中國北車研制武廣動車組突破多項技術(shù)難關(guān)
中國北車研制武廣動車組突破多項技術(shù)難關(guān)

文章來源:中國北方機(jī)車車輛工業(yè)集團(tuán)公司 發(fā)布時間:2009-12-14
圖為唐山廠調(diào)試生產(chǎn)線
12月9日,由中國北車唐山軌道客車有限責(zé)任公司自主創(chuàng)新開發(fā),具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代高速動車組,跑出394.2公里的時速,創(chuàng)兩車“重聯(lián)”制式下的世界高速鐵路最高運(yùn)營速度。
武廣鐵路客運(yùn)專線是迄今為止世界上一次建成里程最長、運(yùn)營速度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路,南起廣州,北至武漢,全長1068.6公里,首次試運(yùn)行用時不到3小時,比原先縮短旅程7小時。
有媒體用“才飲‘珠江水’又食武昌魚”,生動描繪了武廣高速動車組的速度之快,方便快捷的出行生活,給城市帶來愜意的陽光。
“武廣高速動車組是京津城際動車組的升級版。”中國北車唐車公司總工程師孫幫成首先明確了它是自主創(chuàng)新的品牌。他說,武廣高速動車組是在鐵道部統(tǒng)一組織下,依托國內(nèi)一流科研資源,總結(jié)京津城際動車組開行一年來的試驗、運(yùn)用等情況后,結(jié)合武廣線前期科學(xué)試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,自主創(chuàng)新開發(fā)出的又一具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代高速動車組。
作為迄今為止世界運(yùn)營速度最高的武廣高速鐵路,如何使列車在長距離上保持持續(xù)的高時速,是對鐵路客車裝備制造業(yè)提出的一大技術(shù)挑戰(zhàn)。孫幫成介紹說:“與短距離京津城際動車組相比,長距離武廣高速動車組,在創(chuàng)新方面實現(xiàn)了三大突破。”
短跑變長跑,加大的不只是距離
京津城際鐵路全長120公里,京津兩地用時30分鐘,動車組最高運(yùn)行時速350公里,但是這個速度只維持短短的十分鐘左右,全程平均旅行時速為260公里左右。
武廣客運(yùn)專線全長1068.6公里,武廣兩地3小時左右到達(dá),動車組最高運(yùn)行時速也是350公里,可是這個速度至少要維持在1小時以上,全程平均旅行時速為341公里以上。
如果將鐵軌看作是一條跑道的話,京津城際高速動車組好比是短跑運(yùn)動員,而武廣客運(yùn)專線高速動車組就是中長跑運(yùn)動員。有這樣一個常識,人在跑800米的時候,從開始到結(jié)束很難保持以百米的速度沖刺。要跑下800米,必須科學(xué)合理地分配和使用力氣,以保存體力。該加速的時候不能減慢,該沖刺的時候一定得開足馬力。武廣高速動車組的設(shè)計,比照了800米中長跑運(yùn)動員的節(jié)拍,通過優(yōu)化牽引系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的功能,提升動車組的牽引能力,使動車組8800kW的功率得到充分發(fā)揮,做到了更好的啟動加速和持續(xù)高速運(yùn)行的能力。
障礙重重,像劉翔一樣輕松跨越
橫跨天塹江河,飛越重巒疊嶂,在武廣客運(yùn)專線中國人創(chuàng)造了多項奇跡:全長從南到北1068.6公里,橋梁和隧道的總長度占到線路總長的66.7%,其中,橋梁684座468公里、隧道226座177公里,毫無疑問,兩組數(shù)字,成為已建世界高速鐵路之最。
如何在重重障礙下保持高速動車組以飛一樣的速度安全運(yùn)行,牽引動力性能和制動性能顯得至關(guān)重要。有專家介紹,武廣高速動車組在優(yōu)化輪軌關(guān)系,使其在高速運(yùn)行時有充足的安全余量上做了大膽的嘗試。安裝在地面的無線閉塞中心系統(tǒng),能讓高速動車組的大腦更靈活。
專家進(jìn)一步解釋,目前國產(chǎn)高速動車組在牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等方面均處于世界領(lǐng)先。時速350公里的高速動車如果瞬間剎車制動,需要減速滑行6500米。我國自行研發(fā)的“列控”技術(shù)智能化程度相當(dāng)高,遇到緊急情況,通過地面主控室信號指令,動車組可以保證在5公里內(nèi)安全停下來。常規(guī)的在線運(yùn)行列車,32公里范圍內(nèi)互通信息數(shù)據(jù),自動保持14公里的安全車距,實現(xiàn)“盲跑”。
波音737、747型飛機(jī)的起飛速度大約220公里每小時,火車的時速達(dá)到350公里會不會脫離鋼軌飛上天?有數(shù)據(jù)顯示,時速200公里的列車經(jīng)過時,鐵道兩側(cè)掀起的風(fēng)速值相當(dāng)于7級以上的大風(fēng)。可以想象,時速350公里動車組會是怎樣的一種咆哮。特別是在兩車交匯和穿越隧道時,車輛會產(chǎn)生活塞效應(yīng)會對車體造成很大的壓力波動,這不僅影響到列車運(yùn)行的穩(wěn)定性和乘車的舒適度,還會給環(huán)境帶來噪音。
解決這一難題,唐車公司主要采用優(yōu)化動車組空氣動力學(xué)性能來實現(xiàn)技術(shù)要求,對動車組外形進(jìn)一步的平滑設(shè)計,增加外風(fēng)擋,對受電弓導(dǎo)流罩、空調(diào)導(dǎo)流罩、轉(zhuǎn)向架裙板和前端總成等車體空氣動力外形進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,有效減少動車組高速運(yùn)行阻力,降低了高速動車組對內(nèi)以及對外的噪音。武廣客運(yùn)專線的實驗證明,新一代高速動車組實現(xiàn)了在原有基礎(chǔ)上降低空氣阻力5%的目標(biāo)。
兩車“重聯(lián)”,跑出世界第一速
京津CRH3動車組是單列8輛編組,單受電弓受流,在120公里的全程中采用CTCS-3D列車控制系統(tǒng),就好比一個人進(jìn)行百米沖刺。
而武廣CRH3動車組采用兩列重聯(lián)運(yùn)行方式,列車共有16節(jié)車廂,雙受電弓同時受流,好比一前一后的兩個人,手牽手串聯(lián)在一起,以同樣的速度同樣的姿勢飛奔向前,這必然對兩列車之間的耦合、控制等提出了新的挑戰(zhàn)。“在武廣高速動車組自主研發(fā)中,我們已經(jīng)系統(tǒng)解決了動車組高速‘重聯(lián)’的雙弓受流技術(shù),使動車組能夠安全可靠通過雙受電弓將能量傳遞到動力部件上。”唐車公司總工程師孫幫成自信地說。
據(jù)介紹,目前發(fā)達(dá)國家在運(yùn)高鐵主要采用單車運(yùn)營模式,平均運(yùn)營時速都不超過300公里:法國277公里,日本243公里,德國232公里。我國京津城際高速動車組的平均運(yùn)營時速為320公里,而武廣鐵路客運(yùn)專線,是在兩車“重聯(lián)”的制式下,跑出了時速394公里,平均旅行時速341公里的世界第一速度,創(chuàng)造了業(yè)界神話。
“重聯(lián)”列車的主要目的是增加載客量,一般的高速動車組只有8節(jié)車廂,載客610人,而“重聯(lián)”列車有16節(jié),載客數(shù)量翻了一倍,一趟車?yán)藘商塑嚨目腿恕_@也是從適應(yīng)我國國情出發(fā),專門采用的一種“多拉快跑”的編制形式。據(jù)鐵路部門透露,武廣客運(yùn)專線將于本月26日全線開通,選擇這個時段開通,也是為緩解春運(yùn)客流高峰提前準(zhǔn)備。