高海拔雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵技術(shù)分析

肖孝軍，張桂南，周毅，趙宇

（1 中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司，北京 100844；2 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所，北京 100081）

為實(shí)現(xiàn)動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組在高海拔線(xiàn)路的貫通運(yùn)行，滿(mǎn)足高海拔地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，研制高海拔雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組”），對(duì)提高路網(wǎng)效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、優(yōu)化電力與內(nèi)燃區(qū)段“最后一公里”的銜接，增強(qiáng)應(yīng)急保障能力等具有積極作用；對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)內(nèi)陸市場(chǎng)動(dòng)車(chē)組的全面覆蓋意義重大。

適用于高原環(huán)境的雙源制動(dòng)車(chē)組還屬于世界空白［1］，當(dāng)前世界上適用于高海拔鐵路的機(jī)車(chē)車(chē)輛主要在我國(guó)境內(nèi)，主要有NJ2型機(jī)車(chē)、高原HXN3型內(nèi)燃機(jī)車(chē)［2］、高原HXD1D型機(jī)車(chē)、高原HXD1C型機(jī)車(chē)、青藏高原客車(chē)、KD25T［3］青藏鐵路發(fā)電車(chē)等產(chǎn)品［4-5］，研究高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組需對(duì)既有高原機(jī)車(chē)車(chē)輛開(kāi)展系統(tǒng)性技術(shù)提升。

對(duì)高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組的關(guān)鍵技術(shù)特征、技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)梳理，研究了該型動(dòng)車(chē)組的技術(shù)路線(xiàn)；為實(shí)現(xiàn)內(nèi)電牽引的便捷轉(zhuǎn)換技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上著重對(duì)高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組的高原牽引能力、動(dòng)車(chē)組一體化設(shè)計(jì)及高原適應(yīng)性?xún)?yōu)化提升策略進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵技術(shù)思路

1.1 技術(shù)特征

結(jié)合動(dòng)車(chē)組在電氣化和非電氣化線(xiàn)路都能實(shí)現(xiàn)牽引運(yùn)用的需求，動(dòng)車(chē)組需同時(shí)具有電力牽引和內(nèi)燃牽引能力。為充分借鑒成熟可靠的技術(shù)，對(duì)動(dòng)力源進(jìn)行內(nèi)燃、電力分置式設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電力動(dòng)力車(chē)和內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)列車(chē)級(jí)互聯(lián)互通互控功能。

（1）內(nèi)燃、電力分置式設(shè)計(jì)

電力動(dòng)力車(chē)（6 軸）+8～12 輛拖車(chē)+內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)（雙節(jié)6 軸）的編組形式，編組形式如圖1 所示。

圖1 內(nèi)燃、電力分置式動(dòng)車(chē)組編組示意圖

依托CR200J 動(dòng)車(chē)組（鼓形）的技術(shù)平臺(tái)，兩端的動(dòng)力 車(chē)替換 成1 臺(tái)6 軸（C0-C0）動(dòng)力車(chē)（高 原HXD1D機(jī)車(chē)上一般性改進(jìn)）和1 臺(tái)雙節(jié)6 軸（A1AA1A）內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)（在FXN3內(nèi)燃機(jī)車(chē)上一般性改進(jìn)）。需對(duì)原有平臺(tái)進(jìn)行高海拔適應(yīng)性改進(jìn)，電力動(dòng)力車(chē)和內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)車(chē)體除了開(kāi)展鼓形化改進(jìn)，還應(yīng)充分開(kāi)展可靠性提升工作。

（2）列車(chē)級(jí)互聯(lián)互通互控

針對(duì)內(nèi)燃和電力2 種模式下電氣系統(tǒng)、通風(fēng)冷卻系統(tǒng)共用性問(wèn)題，進(jìn)行融合集成式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)力源系統(tǒng)兼容、內(nèi)電融合設(shè)計(jì)；雙源制動(dòng)力車(chē)需采用一套微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)既滿(mǎn)足電力模式下整車(chē)控制需求，同時(shí)滿(mǎn)足內(nèi)燃模式下整車(chē)控制需求，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組整列互聯(lián)互通互控。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

國(guó)內(nèi)動(dòng)車(chē)組采用內(nèi)燃、電力雙源動(dòng)力模式尚屬首次，存在以下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）內(nèi)燃、電力動(dòng)力的互聯(lián)互通互控。內(nèi)燃、電力動(dòng)力車(chē)的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均需具備內(nèi)燃、電力系統(tǒng)控制功能，操縱部件兼容內(nèi)燃、電力模式；司機(jī)顯示屏需同時(shí)顯示內(nèi)燃、電力動(dòng)力車(chē)信息，并提示牽引模式、主控端；既有電力機(jī)車(chē)司控手柄設(shè)速度、轉(zhuǎn)矩2 種模式，內(nèi)燃機(jī)車(chē)僅有轉(zhuǎn)矩模式，需在保證整列牽引、制動(dòng)一致性的前提下，對(duì)司控手柄采用兼容內(nèi)燃、電力模式的設(shè)計(jì)。

（2）列車(chē)供電電源系統(tǒng)。需滿(mǎn)足供氧和動(dòng)力車(chē)非主控時(shí)用電，同時(shí)考慮過(guò)分相控制、冗余方式；為保證旅客安全，需設(shè)置應(yīng)急供氧、應(yīng)急通風(fēng)功能，整列供氧聯(lián)網(wǎng)控制。

（3）電力動(dòng)力車(chē)牽引工況下的內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)保溫。為實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)具備保溫且短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)帶載的能力，需采用冷備（外部供電給柴油機(jī)保溫）和熱備（柴油機(jī)惰轉(zhuǎn)）兼?zhèn)浞桨浮闇p少噪音和節(jié)約燃油，優(yōu)先采用冷備方案，即采用電力動(dòng)力車(chē)列車(chē)供電給柴油機(jī)保溫。2 節(jié)內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)柴油機(jī)保溫負(fù)荷較大，電力動(dòng)力車(chē)列供模塊、列車(chē)供電干線(xiàn)和連接器需進(jìn)行擴(kuò)容，重新選型設(shè)計(jì)。當(dāng)柴油機(jī)水溫低于要求溫度或需轉(zhuǎn)非電化區(qū)段大功率牽引前，啟動(dòng)柴油機(jī)加溫。

（4）內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)柴油機(jī)組高海拔適應(yīng)性技術(shù)。高海拔地區(qū)空氣稀薄，柴油機(jī)進(jìn)氣量不足，導(dǎo)致空燃比降低，燃燒不良，產(chǎn)生排溫高、積碳重、黑煙、油耗大等問(wèn)題；高海拔環(huán)境需采用高壓比增壓器后，壓比上升會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)后的空氣溫度提高，需有效控制中冷后空氣溫度，優(yōu)化最佳排放和油耗；高海拔進(jìn)氣量下降造成爆發(fā)壓力降低，原控制系統(tǒng)設(shè)置的供油提前角稍顯不足；高海拔地區(qū)風(fēng)沙、溫差等因素對(duì)線(xiàn)束造成一定影響，需要針對(duì)性進(jìn)行改進(jìn)；此外高海拔地區(qū)的檢修和救援條件有限，需進(jìn)一步提升柴油機(jī)安保預(yù)警和檢修輔助能力。

（5）內(nèi)燃、電力動(dòng)力車(chē)及拖車(chē)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)。該雙源制動(dòng)車(chē)組在既有電力CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組一體化安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，融合內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)監(jiān)測(cè)項(xiàng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃、電力動(dòng)力車(chē)及拖車(chē)行車(chē)安全關(guān)鍵部件全覆蓋監(jiān)測(cè)，同時(shí)進(jìn)行狀態(tài)顯示、報(bào)警提示及診斷。

（6）高海拔地區(qū)的氣候、多隧道條件適應(yīng)技術(shù)。高海拔鐵路沿線(xiàn)氣候環(huán)境惡劣，高海拔缺氧、低溫低壓、強(qiáng)紫外線(xiàn)、大風(fēng)沙、雨雪和雷擊頻繁，全線(xiàn)多隧道且線(xiàn)路條件復(fù)雜。為適應(yīng)高海拔氣候和多隧道條件，需對(duì)動(dòng)車(chē)組的電氣絕緣和防雷擊、通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、供氧、車(chē)輛氣密性和壓力控制，以及應(yīng)急自救援等方面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)提升。

（7）動(dòng)車(chē)組大功率內(nèi)燃、電力集成技術(shù)在分置式的基礎(chǔ)上需對(duì)高海拔高速柴油機(jī)研究開(kāi)發(fā)、牽引系統(tǒng)共用、輕量化設(shè)計(jì)等方案進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、突破。

1.3 技術(shù)路線(xiàn)

針對(duì)高海拔雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組的運(yùn)用需求，在分析既有CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組產(chǎn)品平臺(tái)和試驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展內(nèi)燃機(jī)車(chē)柴油機(jī)增壓系統(tǒng)優(yōu)化控制、中冷器高原性能提升、柴油機(jī)控制系統(tǒng)性能提升技術(shù)，電力機(jī)車(chē)絕緣性能提升、司機(jī)室制氧系統(tǒng)優(yōu)化、安全可靠性提升技術(shù)，及內(nèi)電動(dòng)力互聯(lián)互通互控、一體化安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究；在此基礎(chǔ)上開(kāi)展?fàn)恳芰Ψ治觥⒎抡娣治龅?，進(jìn)而研制樣機(jī)并開(kāi)展試驗(yàn)驗(yàn)證工作，構(gòu)建滿(mǎn)足高海拔環(huán)境運(yùn)用需求的雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組產(chǎn)品平臺(tái)，高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組技術(shù)路線(xiàn)如圖2 所示。

圖2 高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組技術(shù)路線(xiàn)

2 高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

國(guó)外對(duì)雙源制機(jī)車(chē)的研究制造已有超過(guò)60 年歷史，近15 年也逐漸開(kāi)發(fā)制造了雙源制動(dòng)車(chē)組。其中，龐巴迪研制的雙源制動(dòng)車(chē)組B81500 和B82500 在法國(guó)運(yùn)營(yíng)，Talgo 與龐巴迪合作生產(chǎn)的S730 動(dòng)車(chē)組在西班牙運(yùn)營(yíng)?？紤]高海拔鐵路的運(yùn)用環(huán)境，我國(guó)高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組牽引輪周功率與國(guó)外雙源制動(dòng)車(chē)組存在明顯差異，對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1 雙源制動(dòng)車(chē)組主要技術(shù)參數(shù)

2.2 動(dòng)車(chē)組高海拔運(yùn)行能力

動(dòng)車(chē)組以?xún)?nèi)燃、電力模式運(yùn)行時(shí)起動(dòng)牽引力分別為490、420 kN，動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)牽引特性如圖3所示。動(dòng)車(chē)組0～40 km/h的平均加速度不小于0.3 m/s2；電力牽引模式160 km/h 運(yùn)行、內(nèi)燃牽引120 km/h 運(yùn)行的剩余加速度不小于0.05 m/s2；50%動(dòng)力失效時(shí)，可在12‰坡道啟動(dòng)并維持運(yùn)行，電力牽引模式下坡道平衡速度不低于83 km/h（新輪）；內(nèi)燃牽引模式下、列供不工作時(shí)坡道平衡速度不低于50 km/h（新輪）。

圖3 動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)牽引特性曲線(xiàn)（半磨耗輪）

2.3 動(dòng)車(chē)組高海拔適應(yīng)性?xún)?yōu)化提升

2.3.1 柴油機(jī)組關(guān)鍵子系統(tǒng)性能優(yōu)化

內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)采用12V265-B 型柴油機(jī)，針對(duì)增壓器、中冷器、控制系統(tǒng)、排氣波紋管等進(jìn)行高原適應(yīng)性改進(jìn)，在保持柴油機(jī)高海拔運(yùn)用性能的同時(shí)，提升可靠性、安全性、可維護(hù)性和可用性。柴油機(jī)系統(tǒng)如圖4 所示。

圖4 柴油機(jī)系統(tǒng)效果圖

（1）增壓器高海拔適應(yīng)性改進(jìn)

12V265-B 柴油機(jī)采用高海拔增壓器，并配備高壓比葉輪和可變噴嘴環(huán)（VTG）控制技術(shù)，提升柴油機(jī)運(yùn)用海拔跨度，最大程度增加空氣進(jìn)氣量，尤其能夠提升中間檔位進(jìn)氣壓比。針對(duì)高海拔環(huán)境調(diào)整VTG 控制程序，優(yōu)化增壓器預(yù)警保護(hù)策略。在中冷器靠近增壓器端增加增壓器風(fēng)冷管路安裝接口，為增壓器通風(fēng)冷卻提供風(fēng)源。考慮中冷器底部增加放水裝置，便于高寒時(shí)泄水檢查需求。中冷進(jìn)氣道加裝減振支架，并外包隔熱套。

（2）中冷器高海拔適應(yīng)性改進(jìn)

12V265-B 型柴油機(jī)基于原中冷器結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間擴(kuò)容，保持銅管片雙流程，增加內(nèi)部管片、通過(guò)截流方式提高壓力，降低流速，進(jìn)而更好地提升換熱效率。

（3）柴油機(jī)控制系統(tǒng)高海拔適應(yīng)性改進(jìn)

增加噴油正時(shí)隨環(huán)境變化智能調(diào)節(jié)的功能，通過(guò)對(duì)絕對(duì)進(jìn)氣壓力以及外部溫度的識(shí)別，自動(dòng)調(diào)整供油提前角和進(jìn)氣壓比，優(yōu)化燃燒。增加VTG 增壓器聯(lián)控功能，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、噴油的聯(lián)合調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)最佳空燃比，優(yōu)化燃燒。增強(qiáng)監(jiān)控、預(yù)警及保護(hù)能力、傳感器冗余設(shè)計(jì)。優(yōu)化機(jī)油、冷卻水溫度的保護(hù)；增加排氣溫度和中冷后空氣溫度的保護(hù)；加裝防爆閥裝置；預(yù)留金屬粒子報(bào)警功能。

（4）多隧道適應(yīng)性

為了降低動(dòng)力車(chē)隧道運(yùn)用時(shí)冷卻風(fēng)扇吸入的柴油機(jī)高溫排煙含量，盡量降低隧道內(nèi)柴油機(jī)高溫排煙對(duì)冷卻能力的影響，新車(chē)設(shè)計(jì)的冷卻風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口距離軌面高度盡量降低。

內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)在通過(guò)隧道時(shí)，本務(wù)機(jī)車(chē)受隧道影響較小，重聯(lián)機(jī)車(chē)由于吸入空氣中含有本務(wù)機(jī)車(chē)排出的尾氣，導(dǎo)致通風(fēng)冷卻能力存在一定影響。為了降低機(jī)車(chē)通過(guò)隧道時(shí)的影響，設(shè)置本務(wù)機(jī)車(chē)在隧道中不進(jìn)行功率修正，或進(jìn)行小范圍修正，重聯(lián)機(jī)車(chē)功率按要求進(jìn)行一定比例修正，保證機(jī)車(chē)通過(guò)隧道時(shí)冷卻通風(fēng)滿(mǎn)足使用需求。

2.3.2 高海拔乘坐舒適性改造

拖車(chē)采用25T 型青藏客車(chē)成熟的供氧系統(tǒng)部件，同時(shí)增大蓄電池容量和增設(shè)不間斷電源，適應(yīng)分相區(qū)斷電并具備90 min 應(yīng)急供氧功能（接觸網(wǎng)斷電），制氧空壓機(jī)在過(guò)分相前提前卸載、降低功率，拖車(chē)可通過(guò)蓄電池組實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)負(fù)載過(guò)分相區(qū)不間斷供電，應(yīng)急供電原理如圖5 所示；司機(jī)室采用變壓吸附法供氧、風(fēng)源冗余的方案。

圖5 應(yīng)急供電原理圖

動(dòng)車(chē)組增設(shè)壓力波保護(hù)功能，適應(yīng)多隧道條件。采用主動(dòng)、被動(dòng)壓力波保護(hù)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組壓力波保護(hù)功能，降低過(guò)隧道壓力變化對(duì)旅客的影響。

2.3.3 電氣絕緣性能提升

為適應(yīng)低氣壓、雷暴環(huán)境，采用高原HXD1D型電力機(jī)車(chē)、25T 型青藏客車(chē)、FXN3機(jī)車(chē)成熟的技術(shù)，按照4 000 m 海拔設(shè)計(jì)，提升高壓、牽引、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其他用電設(shè)備的絕緣、介電強(qiáng)度及防雷性能。

2.3.4 防紫外線(xiàn)性能提升

采用高原HXD1D型電力機(jī)車(chē)、25T 型青藏客車(chē)、FXN3機(jī)車(chē)成熟技術(shù)，對(duì)外部油漆、車(chē)端風(fēng)擋、操縱臺(tái)及車(chē)外非金屬部件進(jìn)行防紫外線(xiàn)、抗老化性能提升；動(dòng)車(chē)組全列采用防紫外線(xiàn)前窗、側(cè)窗玻璃。

2.3.5 氣密性能提升

在CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組、25T 型青藏客車(chē)氣密性方案基礎(chǔ)上，車(chē)體采用氣密性焊接，外部焊縫滿(mǎn)焊密封，地板不設(shè)排水孔，冷凝水集中排放，提高車(chē)體密封性能。

2.3.6 環(huán)保性能提升

適應(yīng)高海拔運(yùn)用的環(huán)保需求，動(dòng)力車(chē)輪緣潤(rùn)滑脂采用環(huán)保脂；拖車(chē)采用25T 型青藏客車(chē)污水收集方案，在污物箱上集成或設(shè)置污水收集功能，集中收集，定點(diǎn)排放。

2.4 動(dòng)車(chē)組雙源一體化設(shè)計(jì)

（1）互聯(lián)互通互控

動(dòng)車(chē)組控制網(wǎng)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)采用一體化設(shè)計(jì)。動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)中央控制系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的控制、監(jiān)視與診斷任務(wù)，匯總各子拖車(chē)的控制、診斷及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由車(chē)輛電氣監(jiān)控系統(tǒng)、行車(chē)安全監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)拖車(chē)信息交換接口組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?dòng)車(chē)組整列網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D6 所示。

圖6 動(dòng)車(chē)組整列網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

司機(jī)室操縱臺(tái)及其他設(shè)備布置與CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組簡(jiǎn)統(tǒng)，操縱臺(tái)增加柴油機(jī)起停機(jī)按鈕、勵(lì)磁按鈕、模式轉(zhuǎn)換按鈕，實(shí)現(xiàn)同一操縱臺(tái)既可操縱電力動(dòng)力車(chē)，也可以操縱內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)。

動(dòng)車(chē)組依托既有動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組互聯(lián)互通技術(shù)平臺(tái)與標(biāo)準(zhǔn)體系，形成動(dòng)車(chē)組內(nèi)電動(dòng)力模式選擇控制策略、內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)柴油機(jī)重聯(lián)起?？刂撇呗?、內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)勵(lì)磁控制策略、內(nèi)燃動(dòng)力模式下?lián)Q端控制策略、遠(yuǎn)程牽引力控制策略、蓄電池欠壓保護(hù)控制策略等，進(jìn)而適應(yīng)高原環(huán)境下內(nèi)燃、電力雙源制動(dòng)車(chē)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）車(chē)體外觀(guān)一體化

整列車(chē)外觀(guān)采用一體化設(shè)計(jì)，頭型在CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組頭型的基礎(chǔ)上［6］，進(jìn)行適應(yīng)性修正，司機(jī)室頭型如圖7 所示。電力動(dòng)力車(chē)在高原HXD1D機(jī)車(chē)的基礎(chǔ)上側(cè)頂部及后部增加導(dǎo)流罩，內(nèi)燃車(chē)后部增加導(dǎo)流罩，實(shí)現(xiàn)與拖車(chē)的平滑過(guò)渡。對(duì)整列車(chē)的外觀(guān)色彩方案及內(nèi)裝方案進(jìn)行提升；動(dòng)力車(chē)各類(lèi)底漆、膩?zhàn)?、中涂漆及面漆均與拖車(chē)簡(jiǎn)統(tǒng)，保證動(dòng)車(chē)組涂裝一體化設(shè)計(jì)。動(dòng)車(chē)組截面采用CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組截面［7］，電力動(dòng)力車(chē)、拖車(chē)、內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)車(chē)體斷面一致。

圖7 司機(jī)室頭型示意圖

電力動(dòng)力車(chē)、內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)尾部均采用在青藏客車(chē)上有成熟運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的密接式車(chē)鉤，鉤頭連掛面增加密封條，對(duì)連掛后兩車(chē)鉤連掛面進(jìn)行密封；外風(fēng)擋采用CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組外風(fēng)擋結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)耐風(fēng)沙、耐紫外線(xiàn)能力；內(nèi)風(fēng)擋采用CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組的風(fēng)擋結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行高原適應(yīng)性?xún)?yōu)化，增加風(fēng)擋的耐紫外線(xiàn)、耐低溫、耐老化能力；電氣接口、機(jī)械接口均與拖車(chē)簡(jiǎn)統(tǒng)。

（3）動(dòng)車(chē)組制動(dòng)同步性

動(dòng)車(chē)組采用與既有CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組相同的電空制動(dòng)機(jī)，提升全列制動(dòng)同步性。設(shè)置全列停放制動(dòng)控制貫穿線(xiàn)與停放制動(dòng)安全環(huán)，具備全列停放制動(dòng)電控功能、狀態(tài)檢測(cè)與顯示功能及相關(guān)保護(hù)邏輯，簡(jiǎn)化了車(chē)輛停放制動(dòng)相關(guān)操作、提高了動(dòng)車(chē)組停放制動(dòng)可靠性。

動(dòng)力車(chē)能根據(jù)列車(chē)管減壓量，在空電聯(lián)合功能可用或不可用時(shí)分別實(shí)施電制動(dòng)作用或空氣制動(dòng)作用，且動(dòng)力車(chē)的2 種制動(dòng)作用的大小、快慢相互匹配，與車(chē)輛的空氣制動(dòng)作用相匹配，減小全列制動(dòng)施加和緩解時(shí)的全列沖動(dòng)。

（4）制氧/供氧一體化

動(dòng)車(chē)組采用一體化制氧設(shè)計(jì)，動(dòng)力車(chē)司機(jī)室供氧系統(tǒng)采用變壓吸附法供氧、風(fēng)源冗余的方案，正常情況由拖車(chē)給動(dòng)力車(chē)制氧系統(tǒng)提供壓縮空氣，動(dòng)力車(chē)司機(jī)室通過(guò)制氧機(jī)彌散式供氧，動(dòng)力車(chē)制氧系統(tǒng)工作原理如圖8 所示。拖車(chē)不能提供壓縮空氣時(shí)，由動(dòng)力車(chē)制氧系統(tǒng)自備壓縮機(jī)提供壓縮空氣，進(jìn)行分布式供氧。

圖8 動(dòng)力車(chē)制氧系統(tǒng)工作原理示意圖

拖車(chē)采用彌散和分布式相結(jié)合的供氧方式，制氧機(jī)裝置采用膜分離制氧原理進(jìn)行制氧，彌散式供氧與空調(diào)送風(fēng)混合后提高車(chē)內(nèi)空氣中氧的濃度，客室側(cè)墻或座椅下方等與乘客鄰近的位置設(shè)置分布式供氧快接接頭。動(dòng)車(chē)組每輛拖車(chē)設(shè)2 臺(tái)空壓機(jī)和1 個(gè)280 L的儲(chǔ)氣罐。

（5）壓力波保護(hù)一體化

為適應(yīng)高海拔線(xiàn)路連續(xù)多隧道的線(xiàn)路條件，提升乘坐舒適性，動(dòng)車(chē)組增加壓力波保護(hù)功能，壓力波控制采用主動(dòng)式壓力波保護(hù)和被動(dòng)式壓力波保護(hù)相結(jié)合的方式。電力動(dòng)力車(chē)及內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)設(shè)置壓力波控制裝置，采集車(chē)內(nèi)和車(chē)外氣壓，根據(jù)壓差將壓力波保護(hù)信號(hào)通過(guò)繼電器干觸點(diǎn)的形式給到車(chē)輛控制系統(tǒng)。動(dòng)車(chē)組車(chē)輛控制系統(tǒng)綜合壓力波控制裝置的壓力波保護(hù)信號(hào)和線(xiàn)路信號(hào)系統(tǒng)的隧道信號(hào)，向全列空調(diào)系統(tǒng)（動(dòng)力車(chē)空調(diào)、拖車(chē)空調(diào)及廢排）發(fā)出壓力波保護(hù)硬線(xiàn)信號(hào)。壓力波保護(hù)控制邏輯如圖9 所示。

圖9 壓力波保護(hù)控制邏輯

圖10 DC 600 V 列車(chē)供電貫通示意圖

（6）列車(chē)供電一體化

電力動(dòng)力車(chē)和內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)列車(chē)供電系統(tǒng)沿用高原HXD1D機(jī)車(chē)和FXN3機(jī)車(chē)產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整；電力動(dòng)力車(chē)或內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)列供進(jìn)行獨(dú)立供電設(shè)計(jì)，一定程度上保障了供電的安全性。拖車(chē)沿用既有CR200J（鼓形）動(dòng)車(chē)組DC 600 V 電路配置，新增制氧設(shè)備進(jìn)行高原技術(shù)提升。

3 結(jié)論

文中結(jié)合我國(guó)高海拔鐵路的惡劣環(huán)境，詳細(xì)歸納了高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組的內(nèi)燃/電力分置式技術(shù)特征、內(nèi)電融合技術(shù)特征、該型動(dòng)車(chē)組技術(shù)難點(diǎn)，明確了高海拔雙源制動(dòng)車(chē)組的牽引能力，并在此基礎(chǔ)上對(duì)動(dòng)車(chē)組一體化設(shè)計(jì)及高海拔適應(yīng)性?xún)?yōu)化提升策略進(jìn)行探討，得出以下結(jié)論：

（1）該型動(dòng)車(chē)組0～40 km/h的平均加速度不小于0.3 m/s2；電力牽引模式160 km/h、內(nèi)燃牽引模式120 km/h 運(yùn)行時(shí)的剩余加速度不小于0.05m/s2。

（2）內(nèi)燃動(dòng)力車(chē)采用12V265-B 高原增壓器、高原中冷器，并優(yōu)化了柴油機(jī)控制策略，進(jìn)而適應(yīng)高海拔環(huán)境。拖車(chē)增大蓄電池容量和增設(shè)不間斷電源，適應(yīng)分相區(qū)斷電并具備90 min 應(yīng)急供氧功能。動(dòng)車(chē)組增設(shè)壓力波保護(hù)功能，進(jìn)而保證多隧道條件下旅客舒適性。

（3）按照4 000 m 海拔條件設(shè)計(jì)動(dòng)車(chē)組電氣絕緣、防紫外線(xiàn)、氣密性及環(huán)保性能。

（4）動(dòng)車(chē)組控制網(wǎng)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)需采用一體化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通互控的功能；車(chē)體外觀(guān)、制動(dòng)性能、制氧/供氧、壓力波保護(hù)及列車(chē)供電均需實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)。