時速400公里,中國高鐵駛進“無人區”查包養網站_中國網

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原標題:時速400公里,中包養國高鐵駛進“無人區”

7月9日在國家鐵道試驗中間展區拍攝的CR450BF動車組。新華社記者 才揚攝

7月9日,第十二屆世界高速鐵路年夜會期間,位于北京朝陽的國家鐵道試驗中間,成為國內外參會嘉賓關注的焦點。這里,大師爭相試乘親身經歷世界首款試驗運行時速450公里、商業運營時速400公里的新一代高速動車組——CR450。

當前,CR450動車組已完成樣車下線、型式試驗、互聯互通調試等一系列研發任務,正在開展考察試驗和機能驗證,為正線試運行做各項準備。

“這意味著中國鐵路已進進高鐵科技創新‘無人區’。”復興號動車組總體技術專家、中國鐵道科學研討院集團無限公司(以下簡稱“鐵科院”)首席研討員趙紅衛告訴科技包養網日報記者,為了將商業運營時速再晉陞50公里,國鐵集團牽頭組建創新聯合體,先后霸佔永磁牽引、氣動減阻、短距離制動等難題,在全球范圍內初次創建時速400公里動車組技術體系。

1.6倍功率晉陞

進步列車速率,起首要考慮晉陞動力牽引系統機能。

為增強牽引機能,研發人員決定將具有自立知識產權的年夜功率永磁牽引系統搬上CR450動車組,標志著我國高鐵開啟了“永磁時代”。

“裝車難度很年夜!”趙紅衛介紹,“永磁系統有一年夜隱患,即電機在發生匝間或相間短路時,因永磁體緣故,并不會結束轉動,能夠導致電機損壞,影響行車平安。”

為消除這一隱患,研發團隊一頭扎進實驗室三個多月,從優化電機設計參數和把持戰略進手,反復進行計劃對比、試驗研討和實證驗證。

“我們創造出了‘三相主動短路防護技術’。”鐵科院機輛所研討員殷振環解釋,“這項技術就像一個緊密的‘平安閥’,能在0.2秒內疾速識別短路毛病,并自動將包養毛病相繞組切換成閉環回路,禁止電機進一個步驟損壞。”

技術成型后,部件靠得住性還需在線路上“實戰”驗證。

2023年6月至7月,一場列車交會試驗在福廈高鐵線路上展開。經測算,要完成時速450公里沖高達速任務,列車功率需晉陞至額定功率的1.6倍。

試驗前夜,殷振環組織團隊連夜召開技術論證會,系統評估實施計劃、明確任務分工。牽引動力系統部件適用性評估、軟件變更測試、空中模擬試驗……盡管各項任務都已有序完成,殷振環心中仍在打鼓,“沖高真能實現?”

“發車!”6月28日,福廈高鐵湄洲灣跨海年夜橋,首列試驗列車率先啟動,1.5秒后對開列車跟進。經測算,搭載新技術部件的試驗列車以單列最高時速453公里、雙向兩列相對交會最高時速891公里運行。新的世界紀錄誕生了!

“我們先后在鄭萬、濟鄭、彌蒙和福廈高鐵開展20余萬公里的線路試驗,驗證了永磁牽引系統不單動力實足,並且平安靠得住。”殷振環說。

22%氣動減阻

“高速飛馳的列車,95%的運行阻力來自空氣。”鐵科院機輛所研討員邵軍告訴記者,理論測算表白,時速進步50公里,阻力增添30%,能耗也隨之增添。

想要提速,又要節約能耗,“減阻”勢在必行。衝破口在哪里?

此前研制“復興號”動車組時,科研人員已將車頭的“平順化”做到了極致。大師覺得,通過調整外形進一個步驟降阻的空間無限。

但研發人員并未懶惰。他們在天然界中尋找靈感,基于仿生學道理摸索新計劃。百余種設計計劃經過大批模擬仿真和風洞試驗層層篩選,最終,以高速飛翔的鷹隼和箭矢為原型的計劃脫穎而出。仿真測試表白,新頭型可將運行阻力下降約2.6%。

“這與整體減阻20%以上的目標包養仍有很年夜差距。”趙紅衛說。面對挑戰,團隊繼續深刻研討氣動仿真與測試,剖析列車各部件的阻力分布,探尋減阻的理論極限。

衝破口出現了!“我們發現,此前被忽視的列車下部轉向架區域,蘊躲著較年夜的減阻潛力。”邵軍介紹,有成員提出了一個年夜膽設想——可否用包覆結構將轉向架袒露區域覆蓋起來,從而構成更完全的氣動外形,以下降阻力?

這個被稱為“穿褲子”的思緒帶來了不測之喜。“沒想到後果這般顯著。”殷振環笑道,經過反復研討確認,該計劃確實能年夜幅減阻。

團隊隨即集中氣力,重點攻關包覆結構的最優形狀與地位,同時解決包覆后能夠出現的檢修難題。

一遍遍仿真、一次次計劃修改……終于,一個既能有用減阻,又能兼顧結構強度、剛度以及檢修需求的計劃誕生了。

“在此基礎上,結合流線型車頭、低阻力受電弓等多項辦法,列車運行阻力可有用下降22%。”邵軍說,這意味著CR450動車組在時速晉陞50公里后,能耗程度仍與CR400動車組相當。

6500米制動停穩

CR450動車組不僅要“跑得快”,更要“停得穩”。研發伊始,團隊就設定了一個極具挑戰的目標——提速后,制動距離與CR400動車組雷同。即在6500米內,實現400公里時速降至零。

這意味著包養宏大的制動能量要均衡。鐵科院機輛所副研討員蔡田抽像地比方:這一過程釋放的能量,足以在2分鐘內將6.8噸水從冰點加熱至沸點。

顯然,CR400動車組應用的制動資料已無法滿足請求,必須研發機能更強的新資料。為此,團隊成立了專項小組,攻堅具備耐高溫、抗變形、耐疲勞等特徵的新型制動資料。“僅確定資料的‘配方’就經歷了上百次試驗。”蔡田回憶,“后續的資料機能和工藝驗證又持續了一年多。”

挑戰不止于資料。此前,為下降空氣阻力,將頭車和尾車轉向架包覆起來的計劃,此時卻形成了制動散熱難題。

為均衡空氣阻力與散熱這對牴觸,研發團隊又從系統耦合進手,提出結構性調整計劃:減少頭車和尾車的制動盤數量,將削減的制動力改由其他系統分擔。蔡田介紹,這一調整不僅解決了散熱問題,更深化了大師對整車系統間彼此感化的認知。

制動過程中,制動力可否有用轉化為減速力,關鍵在于車輪與鋼軌間的黏著特徵。CR450采用多階黏著制動技術,即剎車時逐級增強制動力。蔡田解釋:“好像‘雪天行車防止急剎防滑’的事理,關鍵在于精準把控黏著力的極限點。”

但是,全球范圍內,高鐵高速制動黏著特徵的研討均止步于時速350公里。400公里時速下的黏著特徵曲線是未知領域。團隊為此進行了數千次制動機能測試,精準計算出年夜功率盤形制動摩擦副,在短時間內分歧時間點上應施加的壓力值。

最終,他們勝利繪制出時速350公里至400公里制動工況下的黏著特徵曲線。這一主要結果填補了國際空缺,為CR450的精準高效制動奠基了堅實的理論基礎。

樣車下線只是起點,運營交付才是目標。科研團隊正緊鑼密鼓地進行最后的試驗和驗證,全力買通邁向商業運營的“最后一公里”,讓這列時速400公里的“國之重器”馳騁神州。


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