中国南车制造的更高速度的试验列车。(资料照片)
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表示,试验止步于605公里,是因为制定的试验目标为600公里。
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。
技术难度高于飞机
“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。“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。而高速列车始终在地面上高速运行,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。”
试验现场指挥梁建英说,比提高速度更重要的是能够很好的停下来。据介绍,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。而高速下制约速度的抗衡者就是空气。工程师们为降低空气阻力,做出一种名为“箭”的头型,从气动性能来讲,可与民航客机PK。
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。而我国自主开发的大功率牵引系统,使高速试验列车实现台架试验605公里/小时的可能。
追求更快速度更高质量
“时速605公里是试验台上跑出的,不是在线路上的数据,实际的线路试验还需要一系列的考核。”高级主任设计师李兵说。2007年4月3日,法国TGV在线路上创造574.8公里/小时试验最高速度,目前为止尚未有新的记录刷新。
2011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。据介绍,试验列车的研制是一个非常艰苦的过程。整个列车的研制历经了两年多的时间。试验列车完成在实验室的测试后,在厂区内一条3.7公里的环形试验线上进行了一个月可靠性试验,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。
多项新技术还有待验证
对工程师而言,诸多项设计是无法在台架试验中完成的,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。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。
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试验时发现,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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记者从铁路部门获悉,17日,由中国铁建总承包建设的土耳其安卡拉至伊斯坦布尔高速铁路二期主体工程宣告完工,中国企业在海外承建的第一条高速铁路进入通车倒计时。这也标志着中国高铁建设的企业从此获得博弈欧洲高铁建设市场的“准入证”。
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本组稿件综合《21世纪经济报道》、新华社等
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