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中国高铁的速度有望再翻倍

来源:成都高铁学校www.sctielu.com 发布时间:2017-01-19 21:47:19 浏览次数:

南车青岛四方机车车辆股份有限公司厂区内,一列银灰色超速实验列车停放在厂区的铁轨上,这列台架实验速度每小时到达605公里的列车,被命名为更高速度的实验列车。

实践上,这项实验早在两年多前就已开端,为了这次实验,南车四方公司经过七次方案讨论会。

参加实验的电气开发部部长焦京海近来回忆说:“100-200公里时一点忧虑都没有,车速上了550公里以上心境开端激动,到600公里时就开端有点紧张了。”实验停步于605公里,是因为拟定的实验方针为600公里,“实验台建造时是按600公里规划的,再往上冲速度,忧虑对实验台欠好”, 高级主任规划师李兵解释说。

当时速提升到605公里的时分,实验没有立刻中止,坚持速度运转了10分钟,这相当于在地上上行进了100.8公里。

技能难度比飞机高

“高铁就像一架飞机在不停地起降”,中科院力学所杨国伟研讨员这么说。杨国伟创立了跨声速非线性气动弹性研讨,为我国高铁与大飞机研发供给空气动力与气动弹性的技能支持。

“坐飞机最风险的是起飞和下降,因为地上效应包含修建、风对飞机的激扰,所以,飞机规划的难点在起和降的进程。而高速列车一直在地上上高速运转,从空气动力学车与空气彼此的作用视点,既要思考地上对列车的强激扰,也要思考到高速运转情况下气流激扰。波音737的巡航阻力系数约在0.028摆布,6辆编组实验列车整车阻力系数约为0.48摆布,所以说更高速列车比飞机在天上巡航时的技能难点要杂乱得多。”杨国伟说。

民用飞机每小时飞翔间隔800-850公里,我国研发的更高速实验列车规划速度在每小时500公里以上,与现在在线上以每小时380公里最高时速运转的CRH380A比较,技能的边界条件有必要明晰。

“空气动力学功能的受轨迹不平顺影响,振荡激扰呼应不断加大,怎么保证列车高速运转的安全性;怎么保证舒服的搭车环境;比进步速度更主要的是能够极好的停下来。” 实验现场指挥梁建英说。

列车运转的阻力,包含车轮与轨迹冲突的机械阻力和车辆遭到的空气阻力。高速下制约速度的抗衡者是空气,“当列车以每小时200公里行进的时分,空气阻力占总阻力的70%摆布,和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时,气动阻力超过了总阻力的92%,假如跑到500公里以上,95%以上都是气动阻力了”,李兵说。空气阻力和列车运转速度的平方成近似正比联系,速度进步2倍,空气阻力将增至4倍。恰是这个平方联系,让规划师费尽心机。

空气阻力受三大要素影响,一是车头迎风遭到正压力,与车尾遭到的负压力间发生的压差阻力;二是因为空气黏性作用于车体外表的冲突阻力;三是列车底架以及列车外表高低构造引起的搅扰阻力。

工程师们为降低空气阻力,使用仿生学和空气动力学理论,创作了100多种头型概念,优选构建了80余种三维数字模型,打开了开端空气动力学仿真,比选出20个气动功能较优的头型,进一步进行气动优化,制作出1:20什物模型,依据仿真数据和漂亮效果,终究制作五款1:8头型别离做了风洞力学实验和气动噪声实验,名为“箭”的头型被选中,其气动噪声、气动阻力参数最优。“从气动功能来讲,”箭“与民航客机是可以PK的。”李兵说。

让数百吨重的更高速列车在线路上飞跑,除了削减气动阻力外,加大牵引才能是另一个要害。“六辆编组更高速实验列车牵引总功率可到达21120千瓦。恰是有了咱们自立开发的大功率牵引体系,才有高速实验列车完结台架实验605公里/小时的也许。”焦京海说。

大功率的牵引传动体系的技能研发,具有强大的技能分散效应,除列车之外可使用在其他制作范畴。“大功率的牵引传动体系技能具有极好的外延性,除轨迹交通范畴以外,大功率的牵引传动体系在许多工业传动范畴都有很广泛的使用,比方轧钢体系、船只推动体系、石油钻井、电力体系等等。”南车年代电气技能中心主任荣智林说。

高速列车运转依托电能,是由受电弓与触摸网触摸完结的,这个进程被称为“受流”环节。这项技能也是迄今为止技能专家们最重视的技能之一。“双弓受流”技能曾经是困扰工程技能人员的一个技能难点,“现在看来这个也不太像技能难点了”,梁建英说。“车辆在高速运转时,前弓在取电滑过触摸网时,会构成一个激扰波,致使后弓的离线也许性加大,影响车辆的牵引功能。怎么保证后弓受流的稳定性,这是技能上的难点。可是现在看来,现已不存在了”。

寻求更快速度

速度是技能开展的归纳实力。好像我国“两弹一星”的研发,举全国之力,近万名科研技能人员参加了高速列车的技能立异。“实验列车的速度还只是实验室内的数据,实践的线路数据还有待于进一步验证,咱们期望有个高的速度值,让全国际都能进一步了解我国的高铁技能和商品水平,其间的进程需求踏踏实实去做,而决不能急于求成。”梁建英说。

“时速605公里是实验台上跑出的,不是在线路上的数据,实践的线路实验还需求一系列的考核。”李兵说。2007年4月3日,法国 TGV在线路上发明574.8公里/小时实验最高速度,现在为止没有有新的记载刷新。2010年12月京沪先导段实验蚌埠-枣庄,CRH380A到达最高时速486.1公里,这个速度尽管是运营实验速度,它有别于法国TGV的纯粹实验速度。就运营实验的速度值来讲它是国际上最高的。

2011年,“7·23”甬温线格外严重铁路交通事端后,我国高铁开端了对更高质量方针的寻求,其间包含安全性、可靠性、舒服性等。事实上事端并不是缘于车的质量,可是这次事端却对我国高铁的开展带来了极大的影响。一切的铁路人,包含南车四方的技能人员都在反思,那即是怎么十分好、更稳健地推动国家的高速铁路事业。实验列车的研发是一个十分艰苦的进程。它以CRH380A新一代动车组技能立异效果为根底,遵从安全可靠的运转方针,对于体系集成、车体、转向架、牵引、网络操控、制动体系进行了许多技能立异,完结了碳纤维资料、镁铝合金、纳米资料、风阻制动体系等一系列新技能、新资料的装车实验验证。全部列车的研发历经了两年多的时刻。

实验列车完结在实验室的测验后,在厂区内一条3.7公里的环形实验线上进行了一个月可靠性实验,运转里程约1000公里。受线路条件约束最高速度不得超过时速30公里,“对整车、体系及部件完结了开端可靠性验证”,工程师通知记者。

多项新技能有待验证

高铁,是我国战略性新兴产业之一,而更高速列车则是我国立异才能的又一标志性著作。工程师与科学家巴望上线实验联接实验台的验证结果,愈加深化地探究超高速列车三大核心技能理论,即轮轨技能、空气动力学功能与弓网联系。

对工程师而言,许多项规划是无法在台架实验中完结的,更高速列车的三项核心技能有两项无法验证,即空气动力学功能与弓网联系。

比方,台架实验在室内完结,缺少了风,则无法完结空气动力的实验。“更高速列车首要的验证是车的阻力特性,牵涉到能耗;其次是升力特性,涉及到脱轨系数;第三是脉动力的大小,涉及到列车的安全性。还有即是交汇瞬时风的阻力,以及安全的躲避间隔。从理论上讲,现在已有的公式对400公里与500公里的车应该是适用的,就研讨和印证来说,这些都是需求经过线上实验进一步验证。”杨国伟说。别的,即便是双向翻滚实验台,也无法完结受电弓与触摸网的受流实验。

对做根底理论研讨的科学家而言,他们期望验证共性要害技能的根底理论机理。以脱轨系数为例,车辆运转时,在线路情况、运用条件、车辆构造参数和装载等要素最晦气的组合条件下也许致使车轮脱轨,评定防止车轮脱轨稳定性的目标叫脱轨系数,这个系数越大越简单脱轨。

依据国际标准,0.8作为脱轨安全性的目标。“可是咱们对高速列车实验时发现,列车在线上以480公里的速度,脱轨系数只要0.1-0.2摆布,远远小于0.8。假如以每小时550公里的速度,实践运转时的脱轨系数是多少?它涉及到高速根底力学的研讨。全球范围的科学家们一直期望破解脱轨系数之谜。”转向架高级工程师马利军说。

股动职业开展

本世纪是高铁的年代。美国总统奥巴马在2011年国情咨文中表明,“没有理由让欧洲和我国具有最快的铁路”,奥巴马激烈意识到,高铁将是重塑美国全球竞争力的技能制高点。“技能上一定是要抢占制高点,谁有抢占技能的制高点的才能,谁就有股动职业开展的才能。以技能的先进性驱动商场的需求,这是全球商场经济竞争的规则。”梁建英说。

2007年法国TGV发明“全球第一速”,以抗衡德国磁悬浮列车抢占商场的应战。“法国恰是因为在路上跑了570多公里,给国际各国清晰的信号,我的技能是可行的。从此今后,国际高铁商场法国变成佼佼者。”杨国伟说。我国高铁驶向国际的脚步正在提速,阐明高速仍旧是趋势。探究500公里以上超高速列车的技能,既是一项前瞻性的研讨,也是拓宽国际商场的技能储备。

技能的成熟需求沉淀,而商场的拓宽则是刹那间的外延。我国高铁从2004年开端,经过9年的时刻,从引进、消化、吸收到现在技能的全部抢先,更高速实验列车的研发是技能纵向开展的制高点,只要把握技能的制高点,才能够使技能纵向与横向彼此传递,覆盖商场的面积递加。“这个实验列车它的根底是在CRH380A技能向上拓宽的,而城际列车则是向下的拓宽。高铁这么多年的技能立异,其技能先进性现已向上下流商品传递。”梁建英说。

对技能的寻求并未中止。为了十分好地了解空气动力学的作用联系,南车四方股份(行情 股吧 买卖点)公司正在方案筹建一个小规模的风洞实验室。“尽管咱们是一个工程单位,可是咱们需求自个去打破,把握和沉淀一些新技能,想为今后留下点什么。”梁建英对记者说。

对更高速实验列车的线路验证,国家有关方面给予了充分的重视,列车的上线实验工作已在全部打开,列车的各项技能功能将在线路实验中得到进一步验证。全部进程将分阶段施行,会一步步获取各种技能参数。“咱们期盼它有十分好的体现,让全国际都进一步了解我国高铁技能。”(成都高铁学校





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