疾馳經過環形試驗軌道的兩列CR450動車組,標志著中國高鐵在朝著時速400公里邁進的路途上獲取了關鍵的階段性成果,這一速度級別的突破,不但關乎車輛自身,更是對線路、橋梁、隧道等全系統技術能力的嚴峻考驗。
核心技術創新
科研人員以當今高速行駛的既有復興號CR400型電動旅客列車為依托,開展CR450型高速動車組的研發工作,其主要目的在于盡力提高運行行駛用時,同時,把噪聲、制動距離以及能耗增長率三個重大問題進行嚴格控制衡量。有關于此次提速的底層邏輯,據有關方面介紹,新列車型號期望達到這樣的程度,即與時速每小時350公里水平時的同類CR400型列車,在上述關于列車噪聲、制動距離以及能耗增長率等重大問題的數據相當,構成了此次提升行車高用時能力的基本方案選擇參數。
旨在達成這一目標,研發團隊于牽引動力起始之處開啟革新行動。于全球高速動車組里,CR450率先進行永磁同步牽引電機的批量運用,相較于上一代所采用的異步牽引電機,其能量轉換效率提高的幅度超出3%。此項改變,在確保具備強勁動力的情形下,為整體能耗的控制構筑起關鍵的基礎 。
對抗空氣阻力
列車速度提升到每小時400公里,在此情況下,列車面臨的最大挑戰略來自于空氣。經研究顯示,在每小時400公里的速度下, pneumatic drag(氣動阻力)將會比時速350公里的時候增加大約30%,并且運行過程中大約95%的 resistance(阻力)都源于空氣。這就意味著,對于牽引系統而言中國標準動車組,需要付出更大的代價去 effort with(對抗) wind resistance(風阻),從而給能效帶來直接的壓力。
為此中國標準動車組,技術團隊針對列車外形展開了系統性優化,采用了更流暢的流線型車頭,運用了低阻力受電弓,還使用了全包式外風擋等一系列空氣動力學設計,由此成功降低了氣動阻力系數,這些細節改進共同發揮作用,致使列車在高速行駛時姿態變得更穩定,運行也更輕盈 。
智能制動與安全
對制動系統而言,速度的提升提出了越高的要求。CR450項目針對制動、牽引、網絡控制等關鍵系統構建了專屬數字模型,借助大量仿真計算以及實物試驗驗證,將制動性能顯著優化得以實現。官方數據表明,新車的制動性能提升幅度超過20%。
更為關鍵的要點在于,對制動系統而言,其響應時間被進行了壓縮。就CR450動車組來說,此項制動響應時間,由原來所具備的大約2.3秒,縮減至當中的1.7秒以內。這一情況所蘊含的意義在于,當處于緊急狀況之下時,列車本身能夠更提前去開啟有效減速的進程,進而為行車安全增添了珍貴的余量,進而進一步對高速運行狀態下的可靠性給予了保障 。
高速數字神經
時速400公里之下,保障龐雜系統協同工作的,是一張全新的“神經網絡”,CR450創新且采取了時間敏感網絡也就是TSN技術來進行信號傳輸。這項技術能夠確保關鍵控制指令實時、確定性地送達,其宣稱實時傳輸性能達到了上一代網絡的10倍。
這致使列車各個子系統之間的信息交互變得越發及時,控制命令的傳遞也呈現出更為精準的態勢。與此同時,全車布置了數目超過4000個的智能監測點,針對軸溫、壓力等關鍵參數予以毫秒級別的采集,達成了故障的自我診斷、自我恢復以及輔助決策,智能化運維水準攀升至新的臺階。
節能與減重設計
就能耗控制范疇而言,CR450顯出了卓越的效率,依據參與項目的工程師所傳出的內容可知,8編組的CR450動車組于時速400公里那般的運行狀況之下,每公里的耗電量大概是22至23度,如此的數據意味著在速度顯著提高的同時,能耗實現了有效的管理與控制。
團隊針對列車電氣系統開展了集成化優化工作,致使整車線束數量削減了10%,得以成就列車減重大約8噸,此情形等同于予以一輛重型卡車的負載實施減少操作。減重這一行為直接致使運行所需的基礎能量出現降低狀況,對于降低輪軌磨耗、減輕基礎設施養護壓力而言亦具備積極意義。
舒適性提升與未來試驗
于提升速度以及效能之際,乘坐體驗焉未被予以忽視。技術團隊針對高速運行時所存在的噪聲問題,制訂了分車、分區、分頻的降噪方案,且為不同聲源特性專門定制開發了專用結構與材料。在轉向架區域,新型減振器的運用有效地抑制了振動朝著客室的傳遞。
車廂內部的布局,給出的是更多元的挑選,想要去迎合不一樣旅客群體的需求。據說,樣車能夠提供包含多功能間、家庭包間以及商務包間在內的好多席別配置。國鐵集團有負責人講,后續要使得樣車處在不同氣候、線路條件里開展一連串試驗,以此用以全面檢驗其種種性能。
CR450從技術發生突破開始,一直到最終投入運營,還需要歷經哪些關鍵的試驗以及挑戰呢?對于時速400公里的高鐵旅行而言,究竟您最為關心的是速度、安全、票價,還是舒適度呢?歡迎在評論區分享您的看法。
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