12月29日,北京,國家鐵道試驗中心。
環形試驗軌道上,兩(liang) 列時速400公裏的CR450動車組列車首次亮相,標誌著由國鐵集團牽頭實施的CR450科技創新工程取得重大突破。
高鐵,我國自主創新的成功範例,再一次實現新跨越,書(shu) 寫(xie) 更快的“中國速度”。
據國鐵集團科技和信息化部裝備技術處處長李永恒介紹,CR450科技創新工程主要包括CR450動車組和時速400公裏高鐵線路、橋梁、隧道等基礎設施技術創新。CR450動車組的研製是在2017年下線的複興(xing) 號中國標準動車組CR400的基礎上又一次技術突破,列車運行時速從(cong) 350公裏提升到400公裏。
提速50公裏,意味著什麽(me) ?
“CR450動車組最大的創新突破,就是列車以時速400公裏運行時,噪聲、製動距離、能耗等指標與(yu) 既有複興(xing) 號時速350公裏運行時相當。”CR450動車組技術牽頭單位、鐵科院集團公司首席研究員趙紅衛說。
一句話概括,就是“五個(ge) 更”——“更高速、更安全、更節能、更舒適、更智能”。
更高速——
試驗時速450公裏,運營時速400公裏。
動力更強:CR450動車組首創采用永磁牽引電機,轉換效率較CR400異步牽引電機提升3%以上。
阻力更小:高鐵運行中,氣動阻力隨速度二次方增長,提速至時速400公裏,阻力將增加30%,95%的運行阻力來自空氣,牽引係統將與(yu) 空氣進行更強“對抗”。
如何減阻?車頭設計上,技術團隊基於(yu) 仿生學設計百餘(yu) 種方案,通過數百次的模擬仿真和風洞試驗,最終確定了“飛箭”“鷹隼”兩(liang) 種頭型方案。
CR450動車組還首次采用轉向架裙底板一體(ti) 化全包覆結構。轉向架不僅(jin) 承載著列車的重量,還負責提供列車行駛時的牽引、製動和減振功能,部件結構複雜,包覆後內(nei) 部氣動流場更為(wei) 複雜,需要十分精細的仿真計算。“包覆結構在車下吊裝需兼顧強度和剛度要求,經過多次仿真、試驗優(you) 化迭代才確定最終的方案。”北京交通大學教授王文靜說。
一個(ge) 個(ge) 區域、一個(ge) 個(ge) 部件的分析與(yu) 突破,一種種材料、一個(ge) 個(ge) 結構的試驗與(yu) 驗證……配合流線型車頭,低阻力受電弓、全包外風擋等設計,CR450動車組跑起來更輕盈。
CR450AF動車組的二等座車廂。新華社記者王聿昊 攝
更安全——
提速50公裏最關(guan) 鍵的技術,不是速度上不上得去,而是能不能停得住、停得穩、停得準。
“從(cong) 製動係統、牽引動力、網絡控製到安全監測,我們(men) 為(wei) 每個(ge) 關(guan) 鍵係統設計了專(zhuan) 屬數字模型,通過精密計算和反複試驗,實現製動性能提升20%以上,製動響應時間從(cong) 2.3秒提升到1.7秒。最終,CR450動車組製動距離與(yu) 時速350公裏動車組基本一致。”鐵科院集團公司機輛所所長張波說。
“CR450動車組創新采用時間敏感網(TSN)傳(chuan) 輸信號,實時傳(chuan) 輸性能提升10倍,列車各係統間信息交互更及時、控製更精準。”趙紅衛說。
CR450動車組還配有智能監測、智能診斷係統,全列4000多個(ge) 檢測點實時收集軸溫、壓力等數據,做到自診斷、自恢複、自決(jue) 策。
更節能——
據鐵科院集團公司機輛所副總工程師黃金介紹,8編組的CR450動車組在時速400公裏運行工況下每公裏耗電僅(jin) 為(wei) 22至23度。
采用碳纖維複合材料、鎂合金等新型材料,應用“拓撲優(you) 化”技術,優(you) 化受力結構……CR450動車組整車較既往車型減重10%以上,“體(ti) 重”更輕、“體(ti) 質”更強、能耗更低。
“這其中小電線也起了大作用。一列動車組有近2萬(wan) 根電線,頭尾相連總長度超180公裏。團隊對列車電氣部件優(you) 化設計,使CR450動車組線束數量減少10%,重量減少8噸,相當於(yu) 減少了1輛重型卡車的重量。”CR450BF動車組製造商中國中車長客股份公司副總工程師朱彥說。
CR450AF動車組的商務座車廂。新華社記者樊曦 攝
更舒適——
噪聲,直接關(guan) 乎乘坐舒適度。
綜合考慮列車不同位置聲源特性和對整車噪聲影響,技術團隊確定了分車、分區、分頻的降噪方案,定製化開發降噪結構和材料。在轉向架區域,團隊研製了新型減振器,有效抑製車體(ti) 結構振動向客室傳(chuan) 播;客室區域強化吸聲和隔聲設計,地板、端牆采用新型隔音材料。CR450動車組實現客室內(nei) 噪聲降低2分貝,與(yu) CR400動車組時速350公裏運行時相當。
“身高”從(cong) 4.05米下降到3.85米,但走進車廂,記者感受到內(nei) 部空間更大。“通過集成化、小型化設計,在列車體(ti) 積減少5%的同時,旅客使用麵積增加4%,兩(liang) 端大件行李存放區域增加了138%。”CR450AF動車組製造商中國中車四方股份公司副總工程師陶桂東(dong) 說。
車廂內(nei) 部可隨室外環境自動調節亮度;每個(ge) 座位都提供USB等充電設施;可提供多功能間、家庭包間、商務包間等多樣選擇……CR450動車組讓旅途更舒適。
更智能——
“你好複興(xing) 號,打開照明。”在CR450AF動車組駕駛室,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……多種智能設計讓司機操作更輕鬆。
走在站台,車外顯示屏上車次信息、車廂排布一目了然;上車後,客室屏幕全景展示車廂布局,提供可視化座位導航;列車啟動,顯示屏自動推送運行信息、服務信息並提供影音娛樂(le) ;下車前,屏幕顯示到站信息並提醒開門方向。每個(ge) 乘車關(guan) 鍵節點,乘客都有更智能的體(ti) 驗。
CR450BF動車組外觀。新華社記者樊曦 攝
國鐵集團有關(guan) 負責人表示,下一步國鐵集團將安排CR450動車組樣車開展一係列線路試驗和考核,進一步檢驗各項性能指標。
讓我們(men) 一起期待CR450早日投入運營!
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