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2017年11月02日 来源:百道网
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【百道编按】高铁改变了人们的出行方式和生活方式,以其安全、便捷、舒适的优势,成为当今中国人出行的首选交通工具。中国高铁创新发展的巨大成就,给了世界一个惊喜。高铁集当今高科技之大成,克难攻坚,历经艰辛,演绎着精彩的故事传奇,彰显了杰出的中国智慧与中国风采。本书以大众的视角、专业的解读和灵动的语言,加之精美的图片,带您遨游高铁科技知识的海洋,探索大国技术创新的奥秘,展示中国智慧的独特魅力。
《中国智慧:中国高速铁路创新纪实》
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出版社:河南文艺出版社
作者:王雄 著
出版时间:2017年09月
2014年10月14日,“2014莫斯科国际创新发展论坛”在莫斯科举行,中国总理李克强应邀出席。
在中国高铁展台前,俄罗斯总理梅德韦杰夫询问这种高铁是否能在高寒地区运行。李克强总理说,中国高铁拥有在高寒地区运行的丰富经验,技术有保障。一旁的中国南车副总裁王军告诉梅德韦杰夫总理,2011年当他参加博鳌论坛时,在中国海南岛高铁环线上就是坐的这款车。
王军向梅德韦杰夫总理介绍道,以中国京广高铁为例,北京和广州温差达30~40摄氏度,相对湿度差达60%~90%。冬天高速列车上午在北京“制热”、下午到广州“制冷”,一天经历几十摄氏度的温差。中国高速列车备有特殊的隔热保温材料,解决了这一难题。
梅德韦杰夫微笑着连连点头。
让我们把时间拨回到2008年2月26日,北京钓鱼台国宾馆。这一天,科技部与铁道部在这里共同签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划合作协议》(简称《行动计划》)。这是科技部有史以来首次与一个行业共同构建国家级自主创新科技平台。
《行动计划》的核心目标,就是设计、制造和运营时速380公里的新一代高速列车,形成完全自主的中国高速列车技术、装备、产业化能力和运营服务能力。
由此,标志着我国高速列车制造进入“全面创新”阶段。这个最高运营时速比德国、法国的高速列车快60公里,比日本新干线快80公里,节能环保和综合舒适性也达到了国际领先水平。
一位参与《行动计划》的专家告诉我:“从创新过程来看,时速380公里新一代高速列车是先有顶层指标,通过正向设计把车做出来;原有引进平台的技术指标不足以支撑顶层要求,必须自主设计,仅仅做参数修改、变形不能达到目标。”
科技部以“973”“863”和“科技支撑”三大国家科技计划项目的形式,下达了时速380公里新一代高速动车组的科研任务。其中,“973”侧重气动力学基础研究,“863”侧重车轮材料和检测技术研发,“科技支撑”侧重高速轮轨和列车研制。
在《行动计划》实施过程中,我国特有的“举国体制”被发挥到了极致。《行动计划》动员了全国最优势的科技资源,包括25所一流大学,20多个国家实验室与工程中心,500多家企业和将近40家中央级研究机构。参与《行动计划》的科研工作人员共有1万多人,其中有将近60名两院院士、500余名教授或研究员,完全采用中央—地方纵横一体化进行统筹,协同全国最优秀的资源,这在铁路行业历史上前所未有。
四方公司负责整体组织,主导完成方案设计、优化和制造;中科院力学所负责减阻、降噪和运行安全课题;清华大学和北京大学负责侧风稳定性计算;中国空气动力研发中心负责气动力学风洞试验;同济大学负责气动噪声风洞试验;铁道科学研究院、西南交通大学等单位完成实车测试。
时速380公里的高速列车,接近飞机低速巡航速度,世界上没有先例可循,完全靠自主研发。与航空飞行器相比,高速列车还要面临地面气流的扰动,两车交会时气体的激荡,以及车体通过隧道时的气流变化,因此,高速列车的头形设计比飞机更具挑战性。研发人员设计出了20种概念头形,通过仿真计算、不同环境的气动力学试验和噪声风洞试验,定型5种头形做筛选试验,最后形成了“圆润光滑、线条流畅、形态饱满”的CRH380A高速列车全新设计头形。专家介绍说,这个设计概念源自中国的长征号火箭。
CRH380A高速列车头车各项性能表现优异:气动阻力降低了15.4%,隧道交会压力波降低20%,明线压力波降低18%,气动噪声降低了7%,均达到国际领先水平。由于在车头两侧采用了一种叫作“导流槽”的设计,尾车气动升力被“导流”产生的向下压力抵消,接近于零,使得它就像一双强有力的手,牢牢地抓住钢轨,不让火车飞起来。
高速列车的气密强度是个世界难题,它直接关系到列车高速行驶时,如何保证列车不吸灰尘、旅客不会感觉耳膜不适。我国设计师对车厢采用差压控制模式的全密封加压,设备根据车速快慢不断调整车内气压,气密强度从4000帕提升至6000帕,解决了这一难题。
旅客乘坐CRH380A高速列车时,基本上听不到一点噪声。但就在噪声控制这件事上,四方公司的技术团队前后探索了3年时间,光是材料试验这一项,就做了上千次。“为了获得一组准确的数据,常常通宵达旦,出现一点误差,整个试验就要从头再来。”
据了解,在日本,为了测试两车交会时的车外气压,通常采用在车身上打孔的办法,不仅影响美观,而且耗资巨大。我国科研人员借鉴航天航空领域的先进成果,制作出一种拍式感压片,只有硬币大小,将其贴在机车上便可测试两车交会时的气压波动。
以牵引传动系统为例,要实现列车速度的提升,必然对牵引传动系统进行提升。一位参与引进研发的株洲电力机车研究所工程师说,引进的技术平台已无法满足新需求,硬件电路、控制软件必须重新进行设计、试验验证和考核。同时,还要对核心开关器件进行核算和更换,对散热、冷却系统进行重新梳理和设计提升。
CRH380A高速列车在京津、武广、郑西、沪杭、京沪高铁线路上,累计进行了152大类、2800余项试验,相当于绕地球50多圈。200多万公里的行程,全面验证了新一代高速列车的各项技术性能。
2010年12月3日,CRH380A高速列车在京沪高铁枣庄至蚌埠段综合试验跑出486.1公里的时速,创造了世界轮轨最高运营速度纪录,被誉为“世界上最快的有轮子的火车”。
目前世界轮轨最高时速是574.8公里。这是2007年4月3日,由法国最新型“V150”高速列车在行驶试验中创造的。但是,该速度只是试验速度,是试验车在特定条件下达到的极限速度。而CRH380A高速列车跑出的这个时速,是在实际运营线路条件下达到的最高速度。显然,后者更有实用意义。
据报道,法国方面为冲击纪录对高速列车进行了专门改造。与法国实际运营的高速列车相比,该高速列车由2辆牵引机车和3节车厢组成,车轮的直径从920毫米增加到了1092毫米,牵引力也增加了1倍。
值得骄傲的是,CRH380A拥有完全的自主知识产权,已形成专利181项、标准189项,研发团队将“话语权”牢牢掌握在中国企业自己手里。
无疑,凝聚着多项科技创新成果的CRH380A高速列车,是当今世界运营速度最快、品质最优、功能最全、安全可靠性更高的产品,它持续运营时速350公里,最高运营时速380公里。目前,在CRH380A的基础上,我国又研制开发出了CRH380AL、CRH380B、CRH380C、CRH380D、CRH380E等多个系列的新一代高速列车。四方公司也因此获得了国家科技计划执行优秀团队奖。
著者简介
王雄,中国作家协会会员,中国铁路作家协会主席,著名汉水文化学者。1989年开始文学创作,著有小说、散文、报告文学、学术论著多部(篇),共计500万字。多篇小说被《小说选刊》《中篇小说选刊》转载。代表作有长篇小说《阴阳碑》《传世古》《金匮银楼》(合称“汉水文化三部曲”)。长篇报告文学《中国速度——中国高速铁路发展纪实》,由外文出版社以中、英、法、德、俄、日、西、阿八国文字出版发行。
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