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我們的目標是打造世界商業運營時速最快的高鐵——寫在CR450動車組樣車正式發布之際

發布時間:2024-12-30 21:34:15 來源:科技日報 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

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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