科技日?qǐng)?bào)記者 何亮
12月29日10時(shí)，隨著面紗徐徐揭下，全球設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)時(shí)速最快的高鐵列車——CR450動(dòng)車組樣車正式亮相。
CR450動(dòng)車組最大的創(chuàng)新突破，正是列車以時(shí)速400公里運(yùn)行時(shí)，噪聲、能耗、制動(dòng)距離等指標(biāo)與既有復(fù)興號(hào)時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)相當(dāng)。
提速50公里，同時(shí)關(guān)鍵性能指標(biāo)不“衰減”，這意味著CR450動(dòng)車組要更節(jié)能、更輕盈、更靜謐、更智能！
阻力更小：給轉(zhuǎn)向架穿上“褲子”
列車高速飛馳，氣動(dòng)阻力會(huì)隨速度的二次方增長(zhǎng)。
從時(shí)速350公里提速至400公里，阻力將增加近30%。此時(shí)，列車牽引系統(tǒng)的絕大部分力氣都消耗在與空氣的“對(duì)抗”中?！耙肱艿每?，不僅要?jiǎng)恿Ω鼜?qiáng)，還要阻力更小?！敝袊?guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司首席研究員趙紅衛(wèi)說。
如何有效減阻？CR450動(dòng)車組的外形設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。CR450動(dòng)車組樣車共有兩列，一列CR450AF彰顯“銳龍追夢(mèng)”，一列CR450BF寓意“科技之光”。它們的樣貌和風(fēng)格雖各有千秋，但“既好看又好用”是兩者的共同特點(diǎn)。
“在限定的空間和尺度下，追求空氣動(dòng)力學(xué)性能的最優(yōu)，同時(shí)反映剛?cè)岵?jì)的中式美學(xué)，是我們的最大亮點(diǎn)?！敝熊囬L(zhǎng)客股份有限公司副總工程師朱彥介紹，基于仿生學(xué)設(shè)計(jì)的CR450BF車頭造型，充分展現(xiàn)了動(dòng)車組的高速度與力量感。
更值得驕傲的是，經(jīng)過測(cè)試，兩個(gè)新車頭均使列車運(yùn)行時(shí)阻力降低2%左右，性能更優(yōu)越、運(yùn)行更節(jié)能。
除了車頭減阻，CR450動(dòng)車組還首次采用轉(zhuǎn)向架裙底板一體化全包覆結(jié)構(gòu)，它就像給動(dòng)車組穿了一條“褲子”，讓動(dòng)車組不懼狂風(fēng)呼嘯。再加上新型材料的加持，一系列創(chuàng)新舉措讓CR450動(dòng)車組整車更加平順化，列車空氣動(dòng)力學(xué)性能有效提升，運(yùn)行過程中的空氣阻力降低20%以上。
體重更輕：全身進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)
為了使列車速度加快、能耗降低，要在“瘦身”的同時(shí)強(qiáng)健體格。研發(fā)團(tuán)隊(duì)開出的“藥方”是一副“復(fù)合沖劑”——進(jìn)行全要素輕量化設(shè)計(jì)。
“我們應(yīng)用碳纖維等新材料，大范圍使用‘拓?fù)鋬?yōu)化’技術(shù)，通過精準(zhǔn)的受力分析，找到最優(yōu)的受力結(jié)構(gòu)，在該加強(qiáng)的位置加強(qiáng)，在可以去除的部分去除，最終實(shí)現(xiàn)‘體重’更輕、‘體質(zhì)’更強(qiáng)的目標(biāo)。”中車四方股份有限公司副總工程師陶桂東說。
電氣系統(tǒng)是整車的神經(jīng)系統(tǒng)，一列復(fù)興號(hào)動(dòng)車組所使用的線纜頭尾相連總長(zhǎng)度超過180公里。為了使線纜的重量更輕、數(shù)量更少、設(shè)備占用空間更小，研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)行輕量化、小型化改進(jìn)，最終將線纜總長(zhǎng)度減少到130公里。
“給列車‘瘦身’，小到電纜線、大到轉(zhuǎn)向架，每個(gè)部件都不放過?！碧展饢|表示，研發(fā)團(tuán)隊(duì)以斤為單位，逐個(gè)稱重，逐個(gè)把關(guān)。如今，列車較以往減重10%以上，接近一節(jié)車廂的重量。
噪聲更低：采用化繁為簡(jiǎn)逐個(gè)擊破策略
噪聲，直接關(guān)乎乘坐舒適度。
提速50公里，通常會(huì)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(dòng)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(zhàn)?！?/p>
單一材料的性能再優(yōu)異，也不可能解決所有的噪聲問題。面對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用化繁為簡(jiǎn)、逐個(gè)擊破的策略，從噪聲源和傳遞路徑出發(fā)，先后用2年時(shí)間、進(jìn)行上百種材料比對(duì)，最終定制化開發(fā)出符合CR450動(dòng)車組需求的降噪結(jié)構(gòu)和材料。
如今CR450動(dòng)車組可實(shí)現(xiàn)客室內(nèi)噪聲降低2分貝，與既有動(dòng)車組時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)相當(dāng)——乘客于風(fēng)馳電掣中心靜身安。
為了提速50公里，科研團(tuán)隊(duì)破解的難題不勝枚舉。歷經(jīng)七年艱苦攻關(guān)，他們破除重重困難，成功讓CR450動(dòng)車組樣車下線！
今后，面向CR450樣車的試驗(yàn)驗(yàn)證與商業(yè)運(yùn)行，科研團(tuán)隊(duì)還將不斷迎難而上，勇闖高鐵科技創(chuàng)新前沿的“無人區(qū)”。正如趙紅衛(wèi)所說：“我們的目標(biāo)就是打造世界商業(yè)運(yùn)營(yíng)時(shí)速最快的高鐵。”
（科技日?qǐng)?bào)記者 洪星 攝）
