浅谈我对CR450项目的一些看法

浅谈我对CR450项目的一些看法

一、我的观点

鉴于:

1.2024年只剩下最后的4个月了;

2.相关新闻报道非常雄心壮志、豪言壮语地宣布：CR450系列的原型车将在2024年年内下线，然后基本上就是奔赴型式试验与运营考核;

3.近几年锅贴集团以及其他相关单位表现出的种种高阻特征，包括但不限于搞唯速度指标主义/伪速度指标主义、纵容变相降标低限速(尽人皆知)、局部提速作弊(局部350km/h“示范运营”)、低技术速度运营(对于郑万高铁、贵广铁路)，以及CR400智能型系列疑似由永磁同步牵引系统降标为与CR400传统型系列相同的异步牵引系统(根据2018年的相关新闻报道);

我就在这个节骨眼上大胆预测一下CR450项目的命运，到时候诸位可以通过查阅相关论文等方式看看会不会不幸而言中:

诚然，就硬性目标设计指标而言，如400km/h条件下平直道单位距离能耗≤22kWh/km(可能单指牵引能耗，不包括空调等辅助设备的能耗)、(通过线性涡流制动器实现)初速度400km/h紧急制动距离6 500 m = 6.5 km(可能是平直道紧急制动距离，长达下坡就未必能实现了)，CR450项目确实做到了“高标准、不懈怠”；但是，如果其在某些相对软性但关键的设计、运营、维护、管理层面的方法论上出现失误，如固守传统固定编组+专型专研的老旧思维、拒斥通过可变编组模块化彻底实现(同代产品内的)零件标准化、通用化、统型化与规模经济，那将是运营管理策略层面的重大决策失误——既不利于降本增效，也不利于冲高试验，并将在未来给(目前为止暂时缺乏需求的)欧洲老牌主机厂们留下反超的机会——这也是我的一贯观点。

二、我的理由

我做出这一判断的理由如下:

1.首先，传统固定编组+专型专研的老旧思维必然意味着无法彻底实现哪怕是同代产品内的零件标准化、通用化、统型化与规模经济——其必将导致不同速度等级的列车缺乏足够的维护通用性；同时，若低速型号(如CR300系列)类似新干线那帮日系车——每8节车厢包括4个小容量牵引变流器和16个小功率牵引电机，则也不利于减少低速型号的牵引/电气设备维护成本、实现降本增效——搞不好在节省维护成本和性能两方面都不如搞个符合“高速动分动集化”趋势的、基于CR400系列技术体系的、每8节车厢包括3个大容量牵引变流器和12个大功率(额定功率625~650 kW)牵引电机的3动5拖“标动版CRH2C一阶段”——运营最高限速330km/h(少许放宽平直道最小剩余加速度规定)，且总装机功率、总轮周功率更大、爬坡性能强——相同坡度对应的坡道均衡速度更大；由此可见：固定编组+专型专研的老旧思维，是一种效费比差的思路。

2.其次，传统固定编组+专型专研的老旧思维必然意味着后续新造的运营最高限速350km/h及以下(暂且只考虑中式速度等级取值)的高速列车多半不会作为CR450系列的子型号出现，进而无法享受到轻量化、升力翼等措施带来的轮轨间作用力的减少，也就是无法减少高速运行对钢轨、车轮踏面的破坏作用，从而也无法减少钢轨、车轮踏面的维护成本、实现降本增效；同时，对于暂无运营最高限速大于350km/h需求的特定交路，采用400km/h满血版执行这些交路势必意味着更多的牵引/电气设备及其维护成本，也不利于降本增效。

3.第三，传统固定编组+专型专研的老旧思维也必然意味着后续新造的运营最高限速350km/h及以下的高速列车无法享受到CR450系列的极致减阻带来的节能，进而可能产生额外的电费/运营成本，也不利于降本增效。

4.如果CR450系列不但固守传统固定编组老旧思维、而且采用类似CR400系列的=Tc-(M-Tp(tf)-M)-(M-Tp(tf)-M)-Tc=牵引设备布局(tf为牵引变压器)，其冲高试验性能也将受到极大的限制(哪怕算上电机超频)：因为缺乏预留的牵引设备安装位置、接口，两节不参与任何动力单元的驾驶室头车将成为沉重的、无法避免的死重；即便考虑类似CRH380B-6402L(现CRH380BL-3502)、CR400BF-J-0001的用专业工具拆半永久牵引杆、强行魔改，其可能也要用14节编组、=Tc-(M-Tp(tf)-M)-(M-Tp(tf)-M)-(M-Tp(tf)-M)-(M-Tp(tf)-M)-Tc=布局才能勉强达到 同等性能的可变编组模块化动力分散式平台用9节及以下编组、=(Mc+Tp(tf)+M) + (M+Tp(tf)+M) + (M+Tp(tf)+Mc)=等牵引设备布局就能达到的冲高试验速度——因为有大量的功率不得不被用于抵消驾驶室头车和额外的牵引变压器拖车带来的额外的质量(mass)。

三、如果CR450系列是可变编组模块化动力分散式平台，其小动拖比低速子型号大致会拥有怎样的性能?

基于以下假设，我对不同动拖比、总功率的8节编组的情况进行了粗略的平直道剩余加速度估算:

1.阻力单位为kN的8节编组总基本阻力公式：2 + 0.0112*v + 0.00038*v^2，速度单位为km/h；假设常数项(机械摩擦力)为2 kN，和CR400BF基本型相同，一次性(动量损失)系数为0.0112，和CR400BF-C/Z/GZ(推测)相同(详见长春轨道客车关于“400km/h跨国互联互通高速动车组”项目的期刊论文《动车组运营速度由350 km/h提升至400 km/h可行性研究》)，而二次项(空气阻力)系数则来自我之前的估算。

考虑牵引/电气设备的效率提升，实际执行中可少许放宽对总基本阻力的要求，因此CR450系列最终的平直道剩余加速度多半与我的估算结果不同——我的估算仅供参考。

2.齿轮传动效率：取97.5%，用于计算总轮周功率。

3.单个牵引电机的额定功率：取750 kW，来自之前的相关新闻报道《CR450动车组样车年内下线 牵引系统首次适配永磁电机》。

https://m.yoojia.com/article/9514648502613996158.html?_swebfr=220011

(评论：不客气地讲，如果该新闻报道属实，那么CR450系列在牵引电机的额定功率上相比“400km/h跨国互联互通高速动车组”项目是实实在在地退步了：“400km/h跨国互联互通高速动车组”项目有YJ312A及其改进型这类额定功率高达800~815 kW的永磁同步牵引电机，符合“高速动分动集化”的趋势；如果相关可变编组模块化动力分散式平台能够像西门子Velaro Novo一样，允许在动力车厢安装1个动力转向架(含有2个牵引电机及其齿轮箱)和1个拖车转向架，则14个额定功率800~815 kW的牵引电机就能实现大约11 000 kW的总轮周功率，能通过减少2个牵引电机减免维护成本、实现降本增效。)

4. 8节编组定员总质量：取466吨，来自之前的相关新闻报道《世界最快高铁要来了!时速从350公里提升至400公里，意味着什么?》；本次计算暂不考虑小动拖比低速子型号减少牵引/电气设备、增加拖车转向架(含有更多制动盘)对总质量的影响。

“‘体重’方面，CR450使用镁合金、碳纤维等新材料，满载旅客时的‘体重’从500多吨下降到460多吨。”

https://mp.weixin.qq.com/s/uUo4xv8Z7-vSZ_dpiZaGag

5.回转质量系数：根据期刊论文《回转质量系数对高速列车牵引电算的影响》，取最困难情况0.11。

6.平直道最小剩余加速度规定：少许放宽，取(Vmax -10) km/h时  ≥ 0.047 m s^-2。

计算结果如下:

1. 4动4拖、16个牵引电机，总轮周功率11 700 kW，可实现运营最高限速430km/h、小纵坡条件下近似持续达速420km/h。

2. 3.5动4.5拖、14个牵引电机，总轮周功率10 238 kW，可实现运营最高限速410km/h、小纵坡条件下近似持续达速400km/h，可通过减少2个牵引电机减免维护成本、实现降本增效。

3. 3动5拖、12个牵引电机，总轮周功率8 775 kW(类似CRH3C)，可实现运营最高限速380km/h、小纵坡条件下近似持续达速370km/h，可通过减少4个牵引电机、1个牵引变流器减免维护成本、实现降本增效，并可取代CR400系列——只要牵引电机的启动转矩≥ 4.1 kN*m(类似庞巴迪Frecciarossa 1000、西门子Velaro Novo)，就能保证足够大的启动牵引力和较好的加速性能。

4. 2.5动5.5拖、10个牵引电机，总轮周功率7 313 kW(类似于电机超频状态下的CRH2C一阶段)，可实现运营最高限速350km/h、小纵坡条件下近似持续达速340km/h，可通过减少6个牵引电机、1个牵引变流器减免维护成本、实现降本增效，并可取代CR400系列、CRH380系列和CRH2C二阶段——只要牵引电机的启动转矩≥ 4.1 kN*m，就能保证足够大的启动牵引力和较好的加速性能。

5. 2动6拖、8个牵引电机(准动集)，总轮周功率5 850 kW，可实现运营最高限速320km/h、小纵坡条件下近似持续达速310km/h，可通过减少8个牵引电机、2个牵引变流器减免维护成本、实现降本增效，并可取代CR300系列等专型专研的250km/h型号和CRH2C一阶段——只要牵引电机的启动转矩≥ 4.1 kN*m，就能保证足够大的启动牵引力和较好的加速性能。

四、研究小结

由此，该估算证明了我的一贯观点:

1. CR450系列应该摈弃不利于维护通用性和降本增效的传统固定编组+专型专研的老旧思维，并刻意设计成基于大容量牵引变压器(预计容量约7 000~7 500 kVA,每个可给2个大容量牵引变流器、8个大功率牵引电机供电)的可变编组模块化动力分散式高速列车平台(最小动力单元包括2节车厢——一节牵引变压器拖车和一节动力车厢,并具备足够大的牵引电机启动转矩)，以避免重蹈CR400系列和CR300系列的零件统型化、通用化失败的覆辙，在技术迭代后真正实现不同速度等级之间的 零件的高度标准化、通用化、统型化与规模经济，并使后续生产的低速(子)型号也能享受到极致减阻、轻量化等技术进步带来的降本增效好处。

2.如果CR450系列仍然固守传统固定编组+专型专研的老旧思维、拒斥通过可变编组模块化彻底实现(同代产品内的)零件标准化、通用化、统型化与规模经济，那将是运营管理策略层面的重大决策失误——既不利于降本增效，也不利于冲高试验，并将在未来给(目前为止暂时缺乏需求的)欧洲老牌主机厂们留下反超的机会。

(完)