原载于《中国青年》杂志2024年第10期飞驰的复兴号文—本刊实习记者 贾文杰高铁作为交通运输现代化的重要标志，同样也是一个国家工业化水平的重要体现。如今，高铁这张现代中国的“新名片”正被擦得越来越亮。2024年4月29日，中国铁道科学研究院集团有限公司CR450科技创新工程关键系统研发和试验青年团队被授予第28届“中国青年五四奖章集体”称号。该团队承担复兴号动车组家族最新成员“CR450动车组”的顶层设计、关键系统研发和高速科学试验等工作，攻克了牵引、制动、网络控制、智能安全监测等关键系统的核心技术，创造了隧道相对交会时速840公里、明线相对交会时速891公里的世界纪录。CR450科技创新工程的卓越成就巩固和扩大了我国高铁在全世界的领跑优势，更不断培养和发展出一代又一代的铁路青年人才。从追赶到领跑刘磊在CR450科技创新工程关键系统研发和试验青年团队中负责试验策划、组织和协调工作，时至今日再谈起当年的顶层设计要求，他仍不免感到重重的压力。时间回到2021年，在中国国家铁路集团有限公司组织领导下，相关单位对新一代高速动车组进行了研究论证，提出要在运行时速提高50km/h的基础上，制动距离、能耗、噪声等指标与CR400动车组基本相当。刘磊介绍：“相比于制动距离、能耗、噪声等指标，速度的提升是大众最能切身感受到的变化。目前已经运营的复兴号CR400系列动车组列车最高试验速度为400km/h，运行速度为350km/h。CR450动车组要在此基础上提高50km/h，即最高试验速度要达到450km/h，运行速度要达到400km/h。这个标准即使在世界范围内也没有成熟的案例能够借鉴，相当于走入一个无人区，所有的路都得靠自己摸索。”习近平总书记指出：“我国自主创新的一个成功范例就是高铁，从无到有，从引进、消化、吸收再创新到自主创新，现在已经领跑世界。”中国的高铁建设是从大规模技术引进开始的，2004年引进国外高速动车组技术，在消化、吸收再创新的基础上，生产出了“和谐号”系列高速动车组。2012年至2017年，由国铁集团主导，中国铁道科学研究院技术牵头，中车所属企业设计制造，生产出了中国自行设计研制、拥有全面自主知识产权的CR400复兴号动车组。2023年6月至7月，CR450动车组试验列车在湄洲湾跨海大桥以单列时速453公里、相对交会时速891公里运行，在海尾隧道以单列时速420公里、相对交会时速840公里运行，通过永磁牵引驱动技术提升牵引系统效率，较CR400动车组提升约3%，超过了德国试验车Velaro Novo、法国拟运营车TGV-M、日本试验车ALFA-X的最高运行速度，标志着CR450科技创新工程实现新突破。交会试验有何重要意义？相比列车单列运行，交会对列车和线路基础设施要求更高，交会时两列车车体间隔距离一般不超过2米，两列车间的空气会受到强烈挤压和扰动，交会速度越高，作用在车体上的压力越大，同时车内压力变化也越大，对线路设施的作用力也越大。“相对交会时速891公里到底有多快？用个更形象的描述，就是乘客坐在车厢里，仅用0.8秒左右时长即与相会列车擦身而过。”刘磊说。根据线路和试验列车条件，交会试验并非两列试验列车同时发车，而是需要后发列车的试验指挥根据先发列车试验指挥的“发车”口令把控时间，与司机联动配合，才能确保两列试验列车均在达速状态下在标定位置交会。刘磊与团队成员们利用仿真计算，在休息时间反复练习“发车”口令与掐表动作的协同一致性，硬是将发车时间间隔实现以0.5秒为单位进行调整，为创纪录的交会试验打下了重要基础条件。既要跑得快，也要停得稳根据CR450动车组设计要求，列车要在6500米的距离内实现从最高400km/h到零的制动，需要的时间大概在112秒。短短两分钟不到的时间所产生的能量，相当于把6.8吨的水从冰点加热到沸点。负责制动装备研发的焦标强深感责任巨大：“就像子弹打在墙面上，会产生巨大的能量。制动盘在紧急制动摩擦生热的过程中达到的温度大概在700摄氏度，对材料、结构，甚至每一个螺栓紧固件都是考验。”制动控制系统作为一个控制装置，是一个复杂的集成系统，在焦标强眼里这就是一列列车，包括了电子控制装置、机械控制装置，其中内含诸多板卡来完成内部之间或是与其他系统间的信息交互。当司机的指令到达制动控制系统后，控制装置就会控制上面的电磁阀输出信号和空气压力给执行装置。“你别看它这么复杂，但它最后输出就是一根气路管，连到制动夹钳上。”焦标强说。当列车的安全预警系统识别到需要紧急制动时，制动夹钳单元立即夹紧制动盘和闸片产生制动扭矩，制动扭矩通过车轴传递至车轮，车轮跟钢轨之间产生阻力实现制动。就好比汽车的刹车，如果在高速的时候制动力越大，越有可能产生滑行。因此在紧急制动时，制动系统是逐级增强制动力，焦标强说：“当列车行驶时，车轮相对于钢轨处于一种蠕滑状态，产生滑行对车轮和轨道都是一种伤害。”CR450动车组通过改变制动装置气缸进气口的压力，不断调整施加给列车的制动力，如何计算在112秒内的不同时间段所施加的压力，则需要提前进行大量的实验作为数据支撑。“我们在实验室做了将近两年时间，最终我们得到了400km/h高速制动情况下的一条粘着特性曲线，这也成为了制动系统所有设计的基础。”焦标强说。试验是检验可靠性的唯一标准2023年5月至7月，试验动车组先后在环行铁道试验基地、福厦高铁福清西至泉州南开展了第二批次的新技术部件换装科学研究试验，采用高速综合检测列车CR400BF-J-0001和CR400AF-J-0002作为新技术部件换装试验动车组平台，韩晓东和陈璨分别是这两列车中负责试验指挥的工作人员。为了满足列车能耗水平世界领先的顶层指标要求，试验动车组通过设计新结构将转向架区域包覆起来，有效降低了列车的运行阻力。“游泳运动员身上穿的泳衣、戴的泳帽，可以使他在游泳过程中受到水的阻力变小，列车的包覆结构设计得越圆滑平顺，受到的风阻也越小。”韩晓东说。新技术部件的落地必然需要经过千百次的实践检验，采用包覆结构后，转向架的包裹状态对检修运维产生较大影响。在福厦区段的试验中，车体地板面的垂向振动比较大，随着速度提高，振动越来越加剧。“测试指标达到了安全预警值，立即停止提速，维持当前速度运行至终点停车，向行车指挥汇报并申请下车检查。”韩晓东对行车指挥陈璨说道。由于包覆结构不能便利地检查走行部区域，大家想来想去借用了医院内窥镜方式，对重点螺栓部位等进行内窥式排查，秉持着严格的安全意识和科学的严谨精神，试验团队经过更系统的回库全面检查后，最终解决了车体地板面振动的问题。陈璨说：“福厦区段试验相比于之前，新技术部件换装更多，运行速度更高，工作强度也更大了。我们成立了党员骨干突击队，针对两列车上共计4600多个测点进行及时的沟通和交流，在遇到突发情况时第一时间响应上报，确保行车安全。”福建沿海受海洋性季风影响较大，6月份以偏南风为主，主要表现为阵风特性，风速较大区段正好是试验线路的曲线区段，这些不利因素的叠加无疑极大地增加了试验动车组的安全难度。为了避开大风的影响，除了合理调整试验计划外，还需要试验团队在上午12点之前完成高速试验，成员们每天早上四点半起床，五点坐上班车去进行试验。韩晓东说：“由于时间太早，酒店没办法提供早餐，团队共计几百个人，包括一些年龄大的老专家，都是拿上一袋牛奶、一个面包加一个鸡蛋，在天色昏暗中坐上大巴车前往试验场地，如此持续了一个多月。”虽然试验的日子有些辛苦、枯燥，但韩晓东与陈璨也时常苦中作乐。两人分属在两列动车组上，试验中需要频繁进行预期计划、人员安排、定点检修等方面的交流，由于两列车并不是同时发车，而是采取一列先发、一列后发的形式，每次韩晓东所在列车先到站了，当陈璨所在列车缓缓进站时，他就会拿起对讲机调侃一下：“璨弟，在吗？”两列试验车特意错开停靠，这样前车人员便能从车头下车往后检查，后车人员从车尾下车往前检查，最后在中间碰上沟通一下试验情况，合拍几张照片留作纪念，也算是紧张试验之余难得的小确幸。CR450科技创新工程系统性强、学科交叉多、创新链长，“通过充分开展高速试验验证，所取得的相关科研成果将更广泛运用于铁路建设和运营领域，我国铁路科技自立自强能力也将不断提升，我对中国铁路未来的发展充满了信心！”陈璨说。阅读更多让钙钛矿太阳能电池“飞入寻常百姓家”放牛班的夏天“我为烈士来寻亲”朱平：青春年华，造最大最酷的船挑战高原之巅，铸就铁路勘察设计新篇章
到三沙去，到祖国最需要的地方去
监制：皮钧
终审：陈敏审校：刘晓 刘博文编辑：苗佳欣（实习）
热门跟贴