高铁时速有望再翻倍 国内试验时速605公里列车.pdf

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1、高铁时速有望再翻倍国内试验时速605公里列车2014年1月18日摘要：“我更加清楚地认识到，公司正在朝一个我的专业知识与技能无法适应的方向转型。”中国南车制造的CIT500型的试验速度达到了605公里/小时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，一列银灰色超速试验列车停放在厂区的铁轨上，这列台架试验速度每小时达到605公里的列车，被命名为更高速度的试验列车。实际上，这项试验早在两年多前就已开始，为了这次试验，南车四方公司经过七次方案讨论会。参加试验的电气开发部部长焦京海最近回忆说：“100-20

2、0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。”试验止步于605公里，是因为制定的试验目标为600公里，“试验台建设时是按600公里设计的，再往上冲速度，担心对试验台不好”，高级主任设计师李兵解释说。当时速提升到605公里的时候，试验没有马上停止，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。第1页共4页技术难度比飞机高“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

3、气动弹性的技术支撑。“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辆编组试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。民用飞机每小时飞行距离800-850公里，中国研制的更高速试验列车设计速度在每小时500公里以上，与目前在线上以

4、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。“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。”试验现场指挥梁建英说。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，9

5、5%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。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。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

6、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试验和气动噪声试验，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。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。“六辆编组更高速试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，才有高速试验列车实现台架试验605公里/小时的可能。”焦京海说。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

7、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。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

8、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”。第2页共4页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。“试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，