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>>
既要又要还要,特朗普陷入“不可能三角”
靠不住的美军,拉仇恨的基地——中东危机对美国亚洲盟友的启示
欧盟外长:中东战事“不是欧洲的战争”
被“点名”参与护航霍尔木兹海峡 韩国要先“研究研究”
伊朗百余学童遇害 因美军拿“过时情报”定坐标?
纵横天下 查看更多>>
沙特首都利雅得遭弹道导弹袭击
伊朗证实最高国家安全委员会秘书拉里贾尼遇害
中美在法国巴黎举行经贸磋商
伊朗伊斯兰革命卫队称将“追杀”以总理内塔尼亚胡
第51届日内瓦国际发明展开幕 中国参展规模创新高
在加油站听美国人算经济账
特朗普对北约“感到失望”
美国为何要组建“霍尔木兹联盟”
越南举行第十六届国会代表选举
沧海桑田话古巴
记者观察:核心分歧难解 巴阿冲突或持续
特朗普再抱怨英国“放马后炮”
海湾石油运输能绕开霍尔木兹海峡吗
日本政府16日起释放石油储备 规模约8000万桶
1500万吃牛排、690万吃龙虾尾,美国防部被曝“龙虾门”
习近平会见土库曼斯坦民族领袖、人民委员会主席别尔德穆哈梅多夫
外交部:中美双方就特朗普总统访华时间等问题保持着沟通
中越举行外交、国防、公安“3+3”战略对话机制首次部长级会议
中美经贸磋商在法国巴黎开始举行
沙尘暴预警继续发布 新疆内蒙古等6省区部分地区有扬沙或浮尘
池州长江公铁大桥北主塔封顶
探访石家庄国际陆港:物流通达效率提升 企业“走出去”信心足
照亮人类共同未来——全球文明倡议的世界共鸣
何以铸就欣欣向荣的中国——2026年全国两会世界观察
我国成功发射试验三十号卫星03、04星
特写:澳门中学生从江实践的青春思考
逾790家展商云集香港国际影视展
香港故事丨百年警署按下“播放键”
台湾省籍代表委员:深化两岸融合发展 携手推进祖国统一大业
香港代表团举行开放团组会议
不负春光“体检”忙 “西电东送”特高压通道启动全面检修
为星空“关灯” “靠光”谋转型——解码一个西北小镇的取舍之道
2025年全国消协组织为消费者挽回经济损失9.25亿元
沪宁合高铁201.5米转体梁成功转体跨越京沪高铁
海南2025年绿电交易首破百亿千瓦时
美法院驳回特朗普政府有关推迟启动退还关税程序请求
AI漫画:司法裁决拦不住美加税野心?
最高法:规范涉企执法司法专项行动期间纠正小过重罚、过罚失当等问题367个
春运期间寄递服务保障工作方案发布 切实保障快递员休息休假等合法权利
最高检发布典型案例 涉停车扫码、人脸识别等场景个人信息保护
西藏山南:生态优势+技术创新 带动农民持续增收
浙江武义:中国有机茶之乡春茶全面开采
中国乡村“颜值”更高“气质”更佳
从“边陲山货”到“全球商品”,深山小玉米借“链”挺进大市场
人勤春早 不负春光——立春时节农耕一线见闻
救护车到底该不该抬人? ——从阳泉事件谈院前急救的一个制度盲区
《关于医保支持基层医疗卫生服务发展的指导意见》政策解读
国家医保局:去年共追回医保基金342亿元,抓获10357人
雷海潮出席全国人大记者会,回应卫生健康热点问题
2026年全国卫生健康法治工作会议在京召开
前沿科技 查看更多>>
打造全球科技交流合作盛会——2026中关村论坛年会看点前瞻
布局脑机接口,加速未来产业落地生花
未来五年 我国前沿科技攻关向“深”而行
硅藻微米机器人精准“狙击”脑胶质瘤
太空旅游离我们还有多远
健康生活 查看更多>>
人工智能重塑短视频内容生态
796款生成式人工智能服务完成备案
抢抓人工智能发展战略机遇期,携手构建网络空间命运共同体
前两个月我国科技创新保持良好发展势头
智能康养机器人养老驿站上线
实用技术 查看更多>>
新型脑机接口可作意念打字“键盘”
AI被“投毒”,如何避免上当受骗
风口之上:“养龙虾”的热闹与隐忧
全固态电池产业化还需3—5年
推动AI人才高质量聚集
科普博览 查看更多>>
江苏靖江:“人工智能+”激活制造业新动能
车企为何扎堆进军人形机器人?
第一批国家新兴产业发展示范基地创建遴选工作启动
AI智能体加速落地 距离“放心放手”还有多远?
“龙虾热”开启AI产业竞速
上海交响乐团新西兰演出受到热烈欢迎
中国西南地区青铜文明展在西班牙开幕
陕西蒋刘遗址发现西周时期遗存
6000年前“制造业”雏形 无锡斗山遗址出土石纺轮作坊
2026全国鼓王大会在石家庄正定古城举办
青海:启动学生体质强健计划三年行动
北大公布2026年研招分数线
以心育人,护航成长:筑牢学生心理健康防线
云南举行医药类高校毕业生招聘会
全国人大代表贾少谦:产教融合是职业教育高质量发展的“核心密码”
张子宇将参加WCBA全明星周末星锐赛
女篮主帅宫鲁鸣:资格赛是历练 盼与更多强队交手
F1中国大奖赛:梅赛德斯包揽冠亚军 安东内利获正赛首冠
蔡佳云、王蒙担任米兰冬残奥会闭幕式中国代表团旗手
宫鲁鸣:中国女篮要通过与世界强队交手提升水平
甘肃宕昌:官鹅沟春雪美如画
浙江宁波:家门口的水上运动公开课
第二艘国产大型邮轮计划3月20日出坞
中国光谷:“科创高地”奋力打造“旅游胜地”
中国至朝鲜国际旅客列车抵达平壤