在中國標(biāo)準(zhǔn)動車組“復(fù)興號”在京滬高鐵實(shí)現(xiàn)雙向首發(fā)后，圍繞“復(fù)興號”的前世今生一一展現(xiàn)。
據(jù)《人民鐵道》7月3日報(bào)道，作為中國鐵路總公司牽頭組織研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進(jìn)水平的新一代高速列車，“復(fù)興號”集成了大量現(xiàn)代高新技術(shù)，在安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、節(jié)能環(huán)保等方面表現(xiàn)出色。
上述題為《復(fù)興路上風(fēng)笛揚(yáng)》報(bào)道提及，列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)完成動車組上的高壓、牽引、制動、輔助供電、車門、空調(diào)等的控制、監(jiān)視，以及車上所有控制信息和故障信息的傳輸、處理、存儲和顯示功能，是動車組最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一，也是國外技術(shù)封鎖的重點(diǎn)。
中國鐵道科學(xué)研究院牽引傳動項(xiàng)目研發(fā)骨干鄭雪洋介紹，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組擁有“中國心”，牽引傳動系統(tǒng)硬件和軟件全部實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)計(jì)、自主制造，中國成為世界上少數(shù)全面掌握這一技術(shù)的國家之一。
下為《復(fù)興路上風(fēng)笛揚(yáng)》摘要：
“復(fù)興號”誕生前動車組的互聯(lián)互通問題
面對我國地域廣闊、環(huán)境復(fù)雜和長距離、高強(qiáng)度運(yùn)行的需求，以前的動車組在運(yùn)用過程中出現(xiàn)了一些不適應(yīng)性問題。
比如，因引進(jìn)的CRH2型車與CRH3型車定員不同，前者有610個座位，后者只有556個，導(dǎo)致若前者在運(yùn)行途中突然發(fā)生故障，中途更換車體后，會出現(xiàn)旅客無法找到對應(yīng)車票的情況。其次，兩種車各成一體，旅客界面、司機(jī)操作界面、動拖比例等不一樣，也會帶來不小的麻煩。
不同型號動車組存在很多差異，不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、難以互為備用，已帶來很大的問題。更有甚者，車型之間沒有做到簡統(tǒng)化，檢修維護(hù)零部件尚未統(tǒng)型，運(yùn)用部門備品備件品種多，檢修維護(hù)復(fù)雜，成為了動車檢修部門的最大麻煩。
廣州動車段工程師何旭升對《人民鐵道》表示，“動車組每天上線運(yùn)營，每天都要檢修，零部件損耗或壞掉，就要及時(shí)更換。從前，我們段配有多個車型，同一種零件要準(zhǔn)備至少5種型號，購買成本高不說還占地方，但又不能不備。”
同時(shí)，盡管當(dāng)時(shí)國內(nèi)已掌握了“和諧號”動車組的技術(shù)，許多技術(shù)還是國內(nèi)團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新研發(fā)改進(jìn)的，但由于始終是使用國外的技術(shù)平臺、采用國外標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步發(fā)展受到制約。
因此，2013年6月，根據(jù)中國高速鐵路發(fā)展和“走出去”的要求，中國鐵路總公司正式啟動“中國標(biāo)準(zhǔn)動車組研制項(xiàng)目”。
“復(fù)興號”的中國標(biāo)準(zhǔn)：光技術(shù)方案設(shè)計(jì)就花費(fèi)了一年多時(shí)間
動車組是當(dāng)今世界制造業(yè)尖端技術(shù)的高度集成，涉及牽引、制動、網(wǎng)絡(luò)控制、車體、轉(zhuǎn)向架等9大關(guān)鍵技術(shù)，以及車鉤、空調(diào)、風(fēng)擋等10項(xiàng)主要配套技術(shù)。將4個技術(shù)平臺、17種車型統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)非常困難。
中國鐵道科學(xué)研究院首席研究員王悅明回憶，“在研究統(tǒng)一采用中國標(biāo)準(zhǔn)的過程中，光技術(shù)方案設(shè)計(jì)就花費(fèi)了一年多時(shí)間，僅技術(shù)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)會就開了60多次，基本每周一次。僅僅是圍繞一個互聯(lián)互通的協(xié)議文件，就在會議室里摞了半人多高�！�
中國鐵路總公司科技管理部組織對中國標(biāo)準(zhǔn)動車組研制中的重要技術(shù)問題進(jìn)行反復(fù)論證研究，確定了前期研究討論時(shí)爭議較大的，影響動車組技術(shù)性能、互聯(lián)互通、司乘人員操作、檢修維護(hù)、旅客界面等方面的主要技術(shù)指標(biāo)和關(guān)鍵方案。
比如，既有CRH系列動車組有4動4拖、5動3拖、6動2拖等多種動拖比，為了實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、促進(jìn)關(guān)鍵部件統(tǒng)型互換、方便司乘人員操作，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組統(tǒng)一確定為4動4拖。
經(jīng)過爭論和反復(fù)比選，2013年12月，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組完成了總體技術(shù)條件制定。
最終，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組采用的254項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)中，中國標(biāo)準(zhǔn)占到84%，整體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)全部自主研發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。11個系統(tǒng)96項(xiàng)主要設(shè)備采用了統(tǒng)一的中國標(biāo)準(zhǔn)和型號，實(shí)現(xiàn)不同廠家零件互換。
“復(fù)興號”突破核心技術(shù)封鎖
列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)完成動車組上的高壓、牽引、制動、輔助供電、車門、空調(diào)等的控制、監(jiān)視，以及車上所有控制信息和故障信息的傳輸、處理、存儲和顯示功能，是動車組最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一，也是國外技術(shù)封鎖的重點(diǎn)。
列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)，需要有一套仿真測試平臺。中國鐵道科學(xué)研究院首席工程師、研究員趙紅衛(wèi)回憶，當(dāng)其向國外企業(yè)詢價(jià)購買時(shí)，要么石沉大海音信全無，要么明確表示拒絕報(bào)價(jià)和出售。于是，她帶著團(tuán)隊(duì)從零做起，從方案設(shè)計(jì)、畫圖實(shí)施到接線測試等，僅用一年的時(shí)間，自己搭建起了仿真平臺。
同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)芯片和網(wǎng)卡全部自己制作，網(wǎng)絡(luò)軟件的所有源代碼全部自己編寫，研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了中國標(biāo)準(zhǔn)動車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的硬件和軟件全部自主化，使動車組真正有了“中國腦”。
“復(fù)興號”高顏值的背后，隱藏著一系列不同尋常的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
其中，有一項(xiàng)氣動阻力下降12%以上，意味著，動車組以時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)人均能耗下降17%。在減少動車組阻力上，車體采用了高強(qiáng)度、輕量化鋁合金車體，車頭采用流線型，車頂采用平順化設(shè)計(jì)，空調(diào)及受電弓設(shè)備采取沉入式安裝等。
車頭設(shè)計(jì)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。經(jīng)過上百次仿真計(jì)算、上千次空氣動力學(xué)試驗(yàn)、上萬次線型測試，最終樣式從30多個設(shè)計(jì)頭型中脫穎而出。
中國標(biāo)準(zhǔn)動車組的轉(zhuǎn)向架也是中國自主設(shè)計(jì)制造，承載能力提升10%，滿足時(shí)速350公里及以上持續(xù)高速運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)室安全穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)速達(dá)到600公里。它具有輪對軸溫、齒輪箱軸溫、轉(zhuǎn)向架橫向運(yùn)行穩(wěn)定性等安全系統(tǒng)全面監(jiān)測功能，確保動車組運(yùn)行起來又快又穩(wěn)。
在降噪方面，據(jù)中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司副總工程師丁叁叁介紹，光對不同材料和結(jié)構(gòu)的隔音對比試驗(yàn)就做了3000多次。后經(jīng)反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，一些車載空調(diào)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的吸氣排氣造成壓差，影響降噪。于是，研發(fā)團(tuán)隊(duì)更改和規(guī)范車載設(shè)備的降噪要求和設(shè)計(jì)，噪音進(jìn)一步下降1至5分貝，超越設(shè)計(jì)目標(biāo)。
在牽引動力方面，“復(fù)興號”的牽引動力強(qiáng)勁，從9600千瓦提升到10000千瓦以上。中國鐵道科學(xué)研究院牽引傳動項(xiàng)目研發(fā)骨干鄭雪洋介紹，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組擁有“中國心”，牽引傳動系統(tǒng)硬件和軟件全部實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)計(jì)、自主制造，中國成為世界上少數(shù)全面掌握這一技術(shù)的國家之一。
值得注意的是，設(shè)計(jì)中國標(biāo)準(zhǔn)的牽引傳動系統(tǒng)，需要使用專業(yè)的圖形化軟件開發(fā)平臺，將牽引領(lǐng)域?qū)＜覐某绦騿T的工作中解放出來。這種軟件國內(nèi)沒有，中國人想要，必須綁定國外牽引系統(tǒng)高價(jià)進(jìn)口，而且還要接受外方的種種限制。
為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)中國的圖形化牽引系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺，代碼共計(jì)100多萬行。
“復(fù)興號”安全分秒在控
中國標(biāo)準(zhǔn)動車組“復(fù)興號”的各類檢測項(xiàng)點(diǎn)有2500多項(xiàng)，能夠?qū)ψ咝胁繝顟B(tài)、軸承溫度、冷卻系統(tǒng)溫度、制動系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測，這些數(shù)據(jù)都能通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_。
在中國鐵路調(diào)度指揮中心，控制臺屏幕上實(shí)時(shí)顯示著標(biāo)準(zhǔn)動車組運(yùn)行位置、速度以及牽引電機(jī)電壓等各種運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)，屏幕上還顯示著標(biāo)準(zhǔn)動車組經(jīng)過區(qū)域的風(fēng)速、降雨量、是否地震等數(shù)據(jù)。
“如果列車出現(xiàn)異常，或風(fēng)速、降雨，或地震報(bào)警，動車組能自動采取限速或停車措施�！敝袊F道科學(xué)研究院研發(fā)中心常務(wù)副主任、研究員王俊彪說。作為長期參與標(biāo)準(zhǔn)動車組的安全防控系統(tǒng)研發(fā)的負(fù)責(zé)人，其所在團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的地震預(yù)警系統(tǒng)是中國首創(chuàng)。
中國標(biāo)準(zhǔn)動車組“復(fù)興號”還增設(shè)了碰撞吸能裝置、防脫軌裝置、防車廂與車架分離裝置，確保遇到極端情況可以起到緩沖保護(hù)作用。
中國鐵道科學(xué)研究院地震系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人宣言介紹，為了實(shí)現(xiàn)地震時(shí)高速動車組及時(shí)降速、停車，保障運(yùn)行安全，中國標(biāo)準(zhǔn)動車組加裝了自己研發(fā)的地震緊急處置裝置，沿線布設(shè)聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測臺站，與牽引變電所和行車系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)科學(xué)組合、共同作用，構(gòu)成這一套地震預(yù)警系統(tǒng)。它將在動車組遭遇地震時(shí)做到自動緊急降速、停車，最大限度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
中車集團(tuán)青島四方股份公司副總工程師陶桂東則透露，在“復(fù)興號”的試驗(yàn)過程中，類似發(fā)生地震的危險(xiǎn)場景現(xiàn)場模擬超過2000個。
只要車輪在轉(zhuǎn)就能發(fā)電，突發(fā)情況下車廂用電可自給自足，這是中國標(biāo)準(zhǔn)動車組研發(fā)過程中的創(chuàng)新之一。
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