中国正试验时速公里列车高铁时速有望翻倍.docx
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中国正试验时速公里列车高铁时速有望翻倍
中国正试验时速公里列车高铁时速有望翻倍
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中国正实验时速605公里列车高铁时速有望翻倍（图>
2018年01月17日18:
19来源：
光明网作者：
赵忆宁
原标题：
南车实验更高速列车高铁时速有望翻倍中国高铁的速度有望再翻倍。
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达到605公里的列b5E2RGbCAP
中国南车制造的CIT500型的实验速度达到了605公里/小时
原标题：
南车实验更高速列车高铁时速有望翻倍
中国高铁的速度有望再翻倍。
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达到605公里的列车，被命名为更高速度的实验列车。
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实际上，这项实验早在两年多前就已开始，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最近回忆说：
“100-200公里时一点担心都没有，车速上了550公里以上心情开始激动，到600公里时就开始有点紧张了。
”实验止步于605公里，是因为制定的实验目标为600公里，“实验台建设时是按600公里设计的，再往上冲速度，担心对实验台不好”，高级主任设计师李兵解释说。
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当时速提升到605公里的时候，实验没有马上停止，保持速度运行了10分钟，这相当于在地面上行驶了100.8公里。
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技术难度比飞机高
“高铁就像一架飞机在不停地起降”，中科院力学所杨国伟研究员这样说。
杨国伟创立了跨声速非线性气动弹性研究，为中国高铁与大飞机研制提供空气动力与气动弹性的技术支撑。
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“坐飞机最危险的是起飞和降落，因为地面效应包括建筑、风对飞机的激扰，所以,飞机设计的难点在起和降的过程。
而高速列车始终在地面上高速运行，从空气动力学车与空气相互的作用角度，既要考虑地面对列车的强激扰，也要考虑到高速运行状况下气流激扰。
波音737的巡航阻力系数约在0.028左右，6辆编组实验列车整车阻力系数约为0.48左右，所以说更高速列车比飞机在天上巡航时的技术难点要复杂得多。
”杨国伟说。
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民用飞机每小时飞行距离800-850公里，中国研制的更高速实验列车设计速度在每小时500公里以上，与目前在线上以每小时380公里最高时速运行的CRH380A相比，技术的边界条件必须清晰。
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“空气动力学性能的受轨道不平顺影响，振动激扰响应不断加大，如何保证列车高速运行的安全性；如何保证舒适的乘车环境；比提高速度更重要的是能够很好的停下来。
”实验现场指挥梁建英说。
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列车运行的阻力，包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。
高速下制约速度的抗衡者是空气，“当列车以每小时200公里行驶的时候，空气阻力占总阻力的70%左右，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%，如果跑到500公里以上，95%以上都是气动阻力了”，李兵说。
空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系，速度提高2倍，空气阻力将增至4倍。
正是这个平方关系，让设计师绞尽脑汁。
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空气阻力受三大因素影响，一是车头迎风受到正压力，与车尾受到的负压力间产生的压差阻力；二是由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力；三是列车底架以及列车表面凹凸结构引起的干扰阻力。
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工程师们为降低空气阻力,应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，开展了初步空气动力学仿真，比选出20个气动性能较优的头型，进一步进行气动优化，制作出1：
20实物模型，根据仿真数据和美观效果，最终制作五款1：
8头型分别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。
“从气动性能来讲，‘箭’与民航客机是可以PK的。
”李兵说。
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让数百吨重的更高速列车在线路上飞跑，除了减少气动阻力外，加大牵引能力是另一个关键。
“六辆编组更高速实验列车牵引总功率可达到21120千瓦。
正是有了我们自主开发的大功率牵引系统，才有高速实验列车实现台架实验605公里/小时的可能。
”焦京海说。
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大功率的牵引传动系统的技术研发，具有强大的技术扩散效应，除列车之外可应用在其他制造领域。
“大功率的牵引传动系统技术具有很好的外延性，除轨道交通领域以外，大功率的牵引传动系统在很多工业传动领域都有很广泛的应用，比如轧钢系统、船舶推进系统、石油钻井、电力系统等等。
”南车时代电气技术中心主任荣智林说。
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高速列车运行依靠电能，是由受电弓与接触网接触完成的，这个过程被称为“受流”环节。
这项技术也是迄今为止技术专家们最关注的技术之一。
“双弓受流”技术曾经是困扰工程技术人员的一个技术难点，“现在看来这个也不太像技术难点了”，梁建英说。
“车辆在高速运行时，前弓在取电滑过接触网时，会形成一个激扰波，导致后弓的离线可能性加大，影响车辆的牵引性能。
如何保证后弓受流的稳定性，这是技术上的难点。
但是现在看来，已经不存在了”。
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追求更快速度
速度是技术发展的综合实力。
如同中国“两弹一星”的研制，举全国之力，近万名科研技术人员参与了高速列车的技术创新。
“实验列车的速度还只是实验室内的数据，实际的线路数据还有待于进一步验证，我们希望有个高的速度值，让全世界都能进一步了解中国的高铁技术和产品水平，其中的过程需要踏踏实实去做，而决不能急于求成。
”梁建英说。
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“时速605公里是实验台上跑出的，不是在线路上的数据，实际的线路实验还需要一系列的考核。
”李兵说。
2007年4月3日，法国TGV在线路上创造574.8公里/小时实验最高速度，目前为止尚未有新的记录刷新。
2018年12月京沪先导段实验蚌埠-枣庄，CRH380A达到最高时速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世界上最高的。
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2018年，“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故后，中国高铁开始了对更高质量目标的追求，其中包括安全性、可靠性、舒适性等。
事实上事故并不是缘于车的质量，但是这次事故却对中国高铁的发展带来了极大的影响。
所有的铁路人，包括南车四方的技术人员都在反思，那就是如何更好、更稳健地推进国家的高速铁路事业。
实验列车的研制是一个非常艰苦的过程。
它以CRH380A新一代动车组技术创新成果为基础，遵循安全可靠的运行目标，针对系统集成、车体、转向架、牵引、网络控制、制动系统进行了诸多技术创新，实现了碳纤维材料、镁铝合金、纳M材料、风阻制动系统等一系列新技术、新材料的装车实验验证。
整个列车的研制历经了两年多的时间。
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实验列车完成在实验室的测试后，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，运行里程约1000公里。
受线路条件限制最高速度不得超过时速30公里，“对整车、系统及部件完成了初步可靠性验证”，工程师告诉记者。
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多项新技术有待验证
高铁，是中国战略性新兴产业之一，而更高速列车则是中国创新能力的又一标志性作品。
工程师与科学家渴望上线实验衔接实验台的验证结果，更加深入地探索超高速列车三大核心技术理论，即轮轨技术、空气动力学性能与弓网关系。
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对工程师而言，诸多项设计是无法在台架实验中完成的，更高速列车的三项核心技术有两项无法验证，即空气动力学性能与弓网关系。
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比如，台架实验在室内完成，缺少了风，则无法完成空气动力的实验。
“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。
还有就是交汇瞬时风的阻力，以及安全的避让距离。
从理论上讲，目前已有的公式对400公里与500公里的车应该是适用的，就研究和印证来说，这些都是需要通过线上实验进一步验证。
”杨国伟说。
另外，即便是双向滚动实验台，也无法完成受电弓与接触网的受流实验。
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对做基础理论研究的科学家而言，他们希望验证共性关键技术的基础理论机理。
以脱轨系数为例，车辆运行时，在线路状况、运用条件、车辆结构参数和装载等因素最不利的组合条件下可能导致车轮脱轨，评定防止车轮脱轨稳定性的指标叫脱轨系数，这个系数越大越容易脱轨。
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根据国际标准，0.8作为脱轨安全性的指标。
“但是我们对高速列车实验时发现，列车在线上以480公里的速度，脱轨系数只有0.1-0.2左右，远远小于0.8。
如果以每小时550公里的速度，实际运行时的脱轨系数是多少？
它涉及到高速基础力学的研究。
全球范围的科学家们一直希望破解脱轨系数之谜。
”转向架高级工程师马利军说。
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带动行业发展
本世纪是高铁的时代。
美国总统奥巴马在2018年国情咨文中表示，“没有理由让欧洲和中国拥有最快的铁路”，奥巴马强烈意识到，高铁将是重塑美国全球竞争力的技术制高点。
“技术上一定是要抢占制高点，谁有抢占技术的制高点的能力，谁就有带动行业发展的能力。
以技术的先进性驱动市场的需求，这是全球市场经济竞争的规律。
”梁建英说。
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2007年法国TGV创造“全球第一速”，以抗衡德国磁悬浮列车抢占市场的挑战。
“法国正是因为在路上跑了570多公里，给世界各国明确的信号，我的技术是可行的。
从此之后，世界高铁市场法国成为佼佼者。
”杨国伟说。
中国高铁驶向世界的脚步正在提速，说明高速仍旧是趋势。
探索500公里以上超高速列车的技术，既是一项前瞻性的研究，也是拓展国际市场的技术储备。
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技术的成熟需要积淀，而市场的拓展则是瞬间的外延。
中国高铁从2004年开始，经过9年的时间，从引进、消化、吸收到如今技术的全面领先，更高速实验列车的研制是技术纵向发展的制高点，只有掌握技术的制高点，才能够使技术纵向与横向相互传递，覆盖市场的面积递增。
“这个实验列车它的基础是在CRH380A技术向上拓展的，而城际列车则是向下的拓展。
高铁这么多年的技术创新，其技术先进性已经向上下游产品传递。
”梁建英说。
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对技术的追求并未停止。
为了更好地理解空气动力学的作用关系，南车四方股份公司正在计划筹建一个小规模的风洞实验室。
“虽然我们是一个工程单位，但是我们需要自己去突破，掌握和积淀一些新技术，想为以后留下点什么。
”梁建英对记者说。
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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关注，列车的上线实验工作已在全面展开，列车的各项技术性能将在线路实验中得到进一步验证。
整个过程将分阶段实施，会一步步获取各种技术参数。
“我们期盼它有非常好的表现，让全世界都进一步了解中国高铁技术。
”工程师们说。
（来源：
21世纪经济报道>
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