中国正试验时速605公里列车


中国正试验时速605公里列车

中国南车制造的CIT500型的试验速度达到了605公里/小时


南车青岛四方机车车辆股份有限公司厂区内,一列银灰色超速试验列车停放在厂区的铁轨上,这列台架试验速度每小时达到605公里的列车,被命名为更高速度的试验列车。

参加试验的电气开发部部长焦京海最近回忆说:“100-200公里时一点担心都没有,车速上了550公里以上心情开始激动,到600公里时就开始有点紧张了。”试验止步于605公里,是因为制定的试验目标为600公里,“试验台建设时是按600公里设计的,再往上冲速度,担心对试验台不好”, 高级主任设计师李兵解释说。

当时速提升到605公里的时候,试验没有马上停止,保持速度运行了10分钟,这相当于在地面上行驶了100.8公里。

列车运行的阻力,包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。高速下制约速度的抗衡者是空气,“当列车以每小时200公里行驶的时候,空气阻力占总阻力的70%左右,和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时,气动阻力超过了总阻力的92%,如果跑到500公里以上,95%以上都是气动阻力了”,李兵说。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系,速度提高2倍,空气阻力将增至4倍。正是这个平方关系,让设计师绞尽脑汁。

空气阻力受三大因素影响,一是车头迎风受到正压力,与车尾受到的负压力间产生的压差阻力;二是由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力;三是列车底架以及列车表面凹凸结构引起的干扰阻力。

让数百吨重的更高速列车在线路上飞跑,除了减少气动阻力外,加大牵引能力是另一个关键。“六辆编组更高速试验列车牵引总功率可达到21120千瓦。正是有了我们自主开发的大功率牵引系统,才有高速试验列车实现台架试验605公里/小时的可能。”焦京海说。

大功率的牵引传动系统的技术研发,具有强大的技术扩散效应,除列车之外可应用在其他制造领域。“大功率的牵引传动系统技术具有很好的外延性,除轨道交通领域以外,大功率的牵引传动系统在很多工业传动领域都有很广泛的应用,比如轧钢系统、船舶推进系统、石油钻井、电力系统等等。”南车时代电气技术中心主任荣智林说。

高速列车运行依靠电能,是由受电弓与接触网接触完成的,这个过程被称为“受流”环节。这项技术也是迄今为止技术专家们最关注的技术之一。“双弓受流”技术曾经是困扰工程技术人员的一个技术难点,“现在看来这个也不太像技术难点了”,梁建英说。“车辆在高速运行时,前弓在取电滑过接触网时,会形成一个激扰波,导致后弓的离线可能性加大,影响车辆的牵引性能。如何保证后弓受流的稳定性,这是技术上的难点。但是现在看来,已经不存在了”。

时速605公里是试验台上跑出的,不是在线路上的数据,实际的线路试验还需要一系列的考核。”李兵说。2007年4月3日,法国TGV在线路上创造574.8公里/小时试验最高速度,目前为止尚未有新的记录刷新。2010年12月京沪先导段试验蚌埠-枣庄,CRH380A达到最高时速486.1公里,这个速度尽管是运营试验速度,它有别于法国TGV的纯粹试验速度。就运营试验的速度值来讲它是世界上最高的。

2011年,“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故后,中国高铁开始了对更高质量目标的追求,其中包括安全性、可靠性、舒适性等。事实上事故并不是缘于车的质量,但是这次事故却对中国高铁的发展带来了极大的影响。所有的铁路人,包括南车四方的技术人员都在反思,那就是如何更好、更稳健地推进国家的高速铁路事业。试验列车的研制是一个非常艰苦的过程。它以CRH380A新一代动车组技术创新成果为基础,遵循安全可靠的运行目标,针对系统集成、车体、转向架、牵引、网络控制、制动系统进行了诸多技术创新,实现了碳纤维材料、镁铝合金、纳米材料、风阻制动系统等一系列新技术、新材料的装车试验验证。整个列车的研制历经了两年多的时间。

试验列车完成在实验室的测试后,在厂区内一条3.7公里的环形试验线上进行了一个月可靠性试验,运行里程约1000公里。受线路条件限制最高速度不得超过时速30公里,“对整车、系统及部件完成了初步可靠性验证”,工程师告诉记者。

对更高速试验列车的线路验证,国家有关方面给予了充分的关注,列车的上线试验工作已在全面展开,列车的各项技术性能将在线路试验中得到进一步验证。整个过程将分阶段实施,会一步步获取各种技术参数。“我们期盼它有非常好的表现,让全世界都进一步了解中国高铁技术。”工程师们说。


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