高铁前瞻性研究突破在何处

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500公里动车组风阻制动板安装于列车的顶部,列车正常运行时,制动板收拢于车体内;列车制动时,风阻制动板打开,垂直于车体顶部。
更高速度试验列车日前于青岛亮相,引来众多关注。近日,经济导报记者赴青岛城阳区中国南车四方车辆股份有限公司,亲眼目睹了这列被外界称为时速可达500公里的超高速列车。车头形如“宝剑”,车尾酷似“火箭”,质感流畅的外观下,蕴含了中国高速列车的最新科研技术。
四方股份公司副总工程师梁建英称,该列车试验速度将超越我国目前所有的动车组列车速度。导报记者了解到,该车并不用于商业运营,下一步将在高速列车国家工程实验室做全面台架试验。
“剑”与“火箭”的头尾组合
导报记者在四方股份公司厂区内看到,这列试验车车身呈灰色,中间有黑色的条纹及“CRH”的标志。车头造型犹如宝剑出鞘,锋芒毕现;而车尾的造型沿袭了CRH380A的“火箭”造型。
列车共有6节车厢组,全部为动力车。1车厢和2车厢内布满实验设备和仪器,上面标注着“空气动力学实验”、“引网关系实验”、“制动性能实验”等字样;3车厢内为综合系统,所有测试数据和信息都在此汇集和评估;4车厢和5车厢为坐席,类似于现在的CRH380A 列车一等座车厢;第六节车厢则是“火箭”型车尾。
据中国南车首席技术专家丁叁叁介绍,该试验列车头型技术方案通过大量的概念设计、数值仿真分析、风洞试验,优化出“剑”、“火箭”的头尾组合,实现了头车降低阻力,尾车升力接近于零的最优技术匹配。头车的设计灵感来源于中国古代的兵器“剑”,突出尖楔形结构。
导报记者注意到,该列车牵引系统为全新开发的大功率牵引系统,牵引总功率可达到2.28万千瓦。比此前创出世界铁路运营试验最高时速纪录的CRH380AL型动车,牵引总功率还要大。配备如此超级马力,该列车的运行速度究竟能有多快?
“该列车还没有上线试验,所以很难说具体时速究竟是多少。”在运行速度上,相关人员并没有给导报记者明确的回答。业内人士分析,从中国近两年自主创新高速列车的研发轨迹来看,该试验列车会再次刷新世界纪录,该列车运行试验时速,将会远远超出500公里。
流动试验台
“500公里时速,你敢坐吗?”最高速试验列车的建成,引发了各论坛的热议。
“该车并非运营车,不会用于商业用途,相当于一个流动的试验台。”面对高速运行的安全性,四方股份的工作人员向导报记者解释。
事实上,按照当前的条件,列车时速超过400公里之后,列车的能耗和对环境的破坏将大大增加,不可能实现商业营运。“通过对高速列车进行试验,能够指导时速400公里以下高速铁路的运行 。” 据该工作人员介绍,该试验列车以CRH380A 创新成果为基础,以更高速条件下安全、可靠运行为首要目标,其主要用途在于为进一步巩固现有商业运营高速列车的安全性、可靠性提供试验研究平台,为中国高速列车的发展提供前瞻性的研究。
据介绍,该列车转向架通过系统参数循环优化匹配,成功解决了随速度的提升多系统更加复杂的耦合关系,具有高速、平稳、可靠、轻量化等特点。新增加的风阻制动板作为辅助制动装置,使得列车的制动效果更加理想。据了解,风阻制动板安装于列车的顶部,列车正常运行时,制动板收拢于车体内;列车制动时,风阻制动板打开,垂直于车体顶部。高速试验列车同样也是“新技术、新材料、新产品的工程化应用试验平台”。导报记者获悉,以太环网控制、风阻制动等新技术,碳纤维、镁合金、新型纳米隔音等新材料在该试验列车上得以成功应用。如碳纤维复合材料的使用,不仅能使车体成功减轻自重,同时也能为它塑造出独特的外观。而新型纳米隔音材料的使用,则能尽可能降低风噪和机械噪音,确保车厢内的安静舒适。
据了解,该车的建成标志着我国高速列车前瞻性研究取得了阶段性重大成果,对于完善中国高速列车技术体系,使我国在高速铁路领域拥有更大话语权,推动世界高速列车技术的发展有着重要的意义。安全性是高速列车技术发展的决定性指标。此次试验通过探索更高速度条件下高速列车的运行稳定性、结构强度、车- 线-网匹配关系等安全保障系统,进一步提高安全冗余;在更宽的速度范围内进行高速列车前瞻性基础问题的研究,以更好地指导商业运营列车的工程实践和工程运用。
关键技术实现自主化
更高速度试验列车按照科学严谨的研发流程层层推进,历经大量的数据分析、仿真计算、方案比选和零部件试验、系统试验以及系统间匹配试验。围绕提升临界速度、牵引能力,降低阻力等,高速试验列车对系统集成、头型、车体、转向架、牵引、制动等系统进行了全面创新,列车的关键技术在中国南车实现了自主化和产业化。
“这是中国南车全面自主创新,采用国际通行技术标准体系的尖端产品,它的建成,不仅建立了中国更高速度高速动车组的全新技术平台,而且为实施高速动车组‘走出去’奠定了坚实的基础。”中国南车首席技术专家马云双说。
据梁建英介绍,试验列车的成功建成得益于中国南车在高速动车组研发上的整体布局以及中科院力学所、铁科院、西南交通大学、北京交通大学、同济大学等的通力协作。
据了解,该试验列车下一步将在高速列车国家工程实验室做全面台架试验,进行动力学、牵引、网络等试验。“特别是要进行超高速条件下的滚动试验,充分验证系统的安全性、可靠性及各项性能指标。有些项目会在该实验室进行千万次的运行试验。”上述四方股份工作人员向导报记者介绍说。
在此之后,高速列车将择机上线试验,并将作为高速综合检测列车长期使用,成为中国高速列车前瞻性技术研究的移动试验平台。在更高速运行条件下进行轨道、接触网、轮轨动力学、车辆动态响应、转向架载荷等实时检测,为高速铁路运营的安全性、平稳性、舒适性提供可靠保障。