新闻中心

河北日报:探访中国北车唐车公司:六大创新“助跑”高铁

来源: 2013-01-17

河北日报:


探访中国北车唐车公司:六大创新“助跑”高铁


    G79次列车悄然驶离北京西站,车厢内的电子屏不断显示当前车速:“156、207、269……”从启动到加速至300公里/小时,仅用了不到6分钟时间。1月10日,10时整,笔者乘坐高铁返回石家庄,车窗外的树木、高楼皆一闪而过,但车厢内却安静舒适。“到今天京广高铁开通整20天。”14日晚,笔者致电中国北车唐车公司产品技术研究中心主任李明高博士,他表示,全国时速300公里以上高速动车近半数出自唐车,从唐车目前监测数据来看,公司投运车辆一切运行良好,尚未发生影响车辆运行的故障。


    2013年春运已经进入倒计时,刚刚开始运行的京广高铁将迎来首次大考。即将踏上回家路的乘客在享受高铁快速、平稳、舒适的同时,更加关注什么样的高科技为高铁保驾护航,哪些创新能让高铁更安全,令旅客更放心。1月9日,笔者前往京广高铁主力承运车型CRH380BL高速动车组的“娘家”———唐车公司采访,详细解读高铁背后的高科技。


    试验时速最高可达487.3公里———“快速”如何达到


    创新一:海豚形车头与橡胶风挡降低空气阻力


    当G79次列车电子屏上显示数字“300”时,列车员告诉笔者:“这是这趟车行进过程中的最高时速。”


    事实上,在唐车公司运行试验中,设计时速380公里的该车型曾跑出每小时487.3公里的“世界铁路运营列车试验最高速”。“减小阻力方面领先世界的创新,带来速度上的巨大变化。”在唐车公司总装配一厂一辆正在组装的CRH380BL列车前,李明高特意提醒笔者注意车头形状。与普通动车组较为方正、粗短的车头相比,这列车车头是细长圆润的。“海豚形车头可以使列车运行阻力降低近10%,它是从几十个头型里选出的阻力最低的车头。”


不同于普通动车组两节车厢之间预留的巨大空隙,CRH380BL列车在这个位置增加了两块白色外风挡,使其成为封闭的整体。李明高解释:“列车高速运行时,两节车厢之间的空隙会形成巨大的空气漩涡,从而产生巨大的阻力。增加了橡胶风挡,降低形成漩涡的可能性,这一改进至少可减阻5%以上。”


    时速300公里紧急制动距离不超过3800米———“安全”如何保障


    创新二:三种刹车方式确保制动安全


    “确保刹车安全,是保障列车安全的首要条件。”李明高说,我们采取电制动与空气制动相结合的刹车方式,确保制动安全有效。


    “动车组在时速300公里实施制动以后,从300公里降到80公里左右,完全是靠电制动系统,利用车轮产生的巨大惯性带动电动机转动,实现动能大量消耗、速度迅速衰减。”李明高介绍,而当列车的时速降到80公里以下后,则开始实施第二阶段的自动空气制动,即通过闸片与车轮的机械摩擦降低速度。“按照这样的刹车方式,CRH380BL动车组以时速300公里运行紧急制动时,能确保制动距离不超过3800米,达到国际相关标准。”“为确保安全,除了司机可以有权力刹车以外,乘客也有能力迫使列车停下来。”G79次列车员指着每节车厢两端备有的一个红色手环解释说:“乘客拉动手环可以向司机报警,司机会及时得到讯息,作出是否继续行车的处理决定。如果未及时作出决定,列车会减速直至自动停车。”


    创新三:薄壁桶形车体提高受压能力


    “列车通过隧道会产生活塞效应,压力发生急剧变化,进去要承受150吨的压力,出来则是150吨的张力。”李明高介绍说,这就对列车结构提出了更高要求。


“你有没有发现这节车厢比其他列车的车厢弧度要大一些?”李明高提醒笔者,这种承载结构叫做薄壁桶形承载结构。他解释说,一是因为圆桶形状使车体接缝更少,气密性更好;再就是圆滑的表面与原来方形车厢相比,受力更为均匀,气流可随圆桶形表面扩散至周围。由此,列车在隧道会车条件下,车内压力波动最大值和变化率最大值都远远低于国际标准,达到世界一流水平。


    创新四:双“大脑”实现安全快速诊断


    在唐车公司调试厂,笔者参观了一列调试阶段CRH380BL动车组的司机室,只见司机室内五块显示屏一字排开,上面不停闪烁着制动、牵引等各个设备的工作状态和参数。“与之前的列车相比,CRH380BL网络控制系统更加智能,其安全水平、监测和控制能力处于世界领先地位。”据技术人员介绍,如果网络控制系统出现问题,列车也不会因为失去“大脑”和“神经系统”而瘫痪,“为以防万一,即使在最不利的情况下,列车两套相互独立的网络自动控制系统仍能作出自动处理,确保动车组运行安全。”


    九成满的咖啡点滴未洒———“舒适”如何打造


    创新五:高速转向架化解蛇行震动力


    与笔者前一天刚刚坐过的D2002次动车组相比,G79次列车的平稳具体可感:在D2002次动车组上,笔者所带的矿泉水瓶会由于列车晃动从小餐桌上滑落;而在G79次列车上,邻座乘客完全不用担心九成满的咖啡会从小咖啡杯泼洒出来。


    “列车运行能否平稳主要看它的转向架。”李明高解释,转向架是列车底部与车轮的连接部分,与轨道咬合。由于铁轨无法做到完全平直,列车运行时会做“蛇形运动”,由此带来车体震动。“为解决这个问题,CRH380BL列车在转向架上加装了抗蛇行减振器。”李明高说,对车底悬挂系统进行升级,在车体和转向架之间采用了可以实时调节的空气弹簧,转向架采用了弹性车轮技术。“经过这一改进,转向架与铁轨产生的蛇行震动力大幅降低,相当于从大锤敲击力减小到被人轻轻推了一把。”


    人均百公里能耗是飞机的1/8———“绿色”如何实现


    创新六:牵引动力电脑计算精确控制


    “与普通列车的动力装在车头或车尾不同,CRH380BL列车由4个牵引动力单元组成‘八动八拖’结构。”


    李明高介绍,这种全新动力单元配置,全面突破TCU/DCU、IGBT等关键单元技术,不但使牵引动力大幅提升,还能在各种工况下精确控制牵引力。“以380公里时速运行时,人均百公里能耗小于5.2度电,是飞机的1/8,轿车的1/5。”李明高表示,目前列车在加速、减速、制动等不同工况下所需牵引功率均经过电脑计算、科学匹配,不会造成任何浪费。