“復興號”上的黑科技：流線型車頭不僅為了好看

“復興號”：帶着“中國心”跑出新速度

9月21日，“復興號”中國標準動車組在京滬高鐵實現時速350公里運營，標誌着我國成為世界上高鐵商業運營速度最高的國家。

旅客在鐵路上海虹橋站與“復興號”列車合影留念(資料圖)。殷立勤 攝

“復興號”都藴藏了哪些黑科技？9月25日，科技日報記者來到中車四方股份公司，細探究竟。

雕刻中國面孔：往返一趟京滬省電5000度

CR400AF動車組一亮相，其修長的流線型車頭“飛龍”可謂顏值爆表。

為什麼是 “飛龍”？“車頭造型不僅是為了好看，更關鍵的是要降低空氣阻力。” 中車四方股份公司副總工程師丁叁叁告訴記者，當動車組在時速350公里的高速狀態下運行時，90%左右的阻力來自空氣，動車組的動力輸出幾乎都消耗在與空氣的對抗上了。

與既有動車組相比，“復興號”的外形有了很大改變。CR400AF動車組的車體高度從3.7米增高到了4.05米，車體斷面積增大了7.3%。

增長的“身材”必須提升車頭的氣動性能，使設計難度大大攀升。

“為攻克頭型技術難題，研發團隊最初設計了46種頭型概念方案，圍繞氣動性能開展了海量的仿真計算、風洞試驗以及動模型試驗，反覆評估頭型的技術指標和文化特性，才最終敲定‘飛龍’方案。”丁叁叁説。

頭型的製造是另一大挑戰。“‘飛龍’車頭稜線曲面造型複雜，由80多塊蒙皮拼接而成，對成型精度的要求極高。”中車四方股份公司技術工程部部長張志毅説，80多塊蒙皮形狀各異，共有3000多條焊縫，加起來長達600多米，如此高的焊接密度，幾乎囊括了平焊、橫焊、仰焊等所有高難度的焊接姿勢。

果然，“飛龍”不負重望，表現優異。整車運行阻力降低12%，人均百公里能耗下降17%，當它以時速350公里運行時人均百公里能耗僅3.8度電。

“往返一趟京滬節省5000多度電。” 丁叁叁計算出這樣一個數字。

聰明“中國腦”：1秒鐘記錄100萬個數據

“復興號”有一顆更加聰明的“大腦”，可在1秒鐘內記錄100萬個數據。

看看“復興號”聰明在什麼地方。

“復興號”建立了大量的傳感系統，整車檢測點達2500多個，比以前動車組多了500多個。“這些大大小小的傳感器，最大的高62.8釐米，最小的直徑僅5毫米。” 中車四方股份公司技術中心副主任陶桂東解釋説，這些傳感器能採集1500多項車輛狀態信息，就像動車組的眼睛一樣，時時刻刻對列車振動、軸承温度、牽引制動系統狀態、車廂環境等進行監測。

列車的智能化傳感系統，將所有數據採集到網絡系統中，信息採集精度高，在重要監控點，數據記錄精度最高達到微秒級。“這也使‘復興號’達到了1秒鐘記錄100萬個數據的驚人能力。” 陶桂東説。

“復興號”從北京到上海跑一趟，單程1318公里，記錄的數據達300多兆。相比之下，73萬字的《紅樓夢》所佔數據空間僅有1.7兆。

值得一提的是，“復興號”的網絡控制系統首次引入了高速以太網數據傳輸和維護網絡，傳輸帶寬由1兆級提升到了100兆級。如果説以前是“鄉間小道”，現在則是寬敞的“高速公路”，藉助以太網，車輛大容量數據得以高速即時傳輸，列車的故障診斷和檢修維護更加安全可靠、智能。最令人驕傲的是，“復興號”網絡控制系統，硬件和軟件都是自主研發，實現了完全自主化的突破。

安靜客室外加一把“安全鎖”

乘坐“復興號”更放心，這是因為除具備失穩檢測、煙火報警、軸温監控、受電弓視頻監視等安全防護功能外，“復興號”動車組加裝了一把 “安全鎖”。

“‘復興號’首次應用被動安全技術，即通過增設碰撞吸能裝置，提高動車組的被動防護能力。”丁叁叁説。

被動安全防護，也就是當列車發生碰撞時，碰撞吸能單元通過有序變形吸收碰撞能量，保障乘客區域不變形，衝擊減速度可控，為乘員提供安全保障。這相當於為列車加了一把“安全鎖”。

丁叁叁告訴記者，“復興號”的碰撞防護系統，設計吸能容量達6.8兆焦，這一指標達到國際領先水平。

在世界高速列車領域，被動安全防護是一項技術“制高點”。碰撞防護系統結構極為複雜，設計難度大。中車四方股份公司研發團隊經過兩年的攻關，自主開發了碰撞防護系統。

乘坐“復興號”，你還會發現相互間説話不用提高嗓門了，這是因為“復興號”有一個非常優良的降噪指標。根據測試，當“復興號”以時速350公里高速運行時，客室噪聲最大僅為65分貝，遠遠優於70分貝的“優”等線。

“設計初期，研發團隊給自身定了一個苛刻的目標，即客室噪聲比國內外既有動車組降低3分貝以上。”陶桂東告訴記者。

優化動車組的結構，包括新型流線型車頭、平順化的車頂受電弓、全包型式的車端風擋等，以此降低氣動噪聲；應用新型隔聲材料；進行降噪控制。試驗期間光牽引軟件就進行了80多個版本的降噪優化，最終實車試驗時，車內噪聲最多降低了4—6分貝，比研發團隊的預期目標更優。

一個安靜的客室環境就這樣營造出來了。

(矯 陽)