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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”。村中各户都是石屋,夜深人静,这里祥和而安谧,像是与外界的黑暗还有兽吼隔绝了。
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。
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(cong)制(zhi)动(dong)系(xi)统(tong)牵(qian)引(yin)动(dong)力(li)网(wang)络(luo)控(kong)制(zhi)到(dao)安(an)全(quan)监(jian)测(ce)我(wo)们(men)为(wei)每(mei)个(ge)关(guan)键(jian)系(xi)统(tong)设(she)计(ji)了(le)专(zhuan)属(shu)数(shu)字(zi)模(mo)型(xing)通(tong)过(guo)精(jing)密(mi)计(ji)算(suan)和(he)反(fan)复(fu)试(shi)验(yan)实(shi)现(xian)制(zhi)动(dong)性(xing)能(neng)提(ti)升(sheng)2(2)0以(yi)上(shang)制(zhi)动(dong)响(xiang)应(ying)时(shi)间(jian)从(cong)2(2)3(3)秒(miao)提(ti)升(sheng)到(dao)1(1)7(7)秒(miao)最(zui)终(zhong)C(C)R(R)4(4)5(5)0动(dong)车(che)组(zu)制(zhi)动(dong)距(ju)离(li)与(yu)时(shi)速(su)3(3)5(5)0公(gong)里(li)动(dong)车(che)组(zu)基(ji)本(ben)一(yi)致(zhi)铁(tie)科(ke)院(yuan)集(ji)团(tuan)公(gong)司(si)机(ji)辆(liang)所(suo)所(suo)长(chang)张(zhang)波(bo)说(shuo)
“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)
更节能——
据(ju)铁(tie)科(ke)院(yuan)集(ji)团(tuan)公(gong)司(si)机(ji)辆(liang)所(suo)副(fu)总(zong)工(gong)程(cheng)师(shi)黄(huang)金(jin)介(jie)绍(shao)8(8)编(bian)组(zu)的(de)C(C)R(R)4(4)5(5)0动(dong)车(che)组(zu)在(zai)时(shi)速(su)4(4)00公(gong)里(li)运(yun)行(xing)工(gong)况(kuang)下(xia)每(mei)公(gong)里(li)耗(hao)电(dian)仅(jin)为(wei)2(2)2(2)至(zhi)2(2)3(3)度(du)
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。
“这其中小电线也起了大作用。一列动车组有近2万根电线,头尾相连总长度超180公里。团队对列车电气部件优化设计,使CR450动车组线束数量减少10%,重量减少8吨,相当于减少了1辆重型卡车的重量。”CR450BF动车组制造商中国中车长客股份公司副总工程师朱彦说。
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。在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。但最终它却避过了石村,没有侵入,所过之处黑雾翻腾,万兽避退。
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!