科技日報記者 何亮
12月29日10時，隨著面紗徐徐揭下，全球設計運營時速最快的高鐵列車——CR450動車組樣車正式亮相。
CR450動車組最大的創新突破，正是列車以時速400公里運行時，噪聲、能耗、制動距離等指標與既有復興號時速350公里運行時相當。
提速50公里，同時關鍵性能指標不“衰減”，這意味著CR450動車組要更節能、更輕盈、更靜謐、更智能！
阻力更小：給轉向架穿上“褲子”
列車高速飛馳，氣動阻力會隨速度的二次方增長。
從時速350公里提速至400公里，阻力將增加近30%。此時，列車牽引系統的絕大部分力氣都消耗在與空氣的“對抗”中。“要想跑得快，不僅要動力更強，還要阻力更小。”中國鐵道科學研究院集團有限公司首席研究員趙紅衛說。
如何有效減阻？CR450動車組的外形設計是關鍵。CR450動車組樣車共有兩列，一列CR450AF彰顯“銳龍追夢”，一列CR450BF寓意“科技之光”。它們的樣貌和風格雖各有千秋，但“既好看又好用”是兩者的共同特點。
“在限定的空間和尺度下，追求空氣動力學性能的最優，同時反映剛柔并濟的中式美學，是我們的最大亮點。”中車長客股份有限公司副總工程師朱彥介紹，基于仿生學設計的CR450BF車頭造型，充分展現了動車組的高速度與力量感。
更值得驕傲的是，經過測試，兩個新車頭均使列車運行時阻力降低2%左右，性能更優越、運行更節能。
除了車頭減阻，CR450動車組還首次采用轉向架裙底板一體化全包覆結構，它就像給動車組穿了一條“褲子”，讓動車組不懼狂風呼嘯。再加上新型材料的加持，一系列創新舉措讓CR450動車組整車更加平順化，列車空氣動力學性能有效提升，運行過程中的空氣阻力降低20%以上。
體重更輕：全身進行輕量化設計
為了使列車速度加快、能耗降低，要在“瘦身”的同時強健體格。研發團隊開出的“藥方”是一副“復合沖劑”——進行全要素輕量化設計。
“我們應用碳纖維等新材料，大范圍使用‘拓撲優化’技術，通過精準的受力分析，找到最優的受力結構，在該加強的位置加強，在可以去除的部分去除，最終實現‘體重’更輕、‘體質’更強的目標。”中車四方股份有限公司副總工程師陶桂東說。
電氣系統是整車的神經系統，一列復興號動車組所使用的線纜頭尾相連總長度超過180公里。為了使線纜的重量更輕、數量更少、設備占用空間更小，研發團隊不斷進行輕量化、小型化改進，最終將線纜總長度減少到130公里。
“給列車‘瘦身’，小到電纜線、大到轉向架，每個部件都不放過。”陶桂東表示，研發團隊以斤為單位，逐個稱重，逐個把關。如今，列車較以往減重10%以上，接近一節車廂的重量。
噪聲更低：采用化繁為簡逐個擊破策略
噪聲，直接關乎乘坐舒適度。
提速50公里，通常會給列車帶來近2分貝的噪聲增量。朱彥直言：“想要降低噪聲，通常需要更多的重量和更大的空間，可CR450動車組既要身體輕、空間足，噪聲還不能大，這些給研制帶來巨大挑戰。”
單一材料的性能再優異，也不可能解決所有的噪聲問題。面對復雜的系統性問題，研發團隊采用化繁為簡、逐個擊破的策略，從噪聲源和傳遞路徑出發，先后用2年時間、進行上百種材料比對，最終定制化開發出符合CR450動車組需求的降噪結構和材料。
如今CR450動車組可實現客室內噪聲降低2分貝，與既有動車組時速350公里運行時相當——乘客于風馳電掣中心靜身安。
為了提速50公里，科研團隊破解的難題不勝枚舉。歷經七年艱苦攻關，他們破除重重困難，成功讓CR450動車組樣車下線！
今后，面向CR450樣車的試驗驗證與商業運行，科研團隊還將不斷迎難而上，勇闖高鐵科技創新前沿的“無人區”。正如趙紅衛所說：“我們的目標就是打造世界商業運營時速最快的高鐵。”
（科技日報記者 洪星 攝）
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