關注全球時事|洞察國際風雲
2025-03-18 17:24 星期二

时速400公里,中国高铁驶入“无人区”

时间:2025-07-21 15:27 来源:快讯社

7月9日在国家铁道试验中心展区拍摄的CR450BF动车组。

  7月9日,第十二届世界高速铁路大会期间,位于北京朝阳的国家铁道试验中心,成为国内外参会嘉宾关注的焦点。这里,大家争相试乘体验世界首款试验运行时速450公里、商业运营时速400公里的新一代高速动车组——CR450。

  当前,CR450动车组已完成样车下线、型式试验、互联互通调试等一系列研发工作,正在开展考核试验和性能验证,为正线试运行做各项准备。

  “这意味着中国铁路已进入高铁科技创新‘无人区’。”复兴号动车组总体技术专家、中国铁道科学研究院集团有限公司(以下简称“铁科院”)首席研究员赵红卫告诉科技日报记者,为了将商业运营时速再提升50公里,国铁集团牵头组建创新联合体,先后攻克永磁牵引、气动减阻、短距离制动等难题,在全球范围内首次创建时速400公里动车组技术体系。

  1.6倍功率提升

  提高列车速度,首先要考虑提升动力牵引系统性能。

  为增强牵引性能,研发人员决定将具有自主知识产权的大功率永磁牵引系统搬上CR450动车组,标志着我国高铁开启了“永磁时代”。

  “装车难度很大!”赵红卫介绍,“永磁系统有一大隐患,即电机在发生匝间或相间短路时,因永磁体缘故,并不会停止转动,可能导致电机损坏,影响行车安全。”

  为排除这一隐患,研发团队一头扎进实验室三个多月,从优化电机设计参数和控制策略入手,反复进行方案对比、试验研究和实证验证。

  “我们创造出了‘三相主动短路防护技术’。”铁科院机辆所研究员殷振环解释,“这项技术就像一个精密的‘安全阀’,能在0.2秒内快速识别短路故障,并自动将故障相绕组切换成闭环回路,阻止电机进一步损坏。”

  技术成型后,部件可靠性还需在线路上“实战”验证。

  2023年6月至7月,一场列车交会试验在福厦高铁线路上展开。经测算,要完成时速450公里冲高达速任务,列车功率需提升至额定功率的1.6倍。

  试验前夕,殷振环组织团队连夜召开技术论证会,系统评估实施方案、明确工作分工。牵引动力系统部件适用性评估、软件变更测试、地面模拟试验……尽管各项工作都已有序完成,殷振环心中仍在打鼓,“冲高真能实现?”

  “发车!”6月28日,福厦高铁湄洲湾跨海大桥,首列试验列车率先启动,1.5秒后对开列车跟进。经测算,搭载新技术部件的试验列车以单列最高时速453公里、双向两列相对交会最高时速891公里运行。新的世界纪录诞生了!

  “我们先后在郑万、济郑、弥蒙和福厦高铁开展20余万公里的线路试验,验证了永磁牵引系统不但动力十足,而且安全可靠。”殷振环说。

  22%气动减阻

  “高速飞驰的列车,95%的运行阻力来自空气。”铁科院机辆所研究员邵军告诉记者,理论测算表明,时速提高50公里,阻力增加30%,能耗也随之增加。

  想要提速,又要节约能耗,“减阻”势在必行。突破口在哪里?

  此前研制“复兴号”动车组时,科研人员已将车头的“平顺化”做到了极致。大家觉得,通过调整外形进一步降阻的空间有限。

  但研发人员并未懈怠。他们在自然界中寻找灵感,基于仿生学原理探索新方案。百余种设计方案经过大量模拟仿真和风洞试验层层筛选,最终,以高速飞翔的鹰隼和箭矢为原型的方案脱颖而出。仿真测试表明,新头型可将运行阻力降低约2.6%。

  “这与整体减阻20%以上的目标仍有很大差距。”赵红卫说。面对挑战,团队继续深入研究气动仿真与测试,分析列车各部件的阻力分布,探寻减阻的理论极限。

  突破口出现了!“我们发现,此前被忽视的列车下部转向架区域,蕴藏着较大的减阻潜力。”邵军介绍,有成员提出了一个大胆设想——能否用包覆结构将转向架裸露区域覆盖起来,从而形成更完整的气动外形,以降低阻力?

  这个被称为“穿裤子”的思路带来了意外之喜。“没想到效果如此显著。”殷振环笑道,经过反复研究确认,该方案确实能大幅减阻。

  团队随即集中力量,重点攻关包覆结构的最优形状与位置,同时解决包覆后可能出现的检修难题。

  一遍遍仿真、一次次方案修正……终于,一个既能有效减阻,又能兼顾结构强度、刚度以及检修需求的方案诞生了。

  “在此基础上,结合流线型车头、低阻力受电弓等多项措施,列车运行阻力可有效降低22%。”邵军说,这意味着CR450动车组在时速提升50公里后,能耗水平仍与CR400动车组相当。

  6500米制动停稳

  CR450动车组不仅要“跑得快”,更要“停得稳”。研发伊始,团队就设定了一个极具挑战的目标——提速后,制动距离与CR400动车组相同。即在6500米内,实现400公里时速降至零。

  这意味着巨大的制动能量要平衡。铁科院机辆所副研究员蔡田形象地比喻:这一过程释放的能量,足以在2分钟内将6.8吨水从冰点加热至沸点。

  显然,CR400动车组使用的制动材料已无法满足要求,必须研发性能更强的新材料。为此,团队成立了专项小组,攻坚具备耐高温、抗变形、耐疲劳等特性的新型制动材料。“仅确定材料的‘配方’就经历了上百次试验。”蔡田回忆,“后续的材料性能和工艺验证又持续了一年多。”

  挑战不止于材料。此前,为降低空气阻力,将头车和尾车转向架包覆起来的方案,此时却造成了制动散热难题。

  为平衡空气阻力与散热这对矛盾,研发团队又从系统耦合入手,提出结构性调整方案:减少头车和尾车的制动盘数量,将削减的制动力改由其他系统分担。蔡田介绍,这一调整不仅解决了散热问题,更深化了大家对整车系统间相互作用的认知。

  制动过程中,制动力能否有效转化为减速力,关键在于车轮与钢轨间的黏着特性。CR450采用多阶黏着制动技术,即刹车时逐级增强制动力。蔡田解释:“如同‘雪天行车避免急刹防滑’的道理,关键在于精准把控黏着力的极限点。”

  然而,全球范围内,高铁高速制动黏着特性的研究均止步于时速350公里。400公里时速下的黏着特性曲线是未知领域。团队为此进行了数千次制动性能测试,精准计算出大功率盘形制动摩擦副,在短时间内不同时间点上应施加的压力值。

  最终,他们成功绘制出时速350公里至400公里制动工况下的黏着特性曲线。这一重要成果填补了国际空白,为CR450的精准高效制动奠定了坚实的理论基础。

  样车下线只是起点,运营交付才是目标。科研团队正紧锣密鼓地进行最后的试验和验证,全力打通迈向商业运营的“最后一公里”,让这列时速400公里的“国之重器”驰骋神州。

外交部:将本着科学原则研究日方关于恢复水产品输华请求
外交部:坚决反对美国向中国台湾地区出售武器
测试视频
综合看点 查看更多>>
美伊远程签署谅解备忘录,60天谈判窗口期开启
中方敦促也门冲突方重启和平进程
美官员:美伊协议已电子签署 19日将正式签署
日本拟改编航空自卫队 “安保”范围扩至宇宙
频繁战事下以色列战时动员体系承受高压
纵横天下 查看更多>>
乌克兰首都基辅遭空袭 多次传出爆炸声
伊朗武装部队称以军仍继续屠杀黎巴嫩民众
七国集团峰会在抗议声中开幕
美伊确认达成协议 19日在瑞士正式签署
为全球人权治理贡献中国力量
卢浮宫馆长称该博物馆已“不堪重负”
俄军舰在英吉利海峡遭一游艇逼近 开火示警
韩国最大在野党支持率反超执政党
英国举行皇家阅兵式庆祝国王官方生日
白宫计划再促防务巨头加速生产
以媒:在美施压下以色列将与叙利亚恢复谈判
美伊谅解备忘录14点内容披露 官方尚未证实
特朗普否认美国向伊朗支付资金
何时收回战时指挥权?韩国或在年底前“定目标”
联合国难民署:全球被迫流离失所者超过1.17亿
中国政府发布关于全球治理的白皮书
习近平同缅甸总统敏昂莱举行会谈
中华人民共和国和蒙古国外交部长会谈联合新闻公报
习近平总书记重要论述引领中国特色的向海图强之路
习近平出席金正恩举行的欢迎宴会
我国成功发射卫星互联网低轨22组卫星
我国夏粮小麦收获已近九成
南博架通途,中国与南亚共绘互利共赢新图景
外交部:日本自己摘下了所谓“和平国家”的面具
人民的选择:抗日民主根据地的建设之路
香港教育局公布《中小学数字教育发展蓝图》
以文化根脉涵养多元气象——访澳门特区政府社会文化司司长柯岚
厚植情谊 携手共创更美好未来——第十八届海峡论坛综述
国务院任命澳门特别行政区政府经济财政司司长
守护五年,香港机场保安犬只行动小组的成长之路
风沙渐远 生机绵长——“三北”工程攻坚一线观察
三江源:护万里清流 守中华水塔
落实《新城市议程》 中国推动城市可持续发展实践成果发布
“蓝色本草”能给百姓带来什么
北京城市副中心十年发展成效观察
最高法发布4件依法惩治渎职犯罪典型案例
国务院举行宪法宣誓仪式 李强总理监誓
最高法发布典型案例惩治利用无人机非法狩猎
国家版权局等四部门启动 “剑网2026”专项行动
美国法官裁定将特朗普名字从肯尼迪中心移除
“三农”记者的三夏日记丨藏在麦田里的新“种子”
河润良田千畴绿 初夏乡野尽风光
现代化农机装备驰骋“北大仓”
贺兰山下枸杞红 头茬采摘迎丰收
千亩蓝莓铺就增收“甜蜜路”
国家卫生健康委关于修改和废止部分部门规章的决定(附解读)
发现甲状腺结节该怎么办?中医教您整体调理,改善结节状况
从中年“一身病”到74岁无“三高”,他坚持了这3件事!
国家卫生健康委就介绍“食品安全与营养健康 ”有关情况举行新闻发布会(文字实录)
国务院关于推行常住地提供基本公共服务的实施意见
前沿科技 查看更多>>
人工智能全面赋能电商大促
算力普惠浪潮奔涌 赋能产业民生双升级
内蒙古和林格尔新区:算力驱动新发展
打通AI赋能实体经济“最后一公里”
工信部、国资委启动2026年度人形机器人与具身智能实景实训专项行动
健康生活 查看更多>>
高铁为何“日出而作,日落而息”
防范词元概念炒作风险
AI便携诊疗设备护航用电安全
为人工智能“喂饭”的数据工程师
工信部印发“人工智能+信息通信”创新发展实施意见
实用技术 查看更多>>
多部门推动新能源重卡应用 利好动力电池与氢能产业链
推动太空算力发展 重构先进制造业竞争力
探馆南博会:科技赋能服务升级
AI加速走向物理世界
开启人形机器人作业模式
科普博览 查看更多>>
中国正加紧筹建世界人工智能合作组织
产城融合牵引AI规模化应用
科技自立自强之院士说|傅向东——稻田里的基因“解码者”
人工智能加速从云端走向终端
两部门推动人工智能计量体系和能力建设
临泉面塑:百年技艺的传承与新生
广东揭阳:“天下美石 阳美成器”
希腊珍贵文物西安亮相
“汉语桥”比赛在多国举行 增进文化理解与民心相通
四件美洲文物亮相上海博物馆
北京师范大学:王牌新专业亮相 人工智能教育、碳中和等紧扣国家战略
中央财经大学:“中国财经管理专家的摇篮” 构建复合型财经人才培养新模式
吉林大学:八十年综合性办学积淀 打造AI时代复合型人才培养新范式
高等教育展吸引印尼学子“去中国上大学”
四川农业大学:优化招生专业组 多元培养赋能人才成长
世界杯小组赛:英格兰队战胜克罗地亚队
世界杯|梅西“帽子戏法” 阿根廷3:0击败阿尔及利亚
世界杯小组赛:沙特阿拉伯队战平乌拉圭队
世界杯小组赛:科特迪瓦队战胜厄瓜多尔队
美加墨世界杯墨西哥城揭幕 墨西哥队力克南非队
陕西汉中:龙舟竞渡迎端午
走进G7峰会举办地:法国湖畔小城埃维昂莱班
甘肃平凉:文旅康养消费体验点亮“夏日经济”
内蒙古:老工业区焕新颜
武夷山:守碧水丹山 建美好家园