“復(fù)興號”：帶著“中國心”跑出新速度

9月21日，“復(fù)興號”中國標(biāo)準(zhǔn)動車組在京滬高鐵實(shí)現(xiàn)時(shí)速350公里運(yùn)營，標(biāo)志著我國成為世界上高鐵商業(yè)運(yùn)營速度最高的國家。

“復(fù)興號”都蘊(yùn)藏了哪些黑科技？9月25日，科技日報(bào)記者來到中車四方股份公司，細(xì)探究竟。

雕刻中國面孔：往返一趟京滬省電5000度

CR400AF動車組一亮相，其修長的流線型車頭“飛龍”可謂顏值爆表。

為什么是 “飛龍”？“車頭造型不僅是為了好看，更關(guān)鍵的是要降低空氣阻力。” 中車四方股份公司副總工程師丁叁叁告訴記者，當(dāng)動車組在時(shí)速350公里的高速狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，90%左右的阻力來自空氣，動車組的動力輸出幾乎都消耗在與空氣的對抗上了。

與既有動車組相比，“復(fù)興號”的外形有了很大改變。CR400AF動車組的車體高度從3.7米增高到了4.05米，車體斷面積增大了7.3%。

增長的“身材”必須提升車頭的氣動性能，使設(shè)計(jì)難度大大攀升。

“為攻克頭型技術(shù)難題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)最初設(shè)計(jì)了46種頭型概念方案，圍繞氣動性能開展了海量的仿真計(jì)算、風(fēng)洞試驗(yàn)以及動模型試驗(yàn)，反復(fù)評估頭型的技術(shù)指標(biāo)和文化特性，才最終敲定‘飛龍’方案。”丁叁叁說。

頭型的制造是另一大挑戰(zhàn)。“‘飛龍’車頭棱線曲面造型復(fù)雜，由80多塊蒙皮拼接而成，對成型精度的要求極高。”中車四方股份公司技術(shù)工程部部長張志毅說，80多塊蒙皮形狀各異，共有3000多條焊縫，加起來長達(dá)600多米，如此高的焊接密度，幾乎囊括了平焊、橫焊、仰焊等所有高難度的焊接姿勢。

果然，“飛龍”不負(fù)重望，表現(xiàn)優(yōu)異。整車運(yùn)行阻力降低12%，人均百公里能耗下降17%，當(dāng)它以時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)人均百公里能耗僅3.8度電。

“往返一趟京滬節(jié)省5000多度電。” 丁叁叁計(jì)算出這樣一個(gè)數(shù)字。

聰明“中國腦”：1秒鐘記錄100萬個(gè)數(shù)據(jù)

“復(fù)興號”有一顆更加聰明的“大腦”，可在1秒鐘內(nèi)記錄100萬個(gè)數(shù)據(jù)。

看看“復(fù)興號”聰明在什么地方。

“復(fù)興號”建立了大量的傳感系統(tǒng)，整車檢測點(diǎn)達(dá)2500多個(gè)，比以前動車組多了500多個(gè)。“這些大大小小的傳感器，最大的高62.8厘米，最小的直徑僅5毫米。” 中車四方股份公司技術(shù)中心副主任陶桂東解釋說，這些傳感器能采集1500多項(xiàng)車輛狀態(tài)信息，就像動車組的眼睛一樣，時(shí)時(shí)刻刻對列車振動、軸承溫度、牽引制動系統(tǒng)狀態(tài)、車廂環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)測。

列車的智能化傳感系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，信息采集精度高，在重要監(jiān)控點(diǎn)，數(shù)據(jù)記錄精度最高達(dá)到微秒級。“這也使‘復(fù)興號’達(dá)到了1秒鐘記錄100萬個(gè)數(shù)據(jù)的驚人能力。” 陶桂東說。

“復(fù)興號”從北京到上海跑一趟，單程1318公里，記錄的數(shù)據(jù)達(dá)300多兆。相比之下，73萬字的《紅樓夢》所占數(shù)據(jù)空間僅有1.7兆。

值得一提的是，“復(fù)興號”的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)首次引入了高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，傳輸帶寬由1兆級提升到了100兆級。如果說以前是“鄉(xiāng)間小道”，現(xiàn)在則是寬敞的“高速公路”，借助以太網(wǎng)，車輛大容量數(shù)據(jù)得以高速實(shí)時(shí)傳輸，列車的故障診斷和檢修維護(hù)更加安全可靠、智能。最令人驕傲的是，“復(fù)興號”網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，硬件和軟件都是自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了完全自主化的突破。

安靜客室外加一把“安全鎖”

乘坐“復(fù)興號”更放心，這是因?yàn)槌邆涫Х€(wěn)檢測、煙火報(bào)警、軸溫監(jiān)控、受電弓視頻監(jiān)視等安全防護(hù)功能外，“復(fù)興號”動車組加裝了一把 “安全鎖”。

“‘復(fù)興號’首次應(yīng)用被動安全技術(shù)，即通過增設(shè)碰撞吸能裝置，提高動車組的被動防護(hù)能力。”丁叁叁說。

被動安全防護(hù)，也就是當(dāng)列車發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞吸能單元通過有序變形吸收碰撞能量，保障乘客區(qū)域不變形，沖擊減速度可控，為乘員提供安全保障。這相當(dāng)于為列車加了一把“安全鎖”。

丁叁叁告訴記者，“復(fù)興號”的碰撞防護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)吸能容量達(dá)6.8兆焦，這一指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

在世界高速列車領(lǐng)域，被動安全防護(hù)是一項(xiàng)技術(shù)“制高點(diǎn)”。碰撞防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大。中車四方股份公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年的攻關(guān)，自主開發(fā)了碰撞防護(hù)系統(tǒng)。

乘坐“復(fù)興號”，你還會發(fā)現(xiàn)相互間說話不用提高嗓門了，這是因?yàn)椤皬?fù)興號”有一個(gè)非常優(yōu)良的降噪指標(biāo)。根據(jù)測試，當(dāng)“復(fù)興號”以時(shí)速350公里高速運(yùn)行時(shí)，客室噪聲最大僅為65分貝，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于70分貝的“優(yōu)”等線。

“設(shè)計(jì)初期，研發(fā)團(tuán)隊(duì)給自身定了一個(gè)苛刻的目標(biāo)，即客室噪聲比國內(nèi)外既有動車組降低3分貝以上。”陶桂東告訴記者。

優(yōu)化動車組的結(jié)構(gòu)，包括新型流線型車頭、平順化的車頂受電弓、全包型式的車端風(fēng)擋等，以此降低氣動噪聲；應(yīng)用新型隔聲材料；進(jìn)行降噪控制。試驗(yàn)期間光牽引軟件就進(jìn)行了80多個(gè)版本的降噪優(yōu)化，最終實(shí)車試驗(yàn)時(shí)，車內(nèi)噪聲最多降低了4—6分貝，比研發(fā)團(tuán)隊(duì)的預(yù)期目標(biāo)更優(yōu)。

一個(gè)安靜的客室環(huán)境就這樣營造出來了。

(矯 陽)