站在时间的路口,中国铁路再度吸引全球目光。
红绸掀起,庄重大气的车头展露真容;简洁飘逸的腰带叠加银色车身,极具科技质感;侧方裙板的全新半包覆结构,代际特征明显……2024年12月29日,CR450动车组样车在国家铁道试验中心惊艳亮相,标志着国家“十四五”规划确定的重大科研项目——“CR450科技创新工程”取得重大突破。
作为更高速、更安全、更节能、更舒适、更智能的新一代高速列车,CR450动车组加速驶来、前程壮阔!
从CR400到CR450 进一步巩固扩大我国高铁领跑优势
巍峨的人民大会堂,静静矗立,见证辉煌。
2024年1月,复兴号高速列车研发创新团队被授予“国家卓越工程师团队”称号;6月,复兴号高速列车项目荣获2023年度国家科学技术进步奖特等奖。
璀璨的灯光,映照工程师们为国奋斗的光辉群像;耀目的奖状,见证大国重器创新争先的时代篇章。
2012年底,铁道部牵头启动中国标准动车组的研发;2017年6月,时速350公里的CR400动车组投入运营。自此,“复兴号”重塑亿万民众的铁路出行,在世界范围内叫响中国高铁品牌。
时间的刻度上,奋进的足迹接续不断。
2018年,中国国家铁路集团有限公司牵头组织国内科研院所、高校、企业等优势科研力量组成联合创新团队,开始在时速400公里商业运营技术“无人区”进行探索。砥砺奋进、攻坚克难。2024年底,CR450动车组样车成功下线,再一次让世界为中国高铁惊叹。
从CR400到CR450,高铁动车组的换代升级,彰显中国铁路的进取与格局,更映照东方大国与日俱增的科技创新力和塑造力。
为提升50公里时速,CR450动车组采用永磁牵引电机替代异步牵引电机,转换效率提升3%;协同结构材料、控制策略,牵引系统减重15%……
速度上做加法,重量上做减法,CR450动车组实现试验速度时速450公里,运营速度时速400公里,成为全球跑得最快的高铁列车。
然而,速度的提升,还会带来制动距离大幅延长,噪音能量明显升高,气动阻力、能耗、振动冲击激增。
为实现列车运行安全可靠、平稳舒适、绿色节能,经过大量的技术数据挖掘、仿真计算、实车试验、专家论证,中国铁路在世界上首次构建起运营时速400公里动车组列车标准体系。
——压缩制动距离。
理论上,时速从350公里到400公里,制动距离延长,制动能量提升30%。为实现6500米的优级制动距离,研发团队采取诸多措施。
“我们一方面提升制动系统能力,如采用高效散热的摩擦部件,消耗更多热量,同时通过轻量化设计降低车身质量,减少制动能量需求;另一方面保证轮轨关系正常,提升黏着利用和增黏能力,确保制动可靠。”中国铁道科学研究院集团有限公司机辆所副研究员蔡田介绍。
——降低运行能耗。
当列车时速达400公里时,90%以上的阻力来自气流。为此,研发团队从车身外形设计、受电弓区域、转向架区域等多方面减阻,同时采用新材料、新工艺全面提升电机效率。通过优化设计,CR450动车组实现整车能耗降低20%。
——严格控制噪声。
时速50公里的提升,对应着2至3分贝噪声的增加。“我们从噪声源和传递路径入手,从上百种材料中筛选出既能降噪又不增加重量的新型材料,采用全新的结构,形成最合适的噪声控制方案。”中车青岛四方机车车辆股份有限公司主任设计师聂颖介绍。最终,CR450动车组成功实现噪声控制。
在保证安全的前提下,CR450动车组速度提升,制动距离、能耗、噪声等指标与CR400动车组时速350公里运行时基本相当,总体技术水平达到世界领先。
破极限之限、攀巅峰之巅,背后是研发团队敢为人先的勇气,是中国铁路与时俱进的开拓。
“我们团队人员大多参与过复兴号系列动车组的研制,继续参与到CR450动车组项目中,大家都非常自豪,也非常振奋。”铁科院集团公司机辆所副研究员曾一鸣表示,“CR400助力我国高铁迈出从追赶到领跑的关键一步,CR450将进一步巩固扩大我国高铁领跑优势。”
攻克多项关键技术 以科技创新引领铁路新质生产力发展
东海之滨,烟波浩渺。
2023年6月,福厦高铁牵动着众多铁路科技工作者的心,CR450动车组新技术部件在更高运行速度条件下的性能验证试验在这里展开。
来自铁科院集团公司、中国中车所属企业、北京交通大学、西南交通大学、中南大学等铁路科技创新联盟相关单位的800余名参试人员全力以赴、严阵以待。
——2023年6月28日,福厦高铁湄洲湾跨海大桥上,试验列车实现单列时速453公里、相对交会时速891公里;6月29日,福建海尾隧道内,试验列车实现单列时速420公里、相对交会时速840公里。
试验成功!全新的运行速度让动车组新技术部件性能得到有效验证,也标记了中国铁路发展的新高度。
而这,只是CR450动车组迢迢研发路的其中一程。
2022年起,国铁集团分三阶段,先后在郑万、济郑、弥蒙、福厦高铁按先低速后高速、先部件后系统的原则,组织几十家单位近千人,开展了历时200多天的高速运行参数试验和17项新技术部件换装试验。
覆盖多种场景、模拟多种工况,线路试验总里程达20多万公里,科学验证了CR450动车组顶层指标和技术路线,成功破解牵引系统、减振降噪、制动控制等多项关键技术难题。
列车以时速400公里高速运行时,如何保障安全平稳?CR450动车组创新实现弓网自动跟随性提升,全面保障弓网受流的性能。此外,永磁牵引电机可主动安全防护,实现极限工况下牵引系统主动安全保护。
CR450动车组样车发布后,许多网友称赞其外形像是海豚、子弹头、离弦的箭……CR450动车组样车头型加长、车身两侧设置翼型,更明显的变化在于车身头尾以及两侧裙板处进行了一体化包覆。
“这样的结构配合流线型车头、低阻力受电弓、全包外风挡等技术设施,整车更加平顺化,有效提升列车空气动力学性能。”中南大学教授梁习锋说。
减振降噪技术是CR450动车组研制过程中攻克的一大难关。速度的提升和重量的降低一度给噪声控制带来很大挑战,经过3年多的技术攻关,研发团队最终确定了分车、分区、分频的降噪方案。
从几毫米的减振粒子到3米长的隔声板,相应的降噪结构和材料均采用定制化开发,化解了噪声与减重需求的矛盾,更实现整车噪声舒适性指标达到优级。
要提速还要降耗,必须实现动车组“体重”更轻、“体质”更强。CR450动车组小到电线、电缆,大到车体、转向架,全要素实行轻量化设计与系统集成。
“一列编组8节车厢的动车组从500吨降到450吨,整车减重10%。”铁科院集团公司机辆所研究员邵军介绍,“这50吨是按斤抠出来的,接近一节车厢的重量。”
智能化是不变的主题。CR450动车组延续复兴号智能运行技术的同时,实现智能行车与控制,并为司机提供行车辅助指导;首次采用的时间敏感网,实现网络传输速率达1000兆赫兹,实时传输性能提升10倍。此外,列车上遍布4000多个监测点,可实时进行智能诊断、智能监测。
……
新质生产力成势处,高质量发展动力足。
CR450动车组的研制过程中,中国铁路突破多项关键技术,实现理论、技术、装备、标准、管理模式的全面创新,对于推动我国铁路高水平科技自立自强、以科技创新引领铁路新质生产力发展、建设现代化铁路产业体系具有重要意义。
全面升级乘车体验 更好满足人民群众美好出行向往
当天发布的2列CR450动车组样车,分别属中车青岛四方机车车辆股份有限公司和中车长春轨道客车股份有限公司制造的CR450AF和CR450BF系列。
现场可以看到,两列动车组样车均采用8节编组,外观“颜值”十分亮眼,内部装饰更是巧思满满。
CR450AF车头造型宛如箭镞,涂装延续复兴号龙的特征,以铂光银为主色调,红黄叠加的车身飘带庄重大气,勾勒出列车迅捷飞驰之姿;
CR450BF车头造型轮廓以棱为脊、车头鼻锥以峰为锋、车体腰线以旗为带,车端连接处以琴键相连,配之月辉银为主色的车身,体现出极致的速度感和科技感。
2024年,CR450动车组进入样车制造阶段。围绕顶层设计蓝图,结合线路试验数据,技术人员开展了3000多项仿真计算和2000多项地面台架试验,不断迭代、优化新技术部件的方案,邀请相关两院院士及专家开展咨询,广泛应用智能制造技术,全力推进CR450动车组样车研制。
如今,成功问世的CR450动车组样车上,动车组行车与控制、司机智能交互、安全监控、旅客智能服务等领域均得到全面升级。
走进车厢,明亮宽敞、简约大气的质感扑面而来。为实现减阻降耗,动车组的车体高度从4.05米下降到3.85米,但车厢内部空间体积不变,且通过应用吸窝式结构,集成式设计、模块化安装,留给旅客的使用面积增长4%。
在CR450BF动车组样车内部可以看到,客室顶部两侧有两道黑色的“棱线”。实际上,这是顶部凸起结构的两条立边。
“我们将客室顶部圆弧造型的结构改为了向上凸起的‘几’字形结构,从而实现内顶再向上拓展4毫米。”中车长客公司副总工程师朱彦介绍,“别小看这4毫米的变化,既拓展了高度,也使空间感更强,让旅客从踏入车厢的瞬间,便被开阔感包围。”
4毫米的奥秘和智慧,源自技术人员历时数月的反复修改设计,最终实现“外部不变、内部增高”的效果。
在CR450动车组样车的研制中,这样的精雕细琢随处可见,无论是几毫米的空间、几公斤的重量、零点几分贝的噪声……反复商讨、不断优选,只为了给旅客更好的乘车体验。
看车厢布局,CR450动车组席别更加多元,大幅缩减端部过道长度,不但增设多功能存放区,大件行李存放区域还增加一倍;
看座椅设计,每位旅客可根据需求灵活调节座椅头枕和腰靠,座位上设置有不同制式的充电插口,小桌板上还配有手机支架等便捷设施。
此外,旅客可在CR450动车组上享受更多智能服务。智能调节的灯光系统,可随室外环境变换而自动调节明暗度、切换氛围;无接触式卫生间可实现隔空操作,投影式冲水按键既卫生又便捷,内部还配有盲文标识、更衣脚垫、婴儿护理台。
于细微处追求极致,温暖每位旅客的出行,也提升工作人员在奔忙中的幸福感。
司机驾驶室的空间布局进一步优化,配备智能语音辅助,司机只需要召唤“您好,复兴号”,便能通过语音交互实现开空调、拉窗帘等操作;
乘务员的专用座椅更加舒适、宽敞,专门配备折叠式小桌板。“乘务员们工作很辛苦,有了小桌板,他们吃饭休息就更方便了。”国铁集团客运部客运管理处副处长刘峰说。
不只是功能性作用全面提升,CR450动车组的内饰设计上,尽显中国文化和东方美学。
CR450AF的车厢内壁,随处可见祥云、绿水青山、“一带一路”等元素组成的水墨画;CR450BF的整体风格遵循极简主义的设计理念,颜色清新、简约,极具品质感。
从设计巧思到人文关怀,从科技赋能到工艺革新,CR450动车组处处彰显中国铁路人的匠心独运。“我们致力于为旅客提供多样化、便利化、个性化服务,让乘坐体验更美好。”中车青岛四方公司副总工程师陶桂东说。
夯基垒台、立柱架梁,全面推进、积厚成势,系统集成、协同高效……7年的技术攻关和自主创新,CR450动车组样车充分彰显了我国铁路科技创新水平和科技自立自强能力,是充分发挥新型举国体制优势、以科技创新引领新质生产力发展的生动实践。
未来,经过整车试验验证、试用考核,CR450动车组将更好满足人民群众对美好出行的向往,在高质量发展的新时代画卷上,奋力书写中国式现代化建设新篇章。