矯陽
“復興號”動車組列車是中國標準動車組的中文命名,是由中國鐵路總公司牽頭組織研制、具有完全自主知識產權、達到世界先進水平的動車組列車。如今,高鐵以其安全、便捷、舒適的優勢,成為我們出行首選的交通工具。我國是目前世界上高速鐵路運營里程最長,在建規模最大的國家,高速鐵路總體技術水平居世界前列,中國高鐵,尤其是“復興號”動車組,已經成為集中展示中國速度、中國智慧、中國力量、中國精神的文化標志。
遵循頂層指標逐級分解設計理念,從環境適應、性能、安全、可靠、舒適、經濟等方面梳理技術條件要求,形成總體技術指標,充分考慮各系統之間的相互作用關系,在流固耦合大系統框架內,提出系統解決方案。重點圍繞系統動力學、列車能耗、減振降噪、車輛壽命、檢修維護、用戶支持等關鍵技術性能對各系統進行集成設計。
采用優美的流線型設計,縱向單拱、橫向橢圓造型,扁寬型鼻錐,整體造型流暢,力度內斂,體現了現代感、速度感、民族感
基于輕量化的設計目標、等強度的設計理念,車體斷面和車體結構均進行了全新設計,提升了性能,可以有效保護乘客區的安全。
基于安全可靠、節能環保的設計理念,自主研發,采用主從控制、列車級制動管理方式的直通式電空制動系統;優化電空匹配關系,再生制動力利用率高;故障導向安全設計原則,硬線+網絡的冗余控制方式,系統性能安全、可靠。
在安全冗余、故障導向安全、結構可靠性、輕量化指標、動力學性能等方面達到國際先進水平。
采用主輔一體化、架控模式大功率高度集成的牽引系統,繼承輕量化設計理念合理匹配牽引系統參數,優化牽引性能,提高冷卻通風效率,降低系統運行噪聲,運用過分相不間斷供電和救援回送自發電技術,實現列車全工況不間斷供電。
采用TCN和高速傳輸以太網的雙重冗余設計,使列車控制和子系統的故障診斷、檢修維護更加智能化,同時可將診斷數據、運行數據通過無線傳輸到地面服務器,實現數據遠程下載、設備在線監視和故障分析,從而輔助檢修維護人員快速排查處理故障。
中國標準動車組,實際上就是要進行正向設計,從硬件到軟件,都擺脫歐日技術,全部是純正的“中國血統”。在高速動車組254項重要標準中,“復興號”的中國標準高達84%。其中整車設計以及車體、轉向架、牽引、制動、網絡等關鍵技術都是完全自主研發。“復興號”中國標準動車組,讓以往“和諧號”存在的型號復雜、標準不一、技術平臺多樣等問題成為歷史。
“復興號”的網絡控制系統首次引入了高速以太網數據傳輸和維護網絡,傳輸帶寬由1兆級提升到了100兆級,可在1秒鐘內記錄100萬個數據。大容量的傳輸帶寬,使“復興號”的整車檢測點高達 2500多個,比以前的“和諧號”動車組多了500多個。這些傳感器能采集1500多項車輛狀態信息,它們就像動車組的眼睛,時時刻刻對列車振動、軸承溫度、牽引制動系統狀態、車廂環境等進行監測,在重要監控點,數據記錄精度更是達到微秒級。
除具備以往動車既有的失穩檢測、煙火報警、軸溫監控、受電弓視頻監視等安全防護功能外,“復興號”首次應用被動安全防護,即通過增設碰撞吸能裝置,提高動車組的被動安全防護能力。
被動安全防護,也就是當列車發生碰撞時,碰撞吸能單元通過有序變形吸收碰撞能量,保障乘客區域不變形,沖擊減速度可控,為乘員提供安全保障。這相當于為列車加了一把“安全鎖”。“復興號”的碰撞防護系統,設計吸能容量達6.8兆焦,這一指標達到國際領先水平。“復興號”還在輪軌上加載了防脫線裝置,即使在極端情況下,車輪也絕不會脫軌。

設于3號車車廂的受電弓
乘坐“復興號”,你還會發現乘客相互間說話不用提高嗓門了,這是因為“復興號”有一個非常優良的降噪指標。根據測試,當“復興號”以時速350千米高速運行時,客室噪聲最大僅為65分貝,遠遠優于70分貝的“優”等線。65分貝是個什么概念?按聲級分定,75分貝為人體耳朵舒適度上限,70分貝是街道環境聲音。
研發團隊通過優化動車組結構,包括新型流線型車頭、平順化的車頂受電弓、全包型式的車端風擋等,應用新型隔聲材料,進行降噪控制。試驗期間光牽引軟件就進行了80多個版本的降噪優化,最終實車試驗時,車內噪聲降低了4~6分貝,比研發團隊的預期目標更優。
我們知道,高鐵線路很難保證鋼軌完全平順。由此會引起車輪和鋼軌之間產生垂向、橫向的振動,尤其是對于高速運行的動車組,這種振動更為劇烈。線路不平順和輪對運動引起的振動,則需要通過懸掛系統來隔離和緩和,懸掛系統的結構和各種參數,直接決定了轉向架的平穩性。
乘坐“復興號”時,你會發現,在車廂里非常平穩,幾乎感覺不到振動。這是什么原理呢?這要歸功于高速動車組九大關鍵技術之一的轉向架。其中的懸掛系統是保證動車組平穩運行的核心技術。
“復興號”在研制時,設計團隊對懸掛系統涉及的20多項參數進行了復雜的組合匹配,通過建立計算機仿真動力學模型,模擬動車組在0~385千米/時及更高不同速度級運行,設計了幾十種參數組合方案。我國擁有世界上唯一的高速整車滾振試驗臺。“復興號”動車組轉向架在這樣的試驗臺上進行高速滾振試驗,才確定了最終的懸掛參數。
從研發到制造完成,“復興號”動車組轉向架共經過28項仿真試驗、16項試制試驗和56項研究性試驗。“復興號”動車組在長吉客運專線通過了時速250千米及以下速度級的線路動力學試驗;在大西綜合試驗線,通過時速385千米及以下速度級的動力學試驗;在鄭徐高鐵,完成了時速420千米的列車交會動力學試驗,創造了列車交會運行的最高速度紀錄。
據乘客乘坐舒適性體驗,我國制定了平穩性指標評價標準,小于2.5為優級。“復興號”動車組在線路試驗中車廂的平穩性指標最大僅為 1.92,優于優等線。