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新华社北京12月29日电 题:时速400公里!全球最快高铁列车亮相
新华社记者樊曦、王聿昊
12月29日,北京,国家铁道试验中心。
环形试验轨道上,两列时速400公里的CR450动车组列车首次亮相,标志着由国铁集团牵头实施的CR450科技创新工程取得重大突破。
高铁,我国自主创新的成功范例,再一次实现新跨越,书写更快的“中国速度”。
据国铁集团科技和信息化部装备技术处处长李永恒介绍,CR450科技创新工程主要包括CR450动车组和时速400公里高铁线路、桥梁、隧道等基础设施技术创新。CR450动车组的研制是在2017年下线的复兴号中国标准动车组CR400的基础上又一次技术突破,列车运行时速从350公里提升到400公里。他们是村中最强壮的人,是狩猎与守护这个村落的最重要力量,也都在锻体,有人握着不知名的巨兽骨骼打磨而成的白骨大棒,也有人持着黑色金属铸成的阔剑,用力舞动,风声如雷。
提速50公里,意味着什么?
“CR450动车组最大的创新突破,就是列车以时速400公里运行时,噪声、制动距离、能耗等指标与既有复兴号时速350公里运行时相当。”CR450动车组技术牵头单位、铁科院集团公司首席研究员赵红卫说。
一句话概括,就是“五个更”——“更高速、更安全、更节能、更舒适、更智能”。
更高速——
试验时速450公里,运营时速400公里。
动力更强:CR450动车组首创采用永磁牵引电机,转换效率较CR400异步牵引电机提升3%以上。
阻力更小:高铁运行中,气动阻力随速度二次方增长,提速至时速400公里,阻力将增加30%,95%的运行阻力来自空气,牵引系统将与空气进行更强“对抗”。
如何减阻?车头设计上,技术团队基于仿生学设计百余种方案,通过数百次的模拟仿真和风洞试验,最终确定了“飞箭”“鹰隼”两种头型方案。
CR450动车组还首次采用转向架裙底板一体化全包覆结构。转向架不仅承载着列车的重量,还负责提供列车行驶时的牵引、制动和减振功能,部件结构复杂,包覆后内部气动流场更为复杂,需要十分精细的仿真计算。“包覆结构在车下吊装需兼顾强度和刚度要求,经过多次仿真、试验优化迭代才确定最终的方案。”北京交通大学教授王文静说。
一个个区域、一个个部件的分析与突破,一种种材料、一个个结构的试验与验证……配合流线型车头,低阻力受电弓、全包外风挡等设计,CR450动车组跑起来更轻盈。
CR450AF动车组的二等座车厢。新华社记者王聿昊 摄
更安全——
提速50公里最关键的技术,不是速度上不上得去,而是能不能停得住、停得稳、停得准。
“从制动系统、牵引动力、网络控制到安全监测,我们为每个关键系统设计了专属数字模型,通过精密计算和反复试验,实现制动性能提升20%以上,制动响应时间从2.3秒提升到1.7秒。最终,CR450动车组制动距离与时速350公里动车组基本一致。”铁科院集团公司机辆所所长张波说。
“CR450动车组创新采用时间敏感网(TSN)传输信号,实时传输性能提升10倍,列车各系统间信息交互更及时、控制更精准。”赵红卫说。
C(C)R(R)4(4)5(5)0动(dong)车(che)组(zu)还(hai)配(pei)有(you)智(zhi)能(neng)监(jian)测(ce)智(zhi)能(neng)诊(zhen)断(duan)系(xi)统(tong)全(quan)列(lie)4(4)000多(duo)个(ge)检(jian)测(ce)点(dian)实(shi)时(shi)收(shou)集(ji)轴(zhou)温(wen)压(ya)力(li)等(deng)数(shu)据(ju)做(zuo)到(dao)自(zi)诊(zhen)断(duan)自(zi)恢(hui)复(fu)自(zi)决(jue)策(ce)一群孩子赶紧认真了起来,继续在柔和与灿烂的朝霞中锻炼。
更节能——
据铁科院集团公司机辆所副总工程师黄金介绍,8编组的CR450动车组在时速400公里运行工况下每公里耗电仅为22至23度。
采用碳纤维复合材料、镁合金等新型材料,应用“拓扑优化”技术,优化受力结构……CR450动车组整车较既往车型减重10%以上,“体重”更轻、“体质”更强、能耗更低。
这(zhe)其(qi)中(zhong)小(xiao)电(dian)线(xian)也(ye)起(qi)了(le)大(da)作(zuo)用(yong)一(yi)列(lie)动(dong)车(che)组(zu)有(you)近(jin)2(2)万(wan)根(gen)电(dian)线(xian)头(tou)尾(wei)相(xiang)连(lian)总(zong)长(chang)度(du)超(chao)1(1)8(8)0公(gong)里(li)团(tuan)队(dui)对(dui)列(lie)车(che)电(dian)气(qi)部(bu)件(jian)优(you)化(hua)设(she)计(ji)使(shi)C(C)R(R)4(4)5(5)0动(dong)车(che)组(zu)线(xian)束(shu)数(shu)量(liang)减(jian)少(shao)1(1)0重(zhong)量(liang)减(jian)少(shao)8(8)吨(dun)相(xiang)当(dang)于(yu)减(jian)少(shao)了(le)1(1)辆(liang)重(zhong)型(xing)卡(ka)车(che)的(de)重(zhong)量(liang)C(C)R(R)4(4)5(5)0B(B)F(F)动(dong)车(che)组(zu)制(zhi)造(zao)商(shang)中(zhong)国(guo)中(zhong)车(che)长(chang)客(ke)股(gu)份(fen)公(gong)司(si)副(fu)总(zong)工(gong)程(cheng)师(shi)朱(zhu)彦(yan)说(shuo)
CR450AF动车组的商务座车厢。新华社记者樊曦 摄
更舒适——
噪声,直接关乎乘坐舒适度。
综合考虑列车不同位置声源特性和对整车噪声影响,技术团队确定了分车、分区、分频的降噪方案,定制化开发降噪结构和材料。在转向架区域,团队研制了新型减振器,有效抑制车体结构振动向客室传播;客室区域强化吸声和隔声设计,地板、端墙采用新型隔音材料。CR450动车组实现客室内噪声降低2分贝,与CR400动车组时速350公里运行时相当。
“身高”从4.05米下降到3.85米,但走进车厢,记者感受到内部空间更大。“通过集成化、小型化设计,在列车体积减少5%的同时,旅客使用面积增加4%,两端大件行李存放区域增加了138%。”CR450AF动车组制造商中国中车四方股份公司副总工程师陶桂东说。
车厢内部可随室外环境自动调节亮度;每个座位都提供USB等充电设施;可提供多功能间、家庭包间、商务包间等多样选择……CR450动车组让旅途更舒适。
更智能——
“你好复兴号,打开照明。”在CR450AF动车组驾驶室,记者话音刚落,驾驶室灯光随之亮起。
辅助驾驶、语音交互、超视距检测……多种智能设计让司机操作更轻松。
走在站台,车外显示屏上车次信息、车厢排布一目了然;上车后,客室屏幕全景展示车厢布局,提供可视化座位导航;列车启动,显示屏自动推送运行信息、服务信息并提供影音娱乐;下车前,屏幕显示到站信息并提醒开门方向。每个乘车关键节点,乘客都有更智能的体验。
CR450BF动车组外观。新华社记者樊曦 摄
国铁集团有关负责人表示,下一步国铁集团将安排CR450动车组样车开展一系列线路试验和考核,进一步检验各项性能指标。
让我们一起期待CR450早日投入运营!