采用世界一流的网络控制、安全冗余、环保材料和绿色能源技术

“高速运行时，动车会不会像脱缰的野马脱轨而去？”

“遭遇突发情况时，高速运行的列车能否安然无恙地停下来？”

高速动车组速度提升后，人们常常产生这样疑问。

中国北车在新一代CRH380BL高速动车组的研发和制造过程中，以确保安全为一切设计和生产的根本，对安全的重视远远大于对速度提升的追求，可以说中国北车在高速动车组速度提升、舒适性、经济和环保等方面的创新都是以动车组运行安全为基础的。

高速动车组是当今铁路现代化技术和现代高新技术的集成，涵盖了信息通讯、电力电子、材料、化工、机械制造、自动控制等多学科、多专业，是世界各国科学技术和制造产业创新能力、综合国力以及国家现代化程度的集中体现和重要标志之一。京沪高速铁路是世界上一次性投资最大、运营里程最长、建设标准最高的高速铁路，正式开通运营后，北京到上海间全程1318公里的旅途，乘坐高速动车组5小时以内就可到达。京沪高速铁路的主型车——CRH380BL高速动车组，其设计最高运营时速达380公里，不仅达到了世界第一，而且大大超越了发达国家。为了确保CRH380BL动车组安全无忧地在京沪线上奔跑，中国北车从结构设计上、运行安全上、故障自动导向安全等方面，都进行了多重安全保障，使中国高铁站在了世界高速铁路技术发展的最前沿。

中国北车在新一代CRH380BL高速动车组设计生产中，坚持先进、成熟、经济、适用、安全、可靠的原则，实现零部件设计的标准化、系列化、模块化、信息化，坚持技术创新，突破了关键技术。通过在动车组系统、零部件设计制造的每个环节，进行安全评估，确保安全可靠，安全相关设备具有足够冗余度，对影响行车安全的关键部件和所有电气系统实施动态监测和控制，确保CRH380BL动车组安全运营。

　　【设计】确保结构安全

针对列车运行速度等级的提升，中国北车对车下所有悬吊部件进行了全面的强度分析，结合列车运用经验及有限元分析结果，进行了系统优化，保证CRH380BL动车组所有部件满足速度提升的需求。

当动车高速通过隧道的时候，会产生活塞效应，压力会发生急剧的变化，列车进隧道的时候整车要承受150吨的压力，出来的时候要承受150吨的张力。从这点上来说，动车组的运行工况甚至比飞机要恶劣得多。为了确保动车组安全，CRH380BL动车组采用欧洲强度标准设计，车体为国产高强度大型中空铝合金型材焊接而成，薄壁桶型整体承载结构，采用防撞车体结构，非常结实，以一定速度相撞不会对车体造成大的损伤，更不会造成人员伤害。

飞机如果被鸟撞上会很危险，CRH380BL动车组车头上安装的防弹减速玻璃，不仅鸟撞上没事，就是石头砸上都不怕。CRH380BL动车组车头前窗玻璃撞上时速400公里的1公斤重飞鸟，或者撞上时速400公里的20克铝弹，玻璃都不会受损。撞上时速540公里的1公斤铝弹，则会让玻璃受损，但无法穿透，最多也就出现些裂纹，绝对不会碎，车内人员不会受到伤害。

这是因为中国北车在CRH380BL动车组车头设计中，同时对车头流线型和车前窗玻璃进行了仿真分析和相关试验，撞击试验只是其中一个环节。中国北车研发人员围绕车体强度、疲劳强度、抗拉强度、碰撞吸能装置、车头空气动力学特性、玻璃光学、电学、抗冲击、耐环境老化等近百项试验和检测，确保CRH380BL动车组专用玻璃“坚不可摧”。

从车头设计的角度考虑流线型、最小阻力等因素，市前窗玻璃造型与车体吻合，并具有优良的光学质量，对双曲面结构的车前窗玻璃采用多层交叠填充材料，层与层之间保持高度的吻合，这样既不影响玻璃的光学效果、看东西不变形，又在高速撞击飞鸟等物体是具有相当的强度、韧性和弹性，保证玻璃本身和车辆及乘员的安全。

在CRH380BL动车组安全设计中，中国北车的研发人员们还综合考虑了大量非金属材料制造的内装结构的防火安全性、电气系统的防火安全性，采用独特防火设计结构、难燃阻燃材料和稳定的电气系统，使列车具有优异的防火安全性。在发生意外火灾时，车厢防火系统自动启动，保证在15分钟内火势不会蔓延到相邻车厢，同时保证列车在发生火灾的10分钟内仍可以80km/h以上的速度驶离难以救援的桥、隧区段，最大限度地保障旅客的生命财产安全。

为确保CRH380BL动车组沿着轨道平顺地高速前进，中国北车从设计结构上对转向架系统进行创新和优化，将保证列车沿轨道运行的转向架的临界速度升级为时速600公里，为动车组运行速度进一步提升留下了足够的冗余空间。

　　【试验】确保运行安全

1.速度越高，来自轨道的激扰频域变宽、激扰强度加大，如何在速度提升和轴重增加的条件下，保证转向架具有足够的临界速度和结构安全可靠性，优良的减振性能和低轮轨磨耗，是高速列车研发面临的艰巨挑战。CRH380BL动车组转向架位于车体底部，相当于动车的腿，与轨道咬合并保证列车沿轨道运行的轮轨是其主要部件之一，列车所有的承重最终都由转向架来承担，属于列车最核心的部件和技术之一。转向架质量的高低决定着列车的品质，决定着列车能跑多快及能否沿轨道安全运行。要提升新一代CRH380BL动车组跑出487.3公里的最高试验时速，转向架性能的提升是最核心的突破之一，中国北车将转向架的临界速度提升到时速600公里，保证动车组具有足够的安全裕量。用这一转向架跑350公里、380公里、400公里，甚至更高的时速，都显得游刃有余。

2.制动能力提升。速度提升所需的能量与速度的平方成正比，为了有效利用动车组高速运行的能量，我们将再生制动功率提升15%，在制动时将动车组的动能转变为制动所需的能量，保证CRH380BL动车组以时速300公里运行紧急制动时，制动距离不超过3800米。

3.以仿真分析试验和实车试验全面验证动车组的各项性能。CRH380BL动车组列车在下线前经过大量的仿真计算分析，并且在样车下线后还进行了系统的型式试验，16大项试验项目、50项小项试验，全面验证动车组的动力学、牵引性能、制动性能、网络控制、弓网受流性能、各种保护、电磁兼容、空气动力学、隔声降噪性能。并且在投入运营前还需经过线路试验和试运营，确保车辆与线路达到最佳的匹配状态。

　　【监控】既监又控，故障自动导向安全

京沪新一代CRH380BL动车组在安全防护系统的设计中采用了故障导向安全的设计原则，包括故障诊断和远程监控。也就是所有可能对车辆安全造成影响的问题一旦发生，不仅能够在第一时间监测到相关数据，还能够自动对车辆采取安全防护措施，进行减速或停车。这一技术的安全水平、监测和控制能力处于世界领先地位。

“遭遇障碍时，乘客就有能力迫使列车停下来。”

为提升CRH380BL动车组的制动效果，中国北车在保证CRH380BL动车组平稳制动、确保乘客舒适的同时，增设了若干保障措施。如每节车厢两端都有一个红色的拉手，一旦乘客发现车内车外有意外发生，拉动这个拉手就会停车，此时司机也会得到消息，并判断目前运行区段是否适合停车，并及时作出是否继续行车的处理决定。

CRH380BL动车组司机室还设置了“司机警惕装置”，司机脚下有一个按钮，要求司机在一定时间内就得踩一次，一旦超出这个时间没有踩踏，该按钮就会发出警示，提示司机作出反应，如果司机在几秒钟之内没有做出回应，列车就会自动停车。

在中国北车CRH380BL动车组安全防护系统中，采用了故障导向安全的设计原则，动车组的监控中心就像人的大脑，列车的网络控制系统相当于人的神经系统，它使各个车厢的子系统协调工作，时刻感知和处理着动车组的各种状态，一旦出现异常，神经系统将把信号传给大脑，由大脑做出判断，并采取必要的行动，及时采取保护措施保障动车组的运行安全。

CRH380BL动车组上，有1000多个传感器，对列车的关键系统和部位的温度、速度、加速度、压力、绝缘性能等均进行实时的监测，采集列车运行状态的各种信息，然后显示在司机室显示屏上。这种信息一旦超出限值，或者司机在规定的时间内没有对信息做出正确的回应和处理，列车监控网络系统就会通过控制系统触发列车的紧急制动，保证行车安全。同样，当列车超过一定限制速度时，网络控制系统可以实时报警并自动限速。

　　【远程】传感器和远程监控双剑合璧，信息量提高了一个数量级

CRH380BL动车组的传感器比较多，获得的信息量就比较大，就像给人看病一样，获得的信息越多，诊断才能越准确。

与其他高速动车组相比，CRH380BL动车组的故障保护信息代码已经从此前的三位数上升为四位数，相当于信息采集和处理的数量上升了整整一个数量级，车在运行中出现什么故障，网络控制系统能够及时判断，并给司机提示，告诉司机如何处理。即使在最不利的情况下，CRH380BL动车组的两套相互独立的网络自动控制系统仍能做出自动处理，确保动车组运行安全。

为了在地面就了解运行中动车组的动态跟踪监测信息，CRH380BL动车组设有可与地面通信的远程监控系统。对运行动车组的位置、速度、牵引、制动、车门、轴温等安全相关信息，以及空调、卫生间等旅客服务设施状态信息等进行实时监测，真正使调度指挥人员做到运筹帷幄之中，决胜千里之外，确保动车组运行安全。依靠这一系统，列车对其前一班、后一班的列车运行状况都能了如指掌，以便可根据对方的运行状况做出调整。

　　【减阻】“猎豹”车头内外兼修，减小运行空气阻力10%

中国北车CRH380BL动车组采用经过优化设计的“猎豹”车头，改进后的车头气动阻力降低了近10%。

中国北车CRH380BL动车组司机室是中国现有动车组中唯一的全铝合金型材焊接结构司机室，司机室外部蒙皮流线型结构与头车客室形成统一的整体结构，采用立柱型材、弯曲梁和墙板等结构，具有很高的强度、刚度和碰撞冲击安全性能，空气动力学性能优良，高速运行阻力很小。目前，世界上只有法国的空客公司、德国的西门子公司和中国北车掌握这项技术，能够独立制造整体铝合金型材结构司机室。

中国北车CRH380BL动车组的车头被誉为“奔跑的猎豹”，动车组司机室具有完美的空气动力学外形，外形设计充分吸收了飞机的空气动力学设计，不但外形流畅优美，而且能够有效的减小高速运行时的空气阻力。列车总体设计师张雷说，CRH380BL动车组最新优化设计的车头，在减少气动阻力，降低气动噪音，减小气动升力等方面效果显著。车头两侧向上、向后延伸的“凹槽”贯穿全车，大大降低了列车的气动升力，又能保持流线化，增加了尾车的稳定性，从而使列车更安全。

中国北车CRH380BL动车组司机室内部设备包括司机室空调、司机操纵台、左右控制柜、脚踏、司机室间壁、遮阳帘、百叶窗和司机室射灯等主要部件。其中司机操纵台、左右控制柜、脚踏、司机室间壁通过弹性连接结构，形成一个整体，加上遮阳帘和百叶窗遮阳避眩光效果、流线型墙板点缀、人性化的空调供风结构，使司机室浑然一体。

中国北车CRH380BL动车组司机室与观光区之间采用电控雾化玻璃高科技技术。在观光区一侧，启动开关即可控制司机室间壁通透状态。通电后，司机室间壁为透明结构，与观光区形成一体；断电后，司机室与观光区自成一室。使观光区乘客既可观赏沿线美景，又能够创造安静私密的空间。

　　【节能】列车制动发电返电网，全车LED照明

除了减少运行中的空气阻力，降低能耗以外，CRH380BL动车组还采用了大量世界一流的绿色能源技术，车内材料全部为环保材料。

通过车头外形优化设计、车顶设备罩优化设计、车下悬挂件优化设计和车厢间外风挡的优化设计等一系列减阻措施，不仅减小了阻力，也减小噪声，同时也避免耗费更多的牵引功率来克服空气阻力的影响。

中国北车CRH380BL新一代高速动车组以350km/h速度运行时，其空气阻力比CRH3动车组减少10％以上，这相当于动车组牵引功率少用600千瓦，相当于一列动车组运行一小时节省600度电，如果列车一年运行330天，每天运行12个小时，一年将节省电能200万度以上。

除了减少运行中的空气阻力，降低能耗以外，CRH380BL动车组还采用了大量世界一流的绿色能源技术，车内材料全部为环保材料。

中国北车CRH380BL动车组灯光设计主要采用了隐藏式主照明灯光，借鉴了现代的建筑学理念，为旅客提供平静柔和的光环境。列车内全部采用LED节能光源照明，绿色能源技术的全面应用，使一列车仅照明系统每小时能节电５度，如果列车一年运行330天，每天运行12个小时，运营一年节电2万度左右。

中国北车CRH380BL动车组制动时，通过列车的惯性，将其动能转化成电能，回馈到电网上。试验证明，CRH380BL动车组从380公里的时速每实施一次快速制动停车，将有近3000兆焦耳的能量回馈到电网。这样既能减少制动盘和闸片磨耗，又能节能环保，降低运行成本。

中国北车技术人员介绍，CRH380BL动车组以380公里的时速运行时，人均百公里能耗小于5.2度，是飞机的1/8，轿车的1/5。

特别值得一提的是，中国北车CRH380BL动车组车内装饰材料100%达到国际相关环保标准，全车采用全封闭的绿色换新风自动空调系统，采用真空集便装置，为旅客提供了绿色环保的乘车环境。

　　【减噪】室内噪音小于人们正常谈话的音量

CRH380BL动车组以时速350公里高速运行时，车外的风力达到12级左右，可以说是山呼海啸一般，但是中国北车CRH380BL动车组在时速350公里运行时，一等车客室噪声不超过65分贝，二等车客室噪声水平不超过68分贝，一只蚊子飞过大概是40分贝左右，客机正常飞行时，机舱内噪音为81分贝；时速120公里的小汽车内噪音为76分贝，65分贝也就是普通室内轻声谈话的音量，对旅客不会带来任何不良影响。做到这一点，凝聚了工程技术人员为此付出的大量努力。

随着速度提升，列车的噪音也在急剧地增强。研究人员对噪声源、传播途径进行识别，根据隔声设计的原理，分频控制，有针对性去解决噪音，从车体外部喷涂的阻尼材料，到车内顶板、墙板、地板的隔声减震结构以及大量新型隔声材料的运用，我们进行了大量的试验，为了使车辆的噪声降低0.5分贝，通常需要在几十种材料之间反复试验比选，最终达到了预期的目标。依据噪声源的种类和传播途径，研发人员采用“隔、降、吸、减”4种方法，例如，CRH380BL动车组在不同部位采用了不同的地板结构，针对噪声贡献度大的部分采用隔声地板，隔声地板表面还有附铁板铝板。

在降低车体震动的噪音方面，中国北车研发人员运用动力学与振动模态分析方法，依据京津、武广高铁典型无砟轨道实测轨道谱和车辆振动响应特征，通过对车体的整体刚度—质量分布进行优化匹配，使车体整体和局部均具有合理的模态参数，避免车体与转向架激扰产生共振、车体局部产生颤振和声振耦合，确保旅客舒适度要求。

此外，新型隔声结构、高性能隔声地板、弹性阻尼接口结构等方式也有效降低了车内的振动与噪声，保证了高CRH380BL动车组速运行时车内环境舒适，即便在两列车高速会车时，车内乘客也感不到变化。