垂直方向的震动，也有效减少横向方向的震动。为了应付大载客量设计，CRH6 的转向架结构是得到加强，校核轴重增加到17吨。但 CRH6A 的整车最大轴重限制在 15.5 吨，而 CRH6F 则是 16.5 吨。可能是跟大载客量高速行驶时紧急制动的安全性有关吧。
对比同样是高速动车组下放转向架技术的西门子 Desiro ML，CRH6 的转向架轻量化还是显得不足够，还是十分高速车的味道。
说到牵引传动系统，CRH6A 和 CRH6F 是完全不同的设计。CRH6A 基本上沿用日系牵引传动系统，只是针对城际铁路的特点加以调整。CRH6F 则是全新设计，完全改成欧洲体系。
CRH6A 承袭自 CRH2A 的设计，每四个车辆组成一个动力单元，车辆编组是 TMMT-TMMT。牵引变压器放置在 2 车和 6 车，牵引变流器放置在 2、3、6、7 车。牵引系统采用车控，每个牵引变流器包含一个逆变器，向四个牵引电机供电。辅助电源装置放置在 1 、4、7 、8 车，从牵引变压器获取单相 400V 交流电，再逆变成各种电压供应给车辆空调、广播和照明等等子系统使用。
这一套牵引传动的辅助供电部分采用交流供电。辅助电源装置从主变压器的辅助绕组取电，转换成各种制式的交流电和直流电到车上各设备使用。因此在列车每一次通过分相区的时候，辅助电源装置都会停止供电一段时间，直到列车受电弓通过无电区以后才恢复。每一次通过分相区时，列车的空调机组都会因为辅助电源装置停电而停止工作。如果像 CRH2 原型车一样面向长途车次，载客量比 CRH6 少，能够靠惯性直接高速通过分相区，对车内客室影响不大。然而 CRH6 的运行速度并不快，城际线的分相区又集中在车站附近，通过分相区的时间要比 CRH2 多。尤其是执行金山铁路和珠三角城际站站停的车次时，高峰期车内的乘客很多，天气炎热时列车通过分相区空调自动关闭，车内瞬间闷热起来。而且高频次不停开关，对用电器的可靠性要求也增高。
从牵引曲线来看，CRH6A 并没有沿袭 CRH2A 低速阶段准恒转矩控制的做法，改成了恒转矩控制，在 0 到 63KM/h 阶段恒牵引力。通过 63KM/h 以后进入恒功率输出状态，车速增快，牵引力下降，加速度也随着下降。0 到 63KM/h 加速度能维持 0.65m/s/s，即 2.334KM/h/s。0 到 200KM/h 平均加速度达到了 0.357m/s/s，即 1.29KM/h/s。
CRH6A 使用株洲电机出品的 YQ-300 牵引电机，厂家额定标称 300KW。但车辆厂家计算牵引曲线时是按照 345KW 计算，估计这是小时功率。对比 CRH2A 的 MB-5120-A，最大转速同样是 6120rpm，齿轮箱传动比增大至 4.315。在车轮全磨损至 790mm 下，理论车速达到 211KM/h，满足 200KM/h 运营需求。YQ-300 降低输入电压，输入电流稍微增加，为的是增大启动转矩和牵引力，提高启动加速度。重量增加至 475KG，增重不算明显。而再生制动功率达到了 565KW，牵引电器额定容量并不能满足再生制动需求，看来会是短时容量是下了功夫的。
CRH6F 按照每两个车辆一动一拖组成一个动力单元。车辆编组是 TMTM-MTMT。牵引变压器放置 1、3、6、8 车，主辅一体变流器放置在 2、4、5、7 车。牵引变压器没有辅助绕组，从受电弓输入 AC25KV 单相工频交流电降压成两组 AC970V 交流电，输入主辅一体变流器。整流器把 AC970V 交流电整流成 DC1800V 直流电，然后分别输入两个牵引逆变器和辅助逆变器。牵引系统采用架控模式，每一个牵引逆变器各自控制每一个动力转向架上的两个牵引电机。辅助逆变器则输出 AC380V 供车上设备和 DC110V 给充电机充电至蓄电池。
与 CRH6A 不同，CRH6F 的辅助供电是直流供电。辅助逆变器从主变流器中的整流部分取出直流电，并逆变成各种制式的交流电和直流电，供应给车上各个用电气。通过分相区时主变压器同样会停止供电，但是牵引电机再生制动产生电流，经过牵引逆变器反向供电给主变流器。主变流器处理后，将再生制动的电能供应给辅助逆变器，继而供电给各个用电气。当然再生制动产生的电流不如直接供电稳定，但基本上能保证车内的空调照明不停机工作。
从牵引曲线看，CRH6F 沿用了 CRH6A 恒转矩控制的做法，但恒功率点降低至 40KM/h。恒牵引力只维持在 0 至 40KM/h，40KM/h 以后牵引力开始大幅下降。0 至 40KM/h 加速度达到接近地铁列车水平的 0.8m/s/s，即 2.88KM/h/s。而 0 到 160KM/h 则只有0.38m/s/s，即1.37KM/h/s。也难怪有个说法，0到 160KM/h 加速时间，CRH6A 和 CRH6F 相差无几，还没有司机个人习惯差异大。
CRH6F 使用 YQ-275 牵引电机，与 CRH6A 的 YQ-300 并不一样，是一款全新的设计。额定功率是 275KW，短时功率达到 322KW。最大转速降低至 5000rpm，但启动扭矩增大至 2540Nm。输入电压进一步降低，输入电流提高，为的是输出更大扭矩。因为牵引电机转速降低，传动比并没有大变动。但看得出来齿轮箱是重新研制，传动比为 4.44。车轮全磨损状态下对应车速是 168KM/h，满足 160KM/h 运营需求。值得注意的是，YQ-275 牵引电机重量增大到 630KG。
顺带一谈 CRH6S 双电压城际市域动车组，基本上也沿用 CRH6F 这一套牵引系统的设计，只是车速降低，功率并不需要那么大，牵引系统输出被调低了。当列车使用 DC1500V 供电时，牵引系统不再需要交流转直流环节，从受电弓获取的电流直接输入牵引逆变器和辅助逆变器。换言之，CRH6F 同样具备双电压运作的能力，只是没有最终实现此功能。在直流模式下，牵引功率显然会比交流模式小一点。
最近新下线四辆编组城际动车组，CRH6A-A 和 CRH6-F-A，基本设计与原来车型一样，但动力单元都减少成原来车型的一半。CRH6A-A 是一个动力单元，CRH6F-A是两个动力单元，皆为 2M2T 设计。与原车型不同的是，无论是 CRH6A-A 还是 CRH6F-A，头车和尾车都改为动车，中间车厢则是拖车。短编组动车组对黏着条件要求那么高有关。
CRH6A 和 CRH6F 的制动系统设计基本相同，都是沿用 CRH2 的电空复合制动。同样采用一动一拖两个车辆组成一个制动单元。常用制动减速度和紧急制动减速度与地铁列车相近。CRH6A 能满足 1400 米紧急制动距离要求，CRH6F则是 850 米。
CRH6A 的列车网控沿用 CRH2 日系 ARCNET 系统，CRH6F 则基于欧系 TCN 网络全新研制，分为 WTB 列车总线和 MVB 车辆总线两级。网控方面我不太了解，这就不献丑了。四方版 350 标动 CR400AF 是在 CRH6F 网控的基础上研发的。
车内设施，CRH6A 和 CRH6F 大致一样。同样为人所诟病的是扶手数量不足和座椅舒适度不够。扶手不足的问题在更大载客的 CRH6F 更为突出。虽说要降低制造和检修成本，座椅不能换向和调整靠背角度，但座椅应该考虑更符合人体工程学的设计。对比一下 Coradia Liner V160 的城际动车组内饰，差距还是很大的。我倒不认为需要改成地铁式竖排座椅来增加载客量，因为城际动车组的舒适性要求还是要比地铁列车高不少。
总结：
CRH6A 是面向 100 至 200 公里的城市间大站快车而设计，CRH6F 则主要用在 100 公里以下城际铁路和市域远郊铁路。虽然在实际运用中问题很多，但CRH6 的设计并非一无是处。
对比欧洲 160KM/h 级别的城际动车组，像西门子 Desiro 和阿尔斯通 Coradia 系列启动加速度达到 1.0m/s/s（3.6KM/h/s）甚至 1.1m/s/s（3.96KM/h/s），当然是有差距。但是对比庞巴迪 Regio 2N，CRH6 的启动加速度更有优势。至于功率方面，欧洲 160KM/h 级别的城际动车组，100 米车长的列车一般配备 2500KW 左右，换算回CRH6 的 200 米车长是 5000KW 左右，功率也没有大上多少。
欧系城际动车组多采用低地板和铰接转向架设计，牵引电器放置在动车车顶，拖车则可以选择制造成双层车厢，单双层混编动车组增大运力。同时低地板设计方便城际动车组进入各类型铁路和有轨电车。至于国内，地铁技术标准和列车限界，与国铁差别很大，想要直通不是一件容易的事情。更大的问题并不在铁路技术层面，这里不展开讨论。
需要指出一点，CRH6F 运用在新建的市域铁路，启动加速度可能是并不足够的。一条市域铁路，从市中心到远郊卫星城，大约六七十公里，总共设站10个左右。平均算起来每个站间距六七公里左右，看上去完全吻合 CRH6F 的适用范围。但是市域铁路每个区间的长度并不一定大致相同，靠近市中心人口密集区站间距可能只有两三公里甚至更短，而市郊路段站间距可以拉大到超过十公里。市中心短站距导致地铁式频繁启停，CRH6F 未必能十分适应。频繁停站也令 CRH6F 的制动闸片磨损增大，增加损耗件的。而增加动车则需要衡量增加的列车制造成本和牵引电器的检修成本。
正如前文说到，CRH6A 和 CRH6F 在 0 到 160KM/h 的加减速性能相差不大。国铁制式的城际铁路，如果速度目标值定在 160KM/h 或以下，两款车型实际是没什么区别的，列车造价也差不多。如果一个城际铁路运营商选择了其中一款 CRH6，那么很难再选择另外一款，除非配属数量十分巨大。两款车型的差异，在配属规模不大的情况，会增加运用检修成本。CRH6A 能满足 200KM/h 运营需要，优势反而会大一点。现有国铁制式城际铁路，大多会委托给铁路局运营，而 CRH2A 作为使用最广泛的 250KM/h 级别动车组，几乎每一个铁路局都曾经配属运营过，铁路局们都熟悉日系动车组的日常运用检修。说起来，未来会不会有一款基于 CRH6F 牵引系统改进的 CRH6A 第二阶段呢？
CRH6 系列最大的问题在于造价，目前造价接近 1.2 亿一列，比 CRH2A 还贵，实在不容易推广。某程度上说 CRH6 的造价阻碍了既有线客运动车化的设想。实际上城际铁路因为各种原因，需要较长的客流培育期，初期并不需要那么大的列车编组，八辆编组的列车就显得浪费了。车次密度也上不去。在相同的购置车辆资金情况下，采购四辆编组的列车拥有更多的列车数量，开行更多的车次吸引客流。同时降低了单组列车的造价。现在四方开始提供 CRH6A-A 和 CRH6F-A 的四辆编组城际动车组。
扩展说说用于短途城际 160KM/h 的动力集中动车组。首先需要说明白的是，怎么样的里程长度算短途车，怎么样的里程长度算长途车。传统普速客车和高铁动车对长途短途的定义是并不一样的。
相对于动辄两三千公里或者运行时间超过十五小时的长途普速客车，那运行十小时内或里程不超过一千公里就算是短途车。运行五六个小时以上，运行距离超过一千公里以上，那就是长途高铁动车。相比之下，运行里程少于两百公里，运行时间在两小时内，那当然是短途动车。
所以 160KM/h 动集和 CRH6 对应的短途动车，其实是不同的概念，并不是一回事。CRH6 是面向 100 至 200 公里的市场，目标运行时间在两小时内。160KM/h 动集则是面向 500 至 1000 公里的普速短途车，目标运行时间在 10 小时内。
即使对比现有机辆普速客车提升了启停性能， 160KM/h 动集并不适合快停快启的城际列车场景。受制于动力集中的牵引特性，1M8T 的动力配置 0 加速到 160KM/h 所需的时间可能超过 CRH6F 的 102 秒的两倍。而低速度阶段加速为了避免车轮打滑，牵引力输出可能受限制，而恰恰这一段是CRH6F加速能力最强的阶段。HXD1D 牵引 18 辆 25T 客车，0 加速到 160KM/h 需要 300 秒。HXD1G的加速性能预期会比 HXD1D 快 20%，动集的机车部分沿用 HXD1G 的设计。
早前有一篇论文写得挺好的，普速人均里程主要在 500 到 800 公里区间，用 160KM/h 动集刚好吸引了这个市场和动车组尚未覆盖的区域，并且提高车辆在火车站折返出入库的效率。而且中小城市始发车之间的 OD 客流并不大，大多数情况下用传统大编组普速车肯定是浪费，上座率不佳。短编组容易客流大的时候直接重联即可。动集应该要有一定量的软卧来适应夕发朝至市场，日间还能转换成卧代座增加运力。
最后，期待新一代城际动车组有更好的设计，更好的表现。或许，这很快就会到来。
原文发于地铁族，内容有增加和修正。
1.CRH6系车是南车的一个大胆的尝试，希望南车新的城际动车组能做得更好。
2.在南北车合并后，希望南北车都能互相借鉴，北车学习德国ICE城铁技术，南车学习日本电车技术，从而更好发展。
3.在CR400AF/BF科技线走偏后，希望未来CR200AF/BF能重回正轨，给我们一个满意的答复。
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（（转载）科普 从CRH6看短距离铁路运输的发展----CRH6AVS.CRH6F）宝，都看到这里了你确定不收藏一下？？
