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          發(fā)展新質生產力·一線觀察丨記者探訪CR450關鍵系統(tǒng)實驗室

          2024-04-14 15:15:39

          來源:央視新聞客戶端

          高鐵是我國自主創(chuàng)新的一個成功范例,也是新質生產力的重要體現。進入“十四五”以來,我國高鐵在領跑世界的同時,不斷研發(fā)新技術,研制新產品。由國鐵集團牽頭實施的CR450科技創(chuàng)新工程目前正全面推進,這是瞄準高鐵發(fā)展未來,努力實現高鐵更高速度商業(yè)運營的關鍵舉措。

          CR450科技創(chuàng)新工程主要包括CR450動車組和時速400公里高鐵線路、橋梁、隧道等基礎設施技術創(chuàng)新。目前,CR450動車組樣車正在加緊研制,樣車何時下線?列車提速需要哪些新技術?未來怎樣帶動相關產業(yè)發(fā)展?一起走進CR450動車組樣車研制一線↓↓↓

          記者探訪CR450

          關鍵系統(tǒng)實驗室

          走進CR450動車組關鍵系統(tǒng)實驗室,中國鐵道科學研究院首席研究員趙紅衛(wèi)首先帶記者看的是制動系統(tǒng)數字模型。在她看來,從時速350公里到400公里,最關鍵的技術,不是能不能跑起來,而是能不能停得住、停得穩(wěn)、停得準。

          中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi):最重要的是制動系統(tǒng),它要能夠停得下來。我們在頂層的技術指標要求,制動距離要達到和CR400時速350公里時候的制動距離保持一致,也同樣是6500米,就要提升整個列車的制動能力。

          記者隨后模擬剎車,大屏幕上顯示,制動缸數據模塊發(fā)生明顯變化,而這些數據來自成百上千次真實的試驗記錄。

          鏡頭中燒紅的圓盤就是正在試驗的制動盤,它在仿真極端工況下,逐漸由黑變紅,再由紅變黑,溫差可以超過700℃。而變化過程中積累的數據都會存入“智慧大腦”,搭建數字模型,對每一個環(huán)節(jié)進行精量計算。

          中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi):我們原來的CR400制動響應時間在2.3秒左右,這一次我們要提升到1.7秒,響應時間可以進一步壓縮列車制動距離。

          不只是制動系統(tǒng),從牽引動力、網絡控制到安全監(jiān)測,每個關鍵系統(tǒng)都有自己的專屬數字模型。通過精準計算,他們找到了讓列車跑得快、停得穩(wěn)、能耗低的關鍵,那就是讓它的“體力”更強、“體重”更輕。

          中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi):我們要想達到時速400公里,還是要提升功率。CR400的牽引功率是9600千瓦,在CR450上功率達到了11000千瓦,我們還減輕了列車的重量。

          多項技術攻關

          確保CR450時速達到400公里

          根據已知的試驗數據,CR450車體的重量大約10噸,比既有的CR400復興號列車減少12%左右;同時運行阻力、能耗指標各降低20%;制動性能和牽引效率分別提升20%和3%,讓列車在制動距離、噪聲、能耗指標不變的情況下,實現運營時速提高50公里,達到時速400公里。

          CR450動車組樣車將在年內下線

          2017年9月起,復興號中國標準動車組CR400型列車在京滬高鐵上線運營,它以時速350公里,打造了世界高鐵運營速度的新標桿。

          正在研制的CR450動車組,又將在速度上實現哪些新突破,什么時候可以下線呢?

          在中車長客的焊接車間里,一排排機械手正在焊接CR450轉向架。工作人員告訴記者,廠里主要用機械手代替人工焊接,生產效率大幅提升。

          中車長客股份公司首席操作師 謝元立:速度等級的提升,對我們的焊接工藝提出了更高的要求。機械手焊接完全按照程序編輯的行走路徑,避免了人為因素的干擾,可以達到無缺陷。

          CR450動車組的研制是在2017年下線的復興號中國標準動車組CR400的基礎上又一次技術突破,列車運行時速將從350公里提升到400公里。

          CR450科技創(chuàng)新工程自2021年啟動以來,先后完成了17項新技術部件樣機研制,搭載CR400綜合檢測列車開展57項科研試驗,創(chuàng)造了動車組明線單列時速453公里、相對交會時速891公里和隧道交會時速840公里新紀錄。

          國鐵集團科技和信息化部主任 張大勇:目前,時速400公里鐵路基礎設施技術創(chuàng)新和更高速度綜合試驗段建設取得重要進展。CR450動車組已完成頂層指標和總體方案制定,進入施工設計和樣車研制階段,樣車將在年內下線,并將開展一系列試驗。

          輕質新材料廣泛應用

          撬動高鐵大市場

          記者在采訪中了解到,按照設計要求,CR450動車組在時速提高50公里的同時,噪聲和能耗等環(huán)保指標都不超過CR400復興號列車。這得益于輕質高效的新材料、新技術的應用,與此同時,這些新材料新技術也帶動了高鐵產業(yè)鏈不斷提質升級。

          CR450牽引系統(tǒng)的永磁電機,是第一次應用在我國商業(yè)運營的高鐵列車上。工作狀態(tài)下,它的帶電在兩千伏以上,轉數每秒一百轉,功率提高14.5%。

          不只是含有稀有金屬的永磁材料,CR450動車組采用了大量碳纖維復合材料,這種材料相比傳統(tǒng)材料密度更低,擁有輕量化、高強度、耐高溫、抗疲勞等一系列技術指標優(yōu)勢,為高速列車輕量化提供了優(yōu)選方案,有利于車輛減重、提速和降低能耗。

          中車四方股份公司高速動車組總體高級主任設計師 聶穎:我手里拿的是一個碳纖維的墊片,像CR450,設備艙還有排障器都應用了碳纖維材料,比傳統(tǒng)材料能夠降低30%的重量,這樣車身更輕,跑起來能耗更低。

          從時速300公里、350公里到400公里,高鐵列車越跑越快,不僅是材料越換越新,也帶動整個高鐵產業(yè)鏈不斷提質升級。目前,我國已經在吉林長春、山東青島、湖南株洲等地建成了與高鐵密切關聯(lián)的特色產業(yè)集群。

          中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi):像一些主機企業(yè),他們周邊有很多的配套供應商,形成了千億級的產業(yè)規(guī)模。高鐵的發(fā)展,對于整個的工業(yè)轉型升級還是有非常大的拉動作用。

          數據洞察:

          “數”說高鐵科技創(chuàng)新

          即將在年內下線的CR450動車組,將促進我國高速鐵路動車組、基礎設施系統(tǒng)技術創(chuàng)新,填補時速400公里高鐵技術標準體系空白。CR450科技創(chuàng)新工程取得的相關科研成果將廣泛運用于鐵路建設和運營領域,進一步提升鐵路科技自立自強能力,鞏固擴大我國高鐵技術世界領跑優(yōu)勢。

          科技創(chuàng)新,讓高鐵越跑越快。中國高鐵依靠自主創(chuàng)新,基礎設施和移動裝備水平不斷提升,一步一個臺階,經歷了時速200公里、250公里、300公里、350公里,未來將開啟時速400公里的新時代。如今,中國高鐵已經形成全球最大的運營網絡,國內通車里程超過4.5萬公里,復興號通達31個省區(qū)市,超過22億人次乘坐復興號旅行。

          科技創(chuàng)新,讓距離越來越近。從時速350公里到時速400公里,提速50公里,這不僅是一個數字,更是一種時空距離的重構。研究表明,乘坐時速200公里以上的動車組,最佳旅行距離在800公里以內;時速300公里的高鐵,最佳旅行距離在1200公里左右;時速達到400公里等級,最佳旅行距離將延長到1600公里。

          科技創(chuàng)新,讓產業(yè)越做越大。一列復興號動車組大概由50多萬個零件組成,涵蓋了機械、冶金、材料、電力電子、化工、信息控制、計算機、精密儀器等眾多技術領域。國鐵集團牽頭組建了涵蓋鐵路行業(yè)內外重點企業(yè)、高校和科研單位的鐵路科技創(chuàng)新聯(lián)盟,實現產學研深度融合。從研發(fā)、制造,到運維服務的全鏈條協(xié)同發(fā)展,已經形成260個獨立的技術系統(tǒng),設計生產動車組零部件的核心企業(yè)超過100家、關聯(lián)企業(yè)2100多家,覆蓋國內20多個省區(qū)市。

          (總臺記者 鄭連凱 王朝朋 王偉 吳剛 浙江臺)

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