2019好设计银奖案例——CJ6型城际动车组

奖项：银奖

设计、制造单位：中车株洲电力机车有限公司

一、案例背景

CJ6型城际动车组（见图1）突破了牵引动力系统集成、多网融合、轻量化等关键技术，攻克了短编组重联自动过分相的技术难题，利用模块化、集成化、单元化设计，打破了动力分散型动车组固定编组模式。CJ6型城际动车组对设备、功能和结构进行重新设计和定义，设计出适合城际铁路运输、可重联运行的四编组城际动车组平台。

图1 CJ6型城际动车组

该项目可适用客运专线和城际间支线运行，承担城市群区域内客流潮汐变化的运输需求。动车组可根据载客量实现分时段编组，最高载客量约是同编组高铁的3.5倍，在客流少的时段运行“四节短编”、在客流大的上下班高峰期“两列重联为八节编组”。 集成度高的1拖2自主化架控牵引系统，牵引系统集成度高，可靠性好，减少了部件数量、降低了车辆重量和能耗。动车组客室侧门采用等间距设计，重联后可使客室侧门等间距布置，满足站台屏蔽门设置要求，既可适于开放式站台，又可适用于有屏蔽门的站台。

CJ6型城际动车组的制动系统采用自主化架控直通式，响应快、纵向冲击小，满足城际动车组快起快停、乘客舒适度高的运用需求；转向架悬挂参数匹配合理，高速稳定性好、轮轨动作用力低，能够满足线路300km/h速度的安全平稳运行要求；车体采用全焊接筒状整体承载结构，满足纵向压缩1500kN、拉伸1000kN的高强度要求，并能满足城际大载客量运营需求。

二、设计创新点

（一）可重联运行的四编组城际动车组

CJ6型城际动车组突破技术瓶颈，是国内首创可重联运行的四编组城际动车组。该车型可根据客流量的需要随时进行灵活编组，既可小编组独立运用，也可两编组重联大载客量运用。CJ6型城际动车组满足城际客流潮汐规律运输特点，同时具有大载客量、快起快停及快速乘降等优越性能，输送能力达2万人每小时，提升了运营效率，降低了检修维护成本。

（二）短编组重联自动过分相技术

CJ6型城际动车组在短编组列车重联运行过分相时，可实现网络自动控制主断受电弓，无需司机手动升降受电弓和操作合断开关。该动车组在重联运行过分相时，网络自动控制只升单弓，解决了短编组重联过分相的难题。

（三）开创性的高智能智慧列车设计

CJ6型城际动车组设置车载智能管理中心（见图2），应用自感知技术、算法和智能模型对车辆状态进行预测、诊断、监控和管理，是国内首个实现预测性维护、远程诊断、全生命周期管理的动车组。

图2 CJ6型城际动车组驾驶室

（四）高舒适度的乘客体验设计

CJ6型城际动车组针对密封性和减振降噪等方面进行设计，在开闭机构、设备舱、外风挡设计压力波保护装置，实现比肩高铁的气密性指标以及“静音”和“舒适”的乘车环境；采用气动性能好的流线型车头造型、外观造型大气美观；动车组每个车门、车厢两端、中间顶部均配有列车信息显示系统（见图3），设有无障碍卫生间，以及基于人体工程学设计的乘客座椅；动车组贯通道处将座椅设成纵排以便乘客通过（见图4），并在此处顶部设置矩形扶手杆，为乘客提供高舒适度的乘坐体验。

图3  客室内部效果图

图4  乘客座椅效果图

（五）新材料、新工艺实现车体轻量化

CJ6型城际动车组车体断面设计成变截面的大型中空型材结构，采用以碳纤维、复合材料、镁铝合金为代表的新材料和以无阻抗的牵引变流技术为代表的新技术，加上合理的设备集成和布置，将车辆的轻量化做到了极致（8人/m2轴重≤17t）。

（六）先进设计手段和设计工具

在设计过程中，中车株洲电力机车有限公司采用先进CAD/CAE技术辅助设计、分析、评估及验证；运用Ansys进行列车强度计算；运用Fluent进行流体分析确定空气动力学、室内空气舒适度等；利用新建成的虚拟现实实验室进行VR仿真评审和验证，提升产品设计、仿真计算、设计评审、试验验证等各个环节的效率。先进设计手段和设计工具的应用实现用户需求的精确分析及响应，以及工程合理化的提前评估，提升设计质量，降低产品研制成本，缩短产品研发周期，提升客户认同度。

三、效果与应用

CJ6型动车组被国家发改委列入国家战略新兴产业示范工程，并通过中国铁路总公司“60万公里”运营考核，获得中国铁路总公司批准的型号和制造许可。该项目具有完全自主知识产权，目前已申请专利近50项（含发明专利18项），获得“中国创新设计红星奖”、“装备中国创新设计大赛金奖”等专业奖项。

四、创新设计思想

随着社会经济和科技的进步，快速便捷的交通工具蓬勃发展。高铁、动车组已成为了人们出行最常用的方式。其中，高铁和动车组编组大（8节或16节），特点是起停比普通列车快，适用于较长距离的客流运输；然而，大编组的的动车组不适用城市群间的距离短、停靠站多，客流呈潮汐规律的线路。

CJ6城际动车组有效地解决了此问题，具有快停快起、编组灵活等特点。CJ6城际动车组4节短编组、起停快，便于公交化运营；又能自动连挂为8节编组或16节编组，解决早晚客流高峰期的客流运输的问题；同时兼具载客量大的特点，同等编组情况下的载客量是普通高铁的3.5倍；内饰温馨舒适，宽敞洁净。