矫阳
“复兴号”动车组列车是中国标准动车组的中文命名,是由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的动车组列车。如今,高铁以其安全、便捷、舒适的优势,成为我们出行首选的交通工具。我国是目前世界上高速铁路运营里程最长,在建规模最大的国家,高速铁路总体技术水平居世界前列,中国高铁,尤其是“复兴号”动车组,已经成为集中展示中国速度、中国智慧、中国力量、中国精神的文化标志。
遵循顶层指标逐级分解设计理念,从环境适应、性能、安全、可靠、舒适、经济等方面梳理技术条件要求,形成总体技术指标,充分考虑各系统之间的相互作用关系,在流固耦合大系统框架内,提出系统解决方案。重点围绕系统动力学、列车能耗、减振降噪、车辆寿命、检修维护、用户支持等关键技术性能对各系统进行集成设计。
采用优美的流线型设计,纵向单拱、横向椭圆造型,扁宽型鼻锥,整体造型流畅,力度内敛,体现了现代感、速度感、民族感
基于轻量化的设计目标、等强度的设计理念,车体断面和车体结构均进行了全新设计,提升了性能,可以有效保护乘客区的安全。
基于安全可靠、节能环保的设计理念,自主研发,采用主从控制、列车级制动管理方式的直通式电空制动系统;优化电空匹配关系,再生制动力利用率高;故障导向安全设计原则,硬线+网络的冗余控制方式,系统性能安全、可靠。
在安全冗余、故障导向安全、结构可靠性、轻量化指标、动力学性能等方面达到国际先进水平。
采用主辅一体化、架控模式大功率高度集成的牵引系统,继承轻量化设计理念合理匹配牵引系统参数,优化牵引性能,提高冷却通风效率,降低系统运行噪声,运用过分相不间断供电和救援回送自发电技术,实现列车全工况不间断供电。
采用TCN和高速传输以太网的双重冗余设计,使列车控制和子系统的故障诊断、检修维护更加智能化,同时可将诊断数据、运行数据通过无线传输到地面服务器,实现数据远程下载、设备在线监视和故障分析,从而辅助检修维护人员快速排查处理故障。
中国标准动车组,实际上就是要进行正向设计,从硬件到软件,都摆脱欧日技术,全部是纯正的“中国血统”。在高速动車组254项重要标准中,“复兴号”的中国标准高达84%。其中整车设计以及车体、转向架、牵引、制动、网络等关键技术都是完全自主研发。“复兴号”中国标准动车组,让以往“和谐号”存在的型号复杂、标准不一、技术平台多样等问题成为历史。
“复兴号”的网络控制系统首次引入了高速以太网数据传输和维护网络,传输带宽由1兆级提升到了100兆级,可在1秒钟内记录100万个数据。大容量的传输带宽,使“复兴号”的整车检测点高达 2500多个,比以前的“和谐号”动车组多了500多个。这些传感器能采集1500多项车辆状态信息,它们就像动车组的眼睛,时时刻刻对列车振动、轴承温度、牵引制动系统状态、车厢环境等进行监测,在重要监控点,数据记录精度更是达到微秒级。
除具备以往动车既有的失稳检测、烟火报警、轴温监控、受电弓视频监视等安全防护功能外,“复兴号”首次应用被动安全防护,即通过增设碰撞吸能装置,提高动车组的被动安全防护能力。
被动安全防护,也就是当列车发生碰撞时,碰撞吸能单元通过有序变形吸收碰撞能量,保障乘客区域不变形,冲击减速度可控,为乘员提供安全保障。这相当于为列车加了一把“安全锁”。“复兴号”的碰撞防护系统,设计吸能容量达6.8兆焦,这一指标达到国际领先水平。“复兴号”还在轮轨上加载了防脱线装置,即使在极端情况下,车轮也绝不会脱轨。
设于3号车车厢的受电弓
乘坐“复兴号”,你还会发现乘客相互间说话不用提高嗓门了,这是因为“复兴号”有一个非常优良的降噪指标。根据测试,当“复兴号”以时速350千米高速运行时,客室噪声最大仅为65分贝,远远优于70分贝的“优”等线。65分贝是个什么概念?按声级分定,75分贝为人体耳朵舒适度上限,70分贝是街道环境声音。
研发团队通过优化动车组结构,包括新型流线型车头、平顺化的车顶受电弓、全包型式的车端风挡等,应用新型隔声材料,进行降噪控制。试验期间光牵引软件就进行了80多个版本的降噪优化,最终实车试验时,车内噪声降低了4~6分贝,比研发团队的预期目标更优。
我们知道,高铁线路很难保证钢轨完全平顺。由此会引起车轮和钢轨之间产生垂向、横向的振动,尤其是对于高速运行的动车组,这种振动更为剧烈。线路不平顺和轮对运动引起的振动,则需要通过悬挂系统来隔离和缓和,悬挂系统的结构和各种参数,直接决定了转向架的平稳性。
乘坐“复兴号”时,你会发现,在车厢里非常平稳,几乎感觉不到振动。这是什么原理呢?这要归功于高速动车组九大关键技术之一的转向架。其中的悬挂系统是保证动车组平稳运行的核心技术。
“复兴号”在研制时,设计团队对悬挂系统涉及的20多项参数进行了复杂的组合匹配,通过建立计算机仿真动力学模型,模拟动车组在0~385千米/时及更高不同速度级运行,设计了几十种参数组合方案。我国拥有世界上唯一的高速整车滚振试验台。“复兴号”动车组转向架在这样的试验台上进行高速滚振试验,才确定了最终的悬挂参数。
从研发到制造完成,“复兴号”动车组转向架共经过28项仿真试验、16项试制试验和56项研究性试验。“复兴号”动车组在长吉客运专线通过了时速250千米及以下速度级的线路动力学试验;在大西综合试验线,通过时速385千米及以下速度级的动力学试验;在郑徐高铁,完成了时速420千米的列车交会动力学试验,创造了列车交会运行的最高速度纪录。
据乘客乘坐舒适性体验,我国制定了平稳性指标评价标准,小于2.5为优级。“复兴号”动车组在线路试验中车厢的平稳性指标最大仅为 1.92,优于优等线。