7月9日在國度鐵道實驗中間展區拍攝的CR450BF動車組。新華社記者 才揚攝
7月9日，第十二屆世界高速鐵路年夜會時代，位于北京向陽的國度鐵道實驗中間，成為國際外參會嘉賓追蹤關心的核心。這里，大師爭相試乘體驗世界首款實驗運轉時速450公里、貿易包養網運營時速400公里的新一代高速動車組——CR450。
以後，CR450動車組已完成樣車下線、型式實驗、互聯互通調試等一系列研發任務，正在展開考察實驗和機能驗證，為正線試運轉做各項預備。
“這意味著中國鐵路已進進高鐵科技立異‘無人區’。”回復號動車組總體技巧專家、中國鐵道迷信研討院團體無限公司（以下簡稱“鐵科院”）首席研討員趙紅衛告知科技日報記者包養網心得，為了將貿易運營時速再晉陞50公里，國鐵團體牽頭組建立異結合體，先后霸佔永磁牽引、氣動減阻、短間隔制動等困難，在全球范圍內初次創立時速400公里動車組技巧系統。
1.6倍功率晉陞
進步列車速率，起首要斟酌晉陞動力牽引體系機能。
為加強牽引機能，研發職員決議將具有自立常識產權的年夜功率永磁牽引體系搬上CR450動車組，標志著我國高鐵開啟了“永磁時期”。
“卸車難度很年夜！”趙紅衛先容，“永磁體系有一年夜隱患，即電機在產生匝間或相間短路時，因永磁體緣故，并不會結束動彈，能夠招致電機破壞，影響行車平安。”
為消除這一隱患，研發團隊一頭扎進試驗室三個多月，從優化電機design參包養數和把持戰略進手，反復停止計劃對照、實驗研討和實證驗證。
“我們發明出了‘三相自動短路防護技巧’。”鐵科院機輛所研討員殷振環說明，“這項技巧就像一個緊密的‘平安閥’，能在0.2秒內疾速辨認短路毛病，并主動將毛病相繞組切換成閉環回路，禁止電機進一個步驟破壞。”
技巧成型后，部件靠得住性還需在線路上“實戰”驗證。
2023年6月至7月，一場列車交會實驗在福廈高鐵線路上睜開。經測算，要完成時速450公里沖高達速義務，列車功率需晉陞至額外功率的1.6倍。
實驗前夜，殷振環組織團隊連夜召開技巧論證會，體系評價實行計劃、明白任務分工。牽哄動力體系部件實用性評價、軟件變革測試、空中模仿實驗……盡管各項任務都已有序完成，殷振環心中仍在打鼓，“沖高真能完成？”
“發車！”6月28日，福廈高鐵湄洲灣跨海年夜橋，首列實驗列車率先啟動，1.5秒后對開列車跟進。經測算，搭載新技巧部件的實驗列車以單列最高時速453公里、雙向兩列絕對交會最高時速891公里運轉。新的世界記載出生了！
“我們先后包養在鄭萬、濟鄭、彌蒙和福廈高鐵展開20余萬公里的線路實驗，驗證了永磁牽引體系不單動力實足，並且平安靠得住。”殷振環說。
22%氣動減阻
“高速飛奔的列車，95%的運轉阻力來自空氣。”鐵科院機輛所研討員邵軍告知記者，實際測算表白，時速進步50公里，阻力增添30%，能耗也隨之增添。
想要提速，又要節儉能耗，“減阻”勢在必行。衝破口在哪里？
此前研制“回復號”動車組時，科研職員已將車頭的“平順化”做到了極致。大師感到，經由過程調劑外形進一個步驟降阻的空間無限。
但研發職員并未懶惰。他們在天然界中尋覓靈感，基于仿生學道理摸索新計劃。百余種design計劃顛末大批模仿仿真和風洞實驗層層挑選，終極，以高速翱翔的鷹隼和箭矢為原型的計劃鋒芒畢露。仿真測試表白，新頭型可將運轉阻力下降約2.6%。
“這與全體減阻20%以上的目的仍有很年夜差距。”趙紅衛說。面臨挑釁，團隊持續深刻研討氣動仿真與測試，剖析列車各部件的阻力分布，探尋減阻的實際極限。
衝破口呈現了！“我們發明，此前被疏忽的列車下部轉向架區域，儲藏著較年夜的減阻潛力。”邵軍先容，有成員提出了一個勇敢假想——可否用包覆構造將轉向架袒露區域籠罩起來，從而構成更完全的氣動外形，以下降阻力？
這個被稱為“穿褲子”的思緒帶來了不測之喜。“沒想到後果這般明顯。”殷振環笑道，顛末反復研討確認，該計劃確切能年夜幅減阻。
團隊隨即集中氣力，重點攻關包覆構造的最優外形與地位，同時處理包覆后能夠呈現的檢驗困難。
一遍遍仿真、一次次計劃修改……終于，一個既能有用減阻，又能統籌構造強度、剛度以及檢驗需求的計劃出生了。
“在此基本上，聯合流線型車頭、低阻力受電弓等多項辦法，列車運轉阻力可有用下降22%。”邵軍說，這意味著CR450動車組在時速晉陞50公里后，能耗程度仍與CR400動車組相當。
6500米制動停穩
CR450動車組不只要“跑得快”，更要“停得穩”。研發伊始，團隊就設定了一個極具挑釁的目包養網 花圃標——提速后，制動間隔與CR400動車組雷同。即在6500米內，完成400公里時速降至零。
這意味著宏大的制動能量要均衡。鐵科院機輛所副研討員蔡田抽像地比方：這一經過歷程開釋的能量，足以在2分鐘內將6.8噸水從冰點加熱至沸點。
顯然，CR400動車組應用的制動資料已無法知足請求，必需研發機能更強的新資料。為此，團隊成立了專項小組，攻堅具有耐低溫、抗變形、耐疲憊等特徵的新型制動資料。“僅斷定資料的‘配方’就經過的事況了上百次實驗。”蔡田回想，“后續的資料機能和工藝驗證又連續了一年多。”
挑釁不止于資料。此前，為下降空氣阻力，將頭車和尾車轉向架包覆起來的計劃，此時卻形成了制動散熱困難。
為均衡空氣阻力與散熱這對牴觸，研發團隊又從體系耦合進手，提出構造性調劑計劃：削減頭車和尾車的制動盤多少數字，將增添的制動力改由其他體系分管。蔡田先容，這一調劑不只處理了散熱題目，更深化了大師對整車體系間彼此感化的認知。
制動經過歷程中，制動力可否有用轉化為加速力，要害在于車輪與鋼軌間的黏著特徵。CR450采用多階黏著制動技巧，即剎車時逐級加強制動力。蔡田說明：“好像‘雪天行車防止急剎防滑’的事理，要害在于精準把控黏出力的極限點。”
但是，全球范圍內，高鐵高速制動黏著特徵的研討均止步于時速350公里。400公里時速下的黏著特徵曲線是未知範疇。團隊為此停止了數千次制動機能測試，精準盤算出年夜功率盤形制動摩擦副，在短時光內分歧時光點上應施加的壓力值。
終極，他們勝利繪制出時速350公里至400公里制開工況下的黏著特徵曲線。這一主要結果彌補了國際空缺，為CR450的精準高效制動奠基了堅實的實際基本。
樣車下線只是出發點，運營交付才是目的。科研團隊正緊鑼密鼓地停止最后的實驗和驗證，全力買通邁向貿易運營的“最后一公里”，讓這列時速400公里的“國之重器”馳騁神州。（記者 何 亮）