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“復興號”數字密碼(新時代之光)

2018/9/13 9:15:41 8406
來源:人民日報



制圖:蔡華偉

??一半是海水,一半是工業。工業與海洋,在青島如此地舒展和明朗。

??當你關注旅游勝地時,青島的海景山色,直入心底,美不勝收。當你關注工業品牌時,海爾、海信電器、青島啤酒,還有響當當的“復興號”高速列車。它們都屬同一個故鄉。

??青島是硬朗的山東大漢,傳承著豪爽、大氣、硬漢的山東基因,但又是有靈性、有溫度的。這也是“復興號”高速列車的性格,氣勢磅礴,卻又溫柔多姿。它那行云流水的身姿,奔馳在祖國廣袤的大地上。

??春天,我來到青島采訪,試圖從這里探究“復興號”高速列車的奧秘。采訪中,一組組有趣的數字,似乎告訴了我破解奧秘的密碼。

??“復興號”高速列車試驗速度可達時速400公里及以上。每四天就有三列“復興號”高速列車從這里下線

??踏上青島火車站站臺,大海的吼叫聲撲面而來。這是離大海最近的高鐵火車站。

??這座1901年由德國人修建的火車站,歐式風格的紅頂站舍,呈四合院式包圍著一條條股道。幾經擴建,舊貌換新顏,唯有那座德式鐘樓,保留著久遠的氣息。

??青島乃高鐵之城。坐落于青島城陽區的四方機車車輛公司,以生產制造“復興號”高速列車名揚四海。青島見證了鐵路的發展,高鐵也提升了青島的城市質感。

??在總裝配廠,我佇立在“復興號”高速列車自動焊接生產流水線前,只見機器人樂此不疲地裝配、焊接;沉重的鋼鐵構架如同一個個小玩具,被任意傳送、翻轉、輸出……

??公司領導介紹,四方公司的高速列車生產量占全國年產量的四成以上。每四天就有三列“復興號”高速列車從這里下線,開往祖國四面八方。

??“復興號”高速列車,全稱“復興號中國標準動車組”,是建立在“和諧號”CRH380型動車組技術平臺上的,我國第三代高速列車。“復興號”高速列車的試驗速度可達時速400公里及以上,與“和諧號”動車組相比,其設計壽命更長、自動化程度更高、安全控制性更強。“復興號”高速列車的正式投入運用,標志著我國完全掌握了高速列車核心技術。

??一列“復興號”高速列車,有50多萬個零部件,接線點10萬多個,數據確認項點56000個

??2018年3月5日上午,人民大會堂中央大廳。8點剛過,10位全國人大代表在工作人員引領下走到了麥克風前,開始與中外記者互動交流。四方公司轉向架分廠的首席技師郭銳就是其中的一位。

??今年41歲的郭銳,享有“大國工匠”之譽。

??郭銳從事轉向架生產。轉向架是高速列車的關鍵部位,就像人的雙腿。郭銳做了一個形象的比喻:“一個人的腿如果沒有殘疾,就會跑得很快。如果這個腿有了毛病,就麻煩了。尤其是在奔跑的過程中出現問題,會非常危險。”

??轉向架雖然看著比較小,但是幾乎所有的軸承都集中在這兒。如軸箱軸承、齒輪箱軸承,還有制動裝置、電機、驅動裝置等。轉向架既是行走部分,也是驅動部分,對裝配精度要求很高。按技術規程要求,轉向架的裝配精度必須控制在0.04毫米以內。

??幾年來,郭銳先后從事了時速200公里轉向架構架研磨,時速200公里轉向架正、反裝,時速200公里、300公里轉向架落成、試驗,提議開發了5項裝配工藝,獲得5項技術專利,解決了多個高速列車制造中的技術難題。

??高速列車是一項龐大的系統工程。光一張圖紙,從提出方案到最終敲定,就要經歷反復的研究論證,進行無數次的仿真分析、無數次的試驗驗證。

??四方公司提供的數據表明,一列“復興號”高速列車,有50多萬個零部件,其中提供電力驅動、內核控制、信號傳輸的電線就有5萬多根,接線點10萬多個;總共有56000個數據確認項點,需要進行200項試驗檢測;檢測調試需要大約20天,最后以零缺陷狀態出廠交給客戶。

??幾年來,郭銳與他的團隊裝配高速動車組超過1000列,安全運行超過16億公里。郭銳說,一列高速列車的幾十萬個部件,每個部件都必須追求完美,這樣列車的整體性能、速度和安全性才能得到保障。“復興號”高速列車跑起來,才會安全暢快。“復興號”高速列車的裝配精度遠遠超過以前所有車輛的要求,我能參與其中,特別自豪。

??像郭銳這樣位于技能人才“塔尖”的首席技能專家,四方公司一共有19人,待遇相當于副總工程師。

??“復興號”高速列車流線型全新設計頭型,車頭兩側有雙“強有力的手”,牢牢地抓住鋼軌

??高速列車的速度正在逼近飛機。與航空飛行器相比,高速列車還要面臨地面氣流的擾動,兩車交會時的氣體激蕩,以及車體通過隧道時的氣流壓力。因此,高速列車的頭型設計比飛機更具挑戰性。

??采訪得知,經過上百次仿真計算、上千次空氣動力學試驗、上萬次線型測試,高速列車研發團隊設計出了30種概念頭型。通過仿真計算、不同環境的氣動力學試驗和噪聲風洞試驗,定型5種頭型做篩選試驗,最后形成了“圓潤光滑、線條流暢、形態飽滿”的“復興號”高速列車全新設計頭型。這種全新低阻力流線型車頭設計優化了頭型結構,提高了抗風能力和高速下的列車安全性,更加適合中國鐵路路線環境。

??專家告訴我,為了減少列車氣流阻力,“復興號”還采用了車體平順化設計,在車頭兩側設計了一種“導流槽”,尾車氣動升力被“導流”產生的向下壓力抵消,就像一雙強有力的手,牢牢地抓住鋼軌,不讓火車飛起來。

??與“和諧號”動車組相比,“復興號”高速列車體態姣好,看起來線條更優雅,跑起來也更節能。“和諧號”動車組的車頂有個“鼓包”,那里裝著受電弓和空調系統。“復興號”高速列車把這個“鼓包”下沉到了車頂下的風道系統中,使列車看起來更美。

??鎂合金、碳纖維等先進輕量化材料的大量運用,大大減輕了車體重量,擴展了車廂容積。“復興號”高速列車的高度從3700毫米增高到了4050毫米,座位間距更寬敞。在車體斷面增加、空間增大的情況下,按時速350公里運行,人均百公里能耗下降17%左右。列車運行阻力和車內噪聲明顯下降,有效減少了持續運行能量消耗,表現出良好的節能環保性能。

??“藍海豚”與“金鳳凰”是網民早期獻給中國標準動車組的昵稱。“復興號”高速列車的兩個車型,分別由四方公司和長客公司生產。兩者均為流線型車體,以白色為基調,分別點綴以藍色或黃色標色,以示區別。于是,就有了網民奉送的昵稱。

??細心的人們會發現,新命名的“復興號”中國標準動車組,原來的那列有著藍色標識的“藍海豚”不見了,取而代之的是鮮艷的紅色標識。火車迷們贊嘆道,紅色比藍色更耀眼。人們所感到的不僅僅是標色的變化,更是“復興號”高速列車從里到外的全面創新。

??當然,最關鍵的不是它的“高顏值”,而在于它卓越的性能表現。“復興號”高速列車各項性能優異:列車氣動阻力降低了15.4%,隧道交會壓力波降低20%,明線壓力波降低18%,氣動噪聲降低了7%,均達到國際領先水平。

??不斷優化和規范車載設備的降噪要求和設計,對不同材料和結構的隔音進行對比試驗,達到3000多次。“復興號”高速列車的噪音下降了1至5分貝,超越設計目標

??試驗證明,隨著速度的不斷提升,高速列車的氣動噪聲會顯著增加。當時速達到300公里時,高速列車的氣動噪聲已超過輪軌噪聲成為主要噪聲源。這樣不但大大降低了乘客的舒適性,而且對鐵路沿線造成噪聲污染。“和諧號”CRH380型動車組噪音已經較小,優于很多發達國家的高速動車組。在此基礎上,哪怕降低1分貝,也是世界性難題。“復興號”挑戰了這個難題。

??為了讓旅客乘車感覺更舒適,中國鐵道科學研究院、中車集團以及相關高校科技人員共同攜手,凝心聚力,頑強攻克高速列車噪音控制難題。

??針對高速列車的主要氣動噪聲源是受電弓與轉向架,科研人員積極組織課題攻關,建立受電弓、轉向架氣動噪聲分析模型,取得數據,模擬試驗,逐項改進。

??四方公司技術團隊前后探索了3年時間,光是隔音材料的對比試驗,就做了3000多次。為了獲得一組準確的數據,常常通宵達旦,即使出現一點誤差,整個實驗都要從頭再來。

??降噪是個系統工程,剛開始制造工廠采取了運用最新降噪材料、加裝吸音裝置等措施,但降噪效果不明顯。四方公司請來國內的結構、流體、材料等領域的專家共同會商。集中力量辦大事的優勢在這里得到充分體現。大家擰成一股繩,經反復研究發現,一些車載空調、風機等設備的吸氣排氣造成壓差,也影響降噪。于是,他們優化和規范車載設備的降噪要求和設計,終于讓噪音下降1至5分貝,超越設計目標。

??如今,當你乘坐“復興號”高速列車時,基本上聽不到噪音。哪怕是座位底下車輪與鋼軌的摩擦聲都很輕微、很遙遠。要知道這可是350公里的時速。車外雷霆萬鈞之力,車內一片靜悄悄,這是一幅多么詩情畫意的景象啊。

??“復興號”高速列車采用的254項重要標準中,中國標準占到84%;11個系統96項主要設備,采用了統一的中國標準和型號,具有完全自主知識產權

??“中國標準”即“以我為主,為我所有”的技術標準。

??一個新標準的確立,需要智慧、話語權和技術底氣。

??中國高速列車制造借力世界先進技術,經過十多年的努力,在較短時間實現了重大跨越。當初從歐洲、日本引進的多個技術平臺,經過“兼收并蓄”,在實現“為我所用”的同時,也帶來了諸多不便和“尷尬”,如車型不能兼容、零配件不能互換等。

??2012年春,中國鐵路總公司主導,集合國內有關企業、高校科研單位等優勢力量,啟動了“時速350公里的中國標準動車組”研制工作。2014年,國家發改委將中國標準動車組納入國家戰略性新興產業示范工程項目,力求構建體系完整、結構合理、先進科學的中國高速列車技術標準體系。

??承擔中國標準動車組設計制造的四方公司和長客公司,以“中國標準動車組”技術條件為依據,對動車組頂層技術指標進行分解,周密制定了各子系統的功能規范并開展相關技術方案設計,完成了動車組的總體設計、各子系統的技術參數匹配與相關結構設計。

??“復興號”中國標準動車組采用的“中國標準”,涵蓋了列車總裝、車體、轉向架、牽引電氣、司機室布置及設備、制動及供風、網絡控制、運用維修等10多個方面關鍵技術和配套技術,涉及動車組的空氣動力學仿真、車輛動力學性能仿真等幾十種設計驗證與校核計算。一切都是自主設計,具有創新性、安全性、智能化、人性化、經濟性等特點,居于國際領先水平。

??以“和諧號”動車組駕駛臺上的操縱手柄為例,有的車型只有一個,有的車型有兩個,還有的車型是三個,牽引、制動、恒速手柄各不相同。為了讓“復興號”駕駛臺的手柄統一,開發團隊從20多個設計方案中遴選,經過上萬次機械、物理特性測試、論證,最后定型。有的時候一個故障代碼、一個控制信號,甚至在顯示屏上顯示的一個圖標,大家都要討論很久。

??2015年6月30日,兩列具有完全自主知識產權、時速350公里“中國標準動車組”分別在青島四方公司和長客公司下線。集物聯網、傳感網、列車控制網絡、車載傳輸網絡的多網融合技術于一體的中國智能化高速列車由此誕生。在高速列車254項重要標準中,中國標準占84%;中國標準動車組的“標準”,意味著今后中國大地奔跑的所有高速列車都能連掛運營,互聯互通。“復興號”高速列車整體設計和關鍵技術全部自主研發,具有完全自主知識產權。在時速350公里中國標準動車組基礎上,“復興號”高速列車更在積極推進自主化、標準化、系列化發展。

??“復興號”高速列車設置了2500余項自動監測點,采集車輛動態信息達到1500余項,實現了全列車、全方位、多維度的實時監測和故障診斷、處置

??2017年6月26日11時05分,“復興號”高速列車分別在北京南站和上海虹橋站雙向首發,一個形似“飛龍”,一個神似“金鳳”,分別擔當起G123次和G124次高速列車值乘任務。

??由此,中國高鐵進入“中國標準動車組時代”。

??就在前一天,位于北京西郊的北京動車段喜氣洋洋,一片歡騰。中國鐵路總公司在這里舉行命名儀式,中國標準動車組被正式命名為“復興號”。從這一刻起,“復興號”高速列車閃亮登場,承載著中華民族偉大復興的中國夢奔向未來。

??我國地域廣闊,氣候、地質差異顯著,南北溫度橫跨達±40℃,長距離、高強度的復雜運行環境,對高速列車的適應性提出了極高要求。“復興號”高速列車進行了60萬公里運行考核,比歐洲標準還多了20萬公里。降低全壽命周期成本,提高了安全冗余,整車性能指標實現較大提升。“復興號”高速列車的設計壽命達到了30年或運行1500萬公里,而“和諧號”動車組則是20年。

??為了讓旅客放心乘坐“復興號”高速列車,強大完善的智能化感知系統,滲透到中國標準動車組的每個毛細血管里,大大提升了列車的“警惕性”。全車設置了2500余項監測點,比以往監測點最多的車型還多出約500個,采集車輛動態信息達到1500余項,包括安全性能、環境信息(如溫度)等,并記錄各部件運用工況。為全方位、多維度故障診斷、維修提供支持。

??同時,“復興號”高速列車的頭部和車廂連接處,還增設碰撞吸能裝置,若在低速運行中出現意外碰撞時,可通過裝置變形,提高動車組被動防護能力。列車出現異常時,可自動報警或預警,并能根據安全策略自動采取限速或停車措施。此外,還采用遠程數據傳輸,可在地面實時獲取車輛狀態信息,提升地面同步監測、遠程維護能力。

??“復興號奔馳在祖國廣袤的大地上。”習近平主席在2018年新年賀詞中的詩意表達,被中國鐵路人視為對近年來中國高速鐵路成就的充分肯定,極大地鼓舞著廣大鐵路人奮勇爭先的激情和斗志。

??“復興號”奔馳在祖國廣袤的大地上,承載著中華民族偉大復興中國夢,承載著人民群眾對美好生活的向往,風馳電掣,勇往直前。

??《 人民日報 》( 2018年09月13日 24 版)



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