12月29日拍攝的CR450AF動(dòng)車組樣車。 新華社
12月29日，北京，國家鐵道試驗(yàn)中心。
環(huán)形試驗(yàn)軌道上，兩列時(shí)速400公里的CR450動(dòng)車組列車首次亮相，標(biāo)志著由國鐵集團(tuán)牽頭實(shí)施的CR450科技創(chuàng)新工程取得重大突破。
高鐵，我國自主創(chuàng)新的成功范例，再一次實(shí)現(xiàn)新跨越，書寫更快的“中國速度”。
據(jù)國鐵集團(tuán)科技和信息化部裝備技術(shù)處處長(zhǎng)李永恒介紹，CR450科技創(chuàng)新工程主要包括CR450動(dòng)車組和時(shí)速400公里高鐵線路、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)創(chuàng)新。CR450動(dòng)車組的研制是在2017年下線的復(fù)興號(hào)中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組CR400的基礎(chǔ)上又一次技術(shù)突破，列車運(yùn)行時(shí)速從350公里提升到400公里。
提速50公里，意味著什么？
“CR450動(dòng)車組最大的創(chuàng)新突破，就是列車以時(shí)速400公里運(yùn)行時(shí)，噪聲、制動(dòng)距離、能耗等指標(biāo)與既有復(fù)興號(hào)時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)相當(dāng)。”CR450動(dòng)車組技術(shù)牽頭單位、鐵科院集團(tuán)公司首席研究員趙紅衛(wèi)說。
一句話概括，就是“五個(gè)更”——“更高速、更安全、更節(jié)能、更舒適、更智能”。
更高速——
試驗(yàn)時(shí)速450公里，運(yùn)營時(shí)速400公里。
動(dòng)力更強(qiáng)：CR450動(dòng)車組首創(chuàng)采用永磁牽引電機(jī)，轉(zhuǎn)換效率較CR400異步牽引電機(jī)提升3%以上。
阻力更小：高鐵運(yùn)行中，氣動(dòng)阻力隨速度二次方增長(zhǎng)，提速至?xí)r速400公里，阻力將增加30%，95%的運(yùn)行阻力來自空氣，牽引系統(tǒng)將與空氣進(jìn)行更強(qiáng)“對(duì)抗”。
如何減阻？車頭設(shè)計(jì)上，技術(shù)團(tuán)隊(duì)基于仿生學(xué)設(shè)計(jì)百余種方案，通過數(shù)百次的模擬仿真和風(fēng)洞試驗(yàn)，最終確定了“飛箭”“鷹隼”兩種頭型方案。
CR450動(dòng)車組還首次采用轉(zhuǎn)向架裙底板一體化全包覆結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向架不僅承載著列車的重量，還負(fù)責(zé)提供列車行駛時(shí)的牽引、制動(dòng)和減振功能，部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包覆后內(nèi)部氣動(dòng)流場(chǎng)更為復(fù)雜，需要十分精細(xì)的仿真計(jì)算。“包覆結(jié)構(gòu)在車下吊裝需兼顧強(qiáng)度和剛度要求，經(jīng)過多次仿真、試驗(yàn)優(yōu)化迭代才確定最終的方案。”北京交通大學(xué)教授王文靜說。
一個(gè)個(gè)區(qū)域、一個(gè)個(gè)部件的分析與突破，一種種材料、一個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)與驗(yàn)證……配合流線型車頭，低阻力受電弓、全包外風(fēng)擋等設(shè)計(jì)，CR450動(dòng)車組跑起來更輕盈。
更安全——
提速50公里最關(guān)鍵的技術(shù)，不是速度上不上得去，而是能不能停得住、停得穩(wěn)、停得準(zhǔn)。
“從制動(dòng)系統(tǒng)、牽引動(dòng)力、網(wǎng)絡(luò)控制到安全監(jiān)測(cè)，我們?yōu)槊總€(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)了專屬數(shù)字模型，通過精密計(jì)算和反復(fù)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)性能提升20%以上，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間從2.3秒提升到1.7秒。最終，CR450動(dòng)車組制動(dòng)距離與時(shí)速350公里動(dòng)車組基本一致。”鐵科院集團(tuán)公司機(jī)輛所所長(zhǎng)張波說。
“CR450動(dòng)車組創(chuàng)新采用時(shí)間敏感網(wǎng)（TSN）傳輸信號(hào)，實(shí)時(shí)傳輸性能提升10倍，列車各系統(tǒng)間信息交互更及時(shí)、控制更精準(zhǔn)。”趙紅衛(wèi)說。
CR450動(dòng)車組還配有智能監(jiān)測(cè)、智能診斷系統(tǒng)，全列4000多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)收集軸溫、壓力等數(shù)據(jù)，做到自診斷、自恢復(fù)、自決策。
更節(jié)能——
據(jù)鐵科院集團(tuán)公司機(jī)輛所副總工程師黃金介紹，8編組的CR450動(dòng)車組在時(shí)速400公里運(yùn)行工況下每公里耗電僅為22至23度。
采用碳纖維復(fù)合材料、鎂合金等新型材料，應(yīng)用“拓?fù)鋬?yōu)化”技術(shù)，優(yōu)化受力結(jié)構(gòu)……CR450動(dòng)車組整車較既往車型減重10%以上，“體重”更輕、“體質(zhì)”更強(qiáng)、能耗更低。
“這其中小電線也起了大作用。一列動(dòng)車組有近2萬根電線，頭尾相連總長(zhǎng)度超180公里。團(tuán)隊(duì)對(duì)列車電氣部件優(yōu)化設(shè)計(jì)，使CR450動(dòng)車組線束數(shù)量減少10%，重量減少8噸，相當(dāng)于減少了1輛重型卡車的重量。”CR450BF動(dòng)車組制造商中國中車長(zhǎng)客股份公司副總工程師朱彥說。
更舒適——
噪聲，直接關(guān)乎乘坐舒適度。
綜合考慮列車不同位置聲源特性和對(duì)整車噪聲影響，技術(shù)團(tuán)隊(duì)確定了分車、分區(qū)、分頻的降噪方案，定制化開發(fā)降噪結(jié)構(gòu)和材料。在轉(zhuǎn)向架區(qū)域，團(tuán)隊(duì)研制了新型減振器，有效抑制車體結(jié)構(gòu)振動(dòng)向客室傳播；客室區(qū)域強(qiáng)化吸聲和隔聲設(shè)計(jì)，地板、端墻采用新型隔音材料。CR450動(dòng)車組實(shí)現(xiàn)客室內(nèi)噪聲降低2分貝，與CR400動(dòng)車組時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)相當(dāng)。
“身高”從4.05米下降到3.85米，但走進(jìn)車廂，記者感受到內(nèi)部空間更大。“通過集成化、小型化設(shè)計(jì)，在列車體積減少5%的同時(shí)，旅客使用面積增加4%，兩端大件行李存放區(qū)域增加了138%。”CR450AF動(dòng)車組制造商中國中車四方股份公司副總工程師陶桂東說。
車廂內(nèi)部可隨室外環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度；每個(gè)座位都提供USB等充電設(shè)施；可提供多功能間、家庭包間、商務(wù)包間等多樣選擇……CR450動(dòng)車組讓旅途更舒適。
更智能——
“你好復(fù)興號(hào)，打開照明。”在CR450AF動(dòng)車組駕駛室，記者話音剛落，駕駛室燈光隨之亮起。
輔助駕駛、語音交互、超視距檢測(cè)……多種智能設(shè)計(jì)讓司機(jī)操作更輕松。
走在站臺(tái)，車外顯示屏上車次信息、車廂排布一目了然；上車后，客室屏幕全景展示車廂布局，提供可視化座位導(dǎo)航；列車啟動(dòng)，顯示屏自動(dòng)推送運(yùn)行信息、服務(wù)信息并提供影音娛樂；下車前，屏幕顯示到站信息并提醒開門方向。每個(gè)乘車關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，乘客都有更智能的體驗(yàn)。
國鐵集團(tuán)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，下一步國鐵集團(tuán)將安排CR450動(dòng)車組樣車開展一系列線路試驗(yàn)和考核，進(jìn)一步檢驗(yàn)各項(xiàng)性能指標(biāo)。
讓我們一起期待CR450早日投入運(yùn)營！ （新華社北京12月29日電）
