復興號上的黑科技:往返一趟京滬省電 5000 度

09-29

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9 月 21 日," 復興號 " 中國標準動車組在京滬高鐵實現時速 350 公裡運營,標志著我國成為世界上高鐵商業運營速度最高的國傢。

" 復興號 " 都蘊藏瞭哪些黑科技?9 月 25 日,科技日報記者來到中車四方股份公司,細探究竟。

雕刻中國面孔:往返一趟京滬省電 5000 度

CR400AF 動車組一亮相,其修長的流線型車頭 " 飛龍 " 可謂顏值爆表。

為什麼是 " 飛龍 "?" 車頭造型不僅是為瞭好看,更關鍵的是要降低空氣阻力。" 中車四方股份公司副總工程師丁叁叁告訴記者,當動車組在時速 350 公裡的高速狀態下運行時,90% 左右的阻力來自空氣,動車組的動力輸出幾乎都消耗在與空氣的對抗上瞭。

與既有動車組相比," 復興號 " 的外形有瞭很大改變。CR400AF 動車組的車體高度從 3.7 米增高到瞭 4.05 米,車體斷面積增大瞭 7.3%。

增長的 " 身材 " 必須提升車頭的氣動性能,使設計難度大大攀升。

" 為攻克頭型技術難題,研發團隊最初設計瞭 46 種頭型概念方案,圍繞氣動性能開展瞭海量的仿真計算、風洞試驗以及動模型試驗,反復評估頭型的技術指標和文化特性,才最終敲定‘飛龍’方案。" 丁叁叁說。

頭型的制造是另一大挑戰。" ‘飛龍’車頭棱線曲面造型復雜,由 80 多塊蒙皮拼接而成,對成型精度的要求極高。" 中車四方股份公司技術工程部部長張志毅說,80 多塊蒙皮形狀各異,共有 3000 多條焊縫,加起來長達 600 多米,如此高的焊接密度,幾乎囊括瞭平焊、橫焊、仰焊等所有高難度的焊接姿勢。

果然," 飛龍 " 不負重望,表現優異。整車運行阻力降低 12%,人均百公裡能耗下降 17%,當它以時速 350 公裡運行時人均百公裡能耗僅 3.8 度電。

" 往返一趟京滬節省 5000 多度電。" 丁叁叁計算出這樣一個數字。

聰明 " 中國腦 ":1 秒鐘記錄 100 萬個數據

" 復興號 " 有一顆更加聰明的 " 大腦 ",可在 1 秒鐘內記錄 100 萬個數據。

看看 " 復興號 " 聰明在什麼地方。

" 復興號 " 建立瞭大量的傳感系統,整車檢測點達 2500 多個,比以前動車組多瞭 500 多個。" 這些大大小小的傳感器,最大的高 62.8 厘米,最小的直徑僅 5 毫米。" 中車四方股份公司技術中心副主任陶桂東解釋說,這些傳感器能采集 1500 多項車輛狀態信息,就像動車組的眼睛一樣,時時刻刻對列車振動、軸承溫度、牽引制動系統狀態、車廂環境等進行監測。

列車的智能化傳感系統,將所有數據采集到網絡系統中,信息采集精度高,在重要監控點,數據記錄精度最高達到微秒級。" 這也使‘復興號’達到瞭 1 秒鐘記錄 100 萬個數據的驚人能力。" 陶桂東說。

" 復興號 " 從北京到上海跑一趟,單程 1318 公裡,記錄的數據達 300 多兆。相比之下,73 萬字的《紅樓夢》所占數據空間僅有 1.7 兆。

值得一提的是," 復興號 " 的網絡控制系統首次引入瞭高速以太網數據傳輸和維護網絡,傳輸帶寬由 1 兆級提升到瞭 100 兆級。如果說以前是 " 鄉間小道 ",現在則是寬敞的 " 高速公路 ",借助以太網,車輛大容量數據得以高速實時傳輸,列車的故障診斷和檢修維護更加安全可靠、智能。最令人驕傲的是," 復興號 " 網絡控制系統,硬件和軟件都是自主研發,實現瞭完全自主化的突破。

安靜客室外加一把 " 安全鎖 "

乘坐 " 復興號 " 更放心,這是因為除具備失穩檢測、煙火報警、軸溫監控、受電弓視頻監視等安全防護功能外," 復興號 " 動車組加裝瞭一把 " 安全鎖 "。

" ‘復興號’首次應用被動安全技術,即通過增設碰撞吸能裝置,提高動車組的被動防護能力。" 丁叁叁說。

被動安全防護,也就是當列車發生碰撞時,碰撞吸能單元通過有序變形吸收碰撞能量,保障乘客區域不變形,沖擊減速度可控,為乘員提供安全保障。這相當於為列車加瞭一把 " 安全鎖 "。

丁叁叁告訴記者," 復興號 " 的碰撞防護系統,設計吸能容量達 6.8 兆焦,這一指標達到國際領先水平。

在世界高速列車領域,被動安全防護是一項技術 " 制高點 "。碰撞防護系統結構極為復雜,設計難度大。中車四方股份公司研發團隊經過兩年的攻關,自主開發瞭碰撞防護系統。

乘坐 " 復興號 ",你還會發現相互間說話不用提高嗓門瞭,這是因為 " 復興號 " 有一個非常優良的降噪指標。根據測試,當 " 復興號 " 以時速 350 公裡高速運行時,客室噪聲最大僅為 65 分貝,遠遠優於 70 分貝的 " 優 " 等線。

" 設計初期,研發團隊給自身定瞭一個苛刻的目標,即客室噪聲比國內外既有動車組降低 3 分貝以上。" 陶桂東告訴記者。

優化動車組的結構,包括新型流線型車頭、平順化的車頂受電弓、全包型式的車端風擋等,以此降低氣動噪聲;應用新型隔聲材料;進行降噪控制。試驗期間光牽引軟件就進行瞭 80 多個版本的降噪優化,最終實車試驗時,車內噪聲最多降低瞭 4 — 6 分貝,比研發團隊的預期目標更優。

一個安靜的客室環境就這樣營造出來瞭。

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