彭冰
用技術(shù)與多種外力“斗法”
“車頭不僅是高鐵的‘臉面’,更是高速動車組的關(guān)鍵核心技術(shù)之一?!弊鳛檐圀w研發(fā)部端部開發(fā)室主任,今年37歲的許鵬,已率隊(duì)為中國高鐵打造過許多種靚麗“頭型”。在這位身經(jīng)百戰(zhàn)的車頭設(shè)計(jì)師看來,一個出色的“頭型”,首先必須具備優(yōu)異的空氣動力學(xué)性能。
原來,疾馳中的高鐵會同時受到周圍空氣多種力的作用,比如空氣阻力、氣流升力、會車時的交會壓力波、側(cè)風(fēng)帶來的側(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“頭號勁敵”。就像我們在5級大風(fēng)中逆風(fēng)而行會感覺寸步難行,高鐵速度越快,空氣阻力越大。根據(jù)空氣動力學(xué)原理,車頭的長細(xì)比越大,阻力系數(shù)越小。加大車頭的長細(xì)比,還可減少列車會車時的交會壓力波和通過隧道時的隧道壓力波。
大家坐火車都有過這種體驗(yàn):當(dāng)對面列車疾馳而過時,伴隨一聲呼嘯,車身會瞬間發(fā)生橫向晃動,這就是因?yàn)橄鄬\(yùn)動的車頭擠壓空氣,使車側(cè)壁上的空氣壓力產(chǎn)生了很大波動。列車過隧道時,也會引起隧道內(nèi)空氣壓力急劇波動,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)動等可怕后果。
“比如,我們研發(fā)的復(fù)興號CR400BF,其‘頭型’就比和諧號長2米左右,車頭總長度接近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,復(fù)興號的車廂更高更寬。不過,雖然“身材”較和諧號高大,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?!?br>