符潔文：CR450成功下線！中國率先佔領高鐵商業運營速度的無人區

【文/觀察者網專欄作者 符潔文】

近日，全球最快的高鐵列車CR450動車組完成樣車設計併成功下線，試驗時速達到450公里，運營時速可達400公里。不過樣車造出來後，未來還將密集開展一系列線路試驗和考核，為這趟“最快高鐵”早日投入商業運營創造條件。

更高速、更安全、更節能、更舒適、更智能的全新一代復興號動車組列車，讓中國繼續領跑全球高速動車組的商業運營速度。

CR450動車組已完成樣車設計併成功下線。 央視

更高速：率先佔領高鐵商業運營速度的無人區

此次下線的樣車代號為“CR450”，相較於目前常見的“CR400”復興號動車組列車，不管是最高試驗時速還是最高運營時速都有了50公里的提高，但就是這區區50公里的速度提升，是站在全球高鐵科技的巔峯摸索，毫無經驗可以借鑑。

目前國外最先進的高速動車組來自四個國家：日本、德國、法國與韓國。

日本作為高鐵的鼻祖，由於線路老化原因，即使是最先進的E5、E6和N700S動車組，最高運營時速只有320公里，連我國最高運營時速350公里的CR400復興號動車組也無法趕超。

日本新幹線E5系動車組

日本新幹線E6系動車組

日本新幹線N700S動車組列車

為了守住高鐵大國的地位，日本研製出一款ALFA-X高速動車組，列車為10節編組，設計最高時速405公里，目前正在測試中，最高試驗時速400公里，計劃最高運營時速360公里，旨在為2030年後新幹線最高運營時速提升到360公里提供技術支撐。

日本ALFA-X高速試驗動車組

德國作為所謂的老牌工業強國，高鐵技術也曾輝煌一時。但如今由於老舊的線路和衰退的經濟，不堪重負的德鐵能跑最高運營時速320公里的，依舊是採用20多年前技術的ICE 3型列車。這款車曾作為中國高鐵引進時代的產物進入中國，如今已是我國比較落後的CRH3C型動車組。

德國鐵路ICE3動車組

為了適應德國鐵路進一步降低成本的需要，西門子公司從2013年開始，歷經5年時間研製了第四代高速動車組——Velaro Novo，其研製目標為：投資成本降低20%，維護成本降低30%；運營速度300km/h時能耗比Velaro節約30%；適應速度範圍250～360km/h；車內可用空間增加10%。VelaroNovo為7輛編組，最高運營時速360公里，長期公開的是1節車廂正在ICE-S試驗車中進行測試，首列車原計劃2023年投入使用，但由於德國鐵路長期虧損導致財政緊張，該車型至今遲遲未能上線。

德國西門子Velaro NOVO動車組

現在只能使用ICE3 neo進行迫在眉睫的ICE3老車更新工作，但即使未來上線運營，以德國鐵路網缺乏維護的現狀，難以發揮如此先進的列車的全部性能。

德國鐵路ICE3 neo動車組

再來看曾經創造出時速574.8公里的輪軌最高試驗速度列車的法國，當下全國最高運營時速僅為320公里，聲名在外的TGV列車製造商——阿爾斯通如今也是製造乏力。

法國2007年創造時速574.8公里的TGV列車

2018年的時候，法國為了在2024巴黎奧運會期間緩解擁堵的交通，向阿爾斯通訂購了115列最新的TGV-M高速動車組，最高運營時速可達350公里，結果卻因蓄電池供應商無法按期交付、時速350公里時出現車體異常抖動等原因，導致原計劃2023年底交付的首列車直到去年巴黎奧運會前夕才趕鴨子上架，預計今年也只能交付5列。

法國鐵路TGV-M動車組

法國2024巴黎奧運塗裝的TGV-M動車組

韓國作為高鐵行業又一後起之秀，自加拿大龐巴迪的軌道交通產業沒落後，韓國現代Rotem高速動車組取代了其在世界上的地位。2004年通過引進法國阿爾斯通的TGV列車技術並消化吸收後，目前韓國商用最快的高速動車組是自主研製的KTX-青龍號，最高試驗時速達到350公里，最高運營時速為320公里。

韓國鐵路KTX-青龍號動車組

即便是韓國最先進的HEMU-430試驗動車組，最高試驗時速430公里，最高運營時速360公里，技術指標也才剛剛達到2010年通過龐巴迪ZEFIRO 380超高速動車組技術平台引進到我國的CRH380D型高速動車組，CRH380D型動車組最高試驗時速可達420公里，最高運營時速為380公里（現最高運營時速310公里）。

韓國HEMU-430X動車組

龐巴迪ZEFIRO 380動車組

相較之下，中國自2008年京津城際開通運營起，不僅有10年時間運營着最高時速350公里的全球第一大高鐵網，還能厚積薄發，繼續往最高運營時速400公里衝刺，率先佔領這一高鐵商業運營速度的無人區。這依靠的是我國在高鐵領域長期積累的運維經驗。

中國高鐵車次密度圖

就拿高速離不開的強勁動力來説，為了可以支撐更高速度同時也要更經濟，永磁牽引系統便是技術研發的必然趨勢。目前所有的和諧號、復興號動車組採用的是三項鼠籠式異步牽引電機，但為了滿足CR450的頂層設計指標，結構簡單、輕量化、功率密度高、能耗和噪音低的大功率永磁同步牽引電機成為首選。

而這一技術並不是一蹴而就的，早在2015年，當時中國最先進的高速動車組之一的CRH380A-2820（現在的CRH380AN-0206），就開始搭載由我國自主研製的TQ-600型永磁同步牽引電機投入試驗，並於2020年開始作為我國首列“永磁高速動車組”投入商業運營，一直作為全國唯一的永磁牽引系統高速動車組配屬國鐵成都局成都動車段運營維護至今。

通過長期的試驗和運維的經驗積累，如今CR450才能放心搭載最先進的TQ-800永磁同步牽引電機，不僅提高了速度，還助力整車減重、降噪、節能，可以説光這一技術就實現了一舉多得。

TQ-800永磁牽引電機

更安全：CR450的頂層指標

在大家日常駕車、騎車的感受中，如果速度越快，剎車的距離應該是越長的；一旦急剎車，極易出現打滑、翻車的情況。但是，CR450的頂層指標要求CR450從時速400公里緊急制動降到0的距離，要與從時速350公里緊急制動降到0的距離相當，這確實是為列車的安全性能加上了一道強大的保險，但技術難度也可想而知。

目前動車組列車的制動普遍採用盤型制動，類似汽車的碟剎裝置，制動盤全都是採用鑄鋼材料，如果在時速400公里的情況下緊急制動，是非常容易出現熱衰減、導致制動效果下降的情況，無法滿足與時速350公里緊急制動距離一致的指標，多次進行緊急制動後更是會出現制動盤開裂的危險情況。

於是，在F1賽車及大量跑車上已普遍使用的成熟碳陶製動盤，便成為滿足這一指標的不二之選。但如果僅僅是將汽車的制動盤尺寸加大安裝到高鐵上，這麼大的需求往往會使得製造成本急劇增加，於是經過長期試驗後，我國自主研製的用於高速動車組上，既滿足性能指標又兼顧性價比的碳陶製動盤及多級緊急制動技術應運而生。

高速動車組碳陶製動盤

通過前期在作為CR450科技創新項目試驗列車的CR400BF-J-0001上的使用，效果良好，完全可以滿足此後CR450動車組的商業運營。

CR400BF-J-0001高速綜合檢測列車

更節能：怎麼實現運行阻力降低22%

除了使用上述提到的永磁牽引系統外，CR450還通過全新的列車造型設計，從大量細節減少風阻帶來的影響，實現運行阻力降低22%。

1.採用比CR400更優的頭型設計。

CR450AF頭型

CR450BF頭型

2.採用比CR400更能減少空氣阻力的轉向架區域包覆結構設計。

CR450AF轉向架底部包覆

3.採用比CR400更能減少空氣阻力的平順化外風擋。

CR450AF外風擋

CR450BF外風擋

4.採用比CR400更能減少空氣阻力的車體斷面。

5.採用比CR400更能減少空氣阻力的流線型受電弓。

流線型受電弓

6.除了降低風阻外，全車大量採用了強度高、質量輕的碳纖維解鈎，使得整車重量降低了10%。

更舒適

通過列車內風擋、塞拉門、車窗等部件隔音技術的優化，使得客室噪聲相較於CR400降低2分貝。

商務座區域會議模式與會客模式一鍵切換、商務座椅增設按摩、加熱、腰託等功能、小桌板上的手機支架、充電接口增加、垃圾箱板感應打開、多功能包間等功能設施越發滿足乘客需求。

CR450BF動車組樣車內部

更智能

首次實現動車組智能語音交互，通過語音可以調節司機室車窗遮陽簾、司機室照明燈光等。

在國際上，首次將時間敏感網絡（Time Sensitive Network，TSN）用於高速動車組的控車網絡。在傳統以太網協議基礎上，TSN對數據鏈路層協議羣進行了大幅改進，使得具有不同時延要求的數據按時間同步感知調度的原則進行傳輸，極大提高了網絡控制的確定性、穩定性和時效性。

鐵科院CR450研發團隊基於“5G+TSN”技術，搭建了新一代列車網絡控制平台，實現了低時延、低抖動、高可靠性的列車網絡通信。

助力CR450實現400km/h速度級下安全穩定的有人監視自動駕駛（ATO）。CR450搭載中國通號研究設計院集團自主研發的CTCS-3級列控ATP+ATO系統，是集成ATP系統與ATO系統於一體的創新產品。

2013年，中國通號設立自主化CTCS-3級列控車載設備研發重大科研項目，由研究設計院集團承擔，隨之組成近百名人員的創新團隊，他們一路奮力拼搏，攻堅克難，完成具有世界領先水平的高速鐵路列控車載設備的關鍵技術研究、裝備研製和標準體系建設，解決了高鐵列控系統的工程化、自主化、智能化和國際化系列難題，擺脱了既有系統部分核心設備長期受制於人的不利局面，保障了我國高鐵健康和可持續發展，並形成多方面核心優勢。

自主研發CTCS-3級ATP車載設備

早在2022年北京冬奧會期間，CR400BF-C型動車組就曾實現全球首個時速350公里的高速動車組自動駕駛功能，如今的CTCS-3級ATP+ATO車載設備採用先進的算法和智能控制技術，包括傳感器可配置的多源信息融合算法、多源安全誤差容限算法和自適應空轉打滑補償算法等，提高列車測速測距的準確性和可靠性，並通過與列車採用時間敏感性網絡（TSN）通信，實現了對列車運行狀態的精準監測和精細化控制。

CR400BF-C-5162動車組

未來已來，CR450復興號動車組列車將會率先運用在哪些地方呢？這個問題從發佈之日起，就被大家反覆提及。

首先，我國最為繁忙的高鐵線路——京滬高鐵未來一定會上線CR450，通過線路設備的區間優化以及新車的上線，將進一步將京滬間的最短時間壓縮到3.5~4小時，為兩地間的通勤人員進一步節約旅途時間，相信大家一定會在車廂的顯示屏上看到運營時速400公里的速度顯示！

其次，預計2027年開通運營的成渝中線（成都站-重慶北站），在其聯調聯試期間，將會進一步衝高，屆時CR450兩列樣車將在線路上衝擊自身的極限。

2023年在福廈高鐵聯調聯試期間，搭載CR450測試部件的兩列復興號綜合檢測列車於6月28日在湄洲灣跨海大橋上，衝高到單列時速453公里、相對交會時速891公里。6月29日，在海尾隧道中，衝高到單列時速420公里、相對交會時速840公里。

成渝中線高鐵線路走向示意圖

可以預見，福廈高鐵、成渝中線等一批新建高鐵確實可以達到最高時速400公里的運用條件。而京滬、京廣等老一批的繁忙幹線，則會通過區間改造，滿足部分區段最高時速400公里的運用條件。

當然，現實運行中出於經濟性價比考慮，由於時速400公里的運行已經不屬於高鐵經濟運行的合理範圍，全國能夠達到時速400公里運行的區間不會太多，大部分高鐵線路依舊會保持現有的速度等級。

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