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

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

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)動車組在時速350公里的高速狀態(tài)下運行時,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)計難度大大攀升。

“為攻克頭型技術(shù)難題,研發(fā)團隊最初設(shè)計了46種頭型概念方案,圍繞氣動性能開展了海量的仿真計算、風(fēng)洞試驗以及動模型試驗,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”不負重望,表現(xiàn)優(yōu)異。整車運行阻力降低12%,人均百公里能耗下降17%,當(dāng)它以時速350公里運行時人均百公里能耗僅3.8度電。

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

聰明“中國腦”:1秒鐘記錄100萬個數(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),整車檢測點達2500多個,比以前動車組多了500多個。“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多項車輛狀態(tài)信息,就像動車組的眼睛一樣,時時刻刻對列車振動、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,數(shù)據(jù)記錄精度最高達到微秒級。“這也使‘復(fù)興號’達到了1秒鐘記錄100萬個數(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)得以高速實時傳輸,列車的故障診斷和檢修維護更加安全可靠、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,這是因為除具備失穩(wěn)檢測、煙火報警、軸溫監(jiān)控、受電弓視頻監(jiān)視等安全防護功能外,“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能力。”丁叁叁說。

被動安全防護,也就是當(dāng)列車發(fā)生碰撞時,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”的碰撞防護系統(tǒng),設(shè)計吸能容量達6.8兆焦,這一指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平。

在世界高速列車領(lǐng)域,被動安全防護是一項技術(shù)“制高點”。碰撞防護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,設(shè)計難度大。中車四方股份公司研發(fā)團隊經(jīng)過兩年的攻關(guān),自主開發(fā)了碰撞防護系統(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,這是因為“復(fù)興號”有一個非常優(yōu)良的降噪指標(biāo)。根據(jù)測試,當(dāng)“復(fù)興號”以時速350公里高速運行時,客室噪聲最大僅為65分貝,遠遠優(yōu)于70分貝的“優(yōu)”等線。

“設(shè)計初期,研發(fā)團隊給自身定了一個苛刻的目標(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;進行降噪控制。試驗期間光牽引軟件就進行了80多個版本的降噪優(yōu)化,最終實車試驗時,車內(nèi)噪聲最多降低了4—6分貝,比研發(fā)團隊的預(yù)期目標(biāo)更優(yōu)。

一個安靜的客室環(huán)境就這樣營造出來了。