“高顏值”高鐵車頭里的艱難創(chuàng)新事

彭冰

用技術(shù)與多種外力“斗法”

“車頭不僅是高鐵的‘臉面’，更是高速動(dòng)車組的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。”作為車體研發(fā)部端部開發(fā)室主任，今年37歲的許鵬，已率隊(duì)為中國(guó)高鐵打造過(guò)許多種靚麗“頭型”。在這位身經(jīng)百戰(zhàn)的車頭設(shè)計(jì)師看來(lái)，一個(gè)出色的“頭型”，首先必須具備優(yōu)異的空氣動(dòng)力學(xué)性能。

原來(lái)，疾馳中的高鐵會(huì)同時(shí)受到周圍空氣多種力的作用，比如空氣阻力、氣流升力、會(huì)車時(shí)的交會(huì)壓力波、側(cè)風(fēng)帶來(lái)的側(cè)向力等等，都是阻礙列車安全平穩(wěn)高速運(yùn)行的“天敵”。

其中，空氣阻力可謂“頭號(hào)勁敵”。就像我們?cè)?級(jí)大風(fēng)中逆風(fēng)而行會(huì)感覺(jué)寸步難行，高鐵速度越快，空氣阻力越大。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，車頭的長(zhǎng)細(xì)比越大，阻力系數(shù)越小。加大車頭的長(zhǎng)細(xì)比，還可減少列車會(huì)車時(shí)的交會(huì)壓力波和通過(guò)隧道時(shí)的隧道壓力波。

大家坐火車都有過(guò)這種體驗(yàn)：當(dāng)對(duì)面列車疾馳而過(guò)時(shí)，伴隨一聲呼嘯，車身會(huì)瞬間發(fā)生橫向晃動(dòng)，這就是因?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的車頭擠壓空氣，使車側(cè)壁上的空氣壓力產(chǎn)生了很大波動(dòng)。列車過(guò)隧道時(shí)，也會(huì)引起隧道內(nèi)空氣壓力急劇波動(dòng)，形成一定沖擊力。驟然的壓力變化，可造成車體側(cè)窗破碎、車輛蛇形運(yùn)動(dòng)等可怕后果。

“比如，我們研發(fā)的復(fù)興號(hào)CR400BF，其‘頭型’就比和諧號(hào)長(zhǎng)2米左右，車頭總長(zhǎng)度接近10米，整體形態(tài)更加流線，列車因此‘飛’得更快、更穩(wěn)、更節(jié)能。”許鵬說(shuō)，復(fù)興號(hào)的車廂更高更寬。不過(guò)，雖然“身材”較和諧號(hào)高大，但其運(yùn)行阻力反而降低了12%。這背后，低阻力流線型車頭功不可沒(méi)。……