中國北車研制武廣動車組突破多項技術難關
文章來源：中國北方機車車輛工業集團公司 發布時間：2009-12-14
圖為唐山廠調試生產線
12月9日，由中國北車唐山軌道客車有限責任公司自主創新開發，具有完全自主知識產權的新一代高速動車組，跑出394.2公里的時速，創兩車“重聯”制式下的世界高速鐵路最高運營速度。
武廣鐵路客運專線是迄今為止世界上一次建成里程最長、運營速度和技術標準最高的高速鐵路，南起廣州，北至武漢，全長1068.6公里，首次試運行用時不到3小時，比原先縮短旅程7小時。
有媒體用“才飲‘珠江水’又食武昌魚”，生動描繪了武廣高速動車組的速度之快，方便快捷的出行生活，給城市帶來愜意的陽光。
“武廣高速動車組是京津城際動車組的升級版。”中國北車唐車公司總工程師孫幫成首先明確了它是自主創新的品牌。他說，武廣高速動車組是在鐵道部統一組織下，依托國內一流科研資源，總結京津城際動車組開行一年來的試驗、運用等情況后，結合武廣線前期科學試驗數據和經驗，自主創新開發出的又一具有完全自主知識產權的新一代高速動車組。
作為迄今為止世界運營速度最高的武廣高速鐵路，如何使列車在長距離上保持持續的高時速，是對鐵路客車裝備制造業提出的一大技術挑戰。孫幫成介紹說：“與短距離京津城際動車組相比，長距離武廣高速動車組，在創新方面實現了三大突破。”
短跑變長跑，加大的不只是距離
京津城際鐵路全長120公里，京津兩地用時30分鐘，動車組最高運行時速350公里，但是這個速度只維持短短的十分鐘左右，全程平均旅行時速為260公里左右。
武廣客運專線全長1068.6公里，武廣兩地3小時左右到達，動車組最高運行時速也是350公里，可是這個速度至少要維持在1小時以上，全程平均旅行時速為341公里以上。
如果將鐵軌看作是一條跑道的話，京津城際高速動車組好比是短跑運動員，而武廣客運專線高速動車組就是中長跑運動員。有這樣一個常識，人在跑800米的時候，從開始到結束很難保持以百米的速度沖刺。要跑下800米，必須科學合理地分配和使用力氣，以保存體力。該加速的時候不能減慢，該沖刺的時候一定得開足馬力。武廣高速動車組的設計，比照了800米中長跑運動員的節拍，通過優化牽引系統參數設計的功能，提升動車組的牽引能力，使動車組8800kW的功率得到充分發揮，做到了更好的啟動加速和持續高速運行的能力。
障礙重重，像劉翔一樣輕松跨越
橫跨天塹江河，飛越重巒疊嶂，在武廣客運專線中國人創造了多項奇跡：全長從南到北1068.6公里，橋梁和隧道的總長度占到線路總長的66.7%，其中，橋梁684座468公里、隧道226座177公里，毫無疑問，兩組數字，成為已建世界高速鐵路之最。
如何在重重障礙下保持高速動車組以飛一樣的速度安全運行，牽引動力性能和制動性能顯得至關重要。有專家介紹，武廣高速動車組在優化輪軌關系，使其在高速運行時有充足的安全余量上做了大膽的嘗試。安裝在地面的無線閉塞中心系統，能讓高速動車組的大腦更靈活。
專家進一步解釋，目前國產高速動車組在牽引系統、制動系統等方面均處于世界領先。時速350公里的高速動車如果瞬間剎車制動，需要減速滑行6500米。我國自行研發的“列控”技術智能化程度相當高，遇到緊急情況，通過地面主控室信號指令，動車組可以保證在5公里內安全停下來。常規的在線運行列車，32公里范圍內互通信息數據，自動保持14公里的安全車距，實現“盲跑”。
波音737、747型飛機的起飛速度大約220公里每小時，火車的時速達到350公里會不會脫離鋼軌飛上天？有數據顯示，時速200公里的列車經過時，鐵道兩側掀起的風速值相當于7級以上的大風。可以想象，時速350公里動車組會是怎樣的一種咆哮。特別是在兩車交匯和穿越隧道時，車輛會產生活塞效應會對車體造成很大的壓力波動，這不僅影響到列車運行的穩定性和乘車的舒適度，還會給環境帶來噪音。
解決這一難題，唐車公司主要采用優化動車組空氣動力學性能來實現技術要求，對動車組外形進一步的平滑設計，增加外風擋，對受電弓導流罩、空調導流罩、轉向架裙板和前端總成等車體空氣動力外形進行了優化設計，有效減少動車組高速運行阻力，降低了高速動車組對內以及對外的噪音。武廣客運專線的實驗證明，新一代高速動車組實現了在原有基礎上降低空氣阻力5％的目標。
兩車“重聯”，跑出世界第一速
京津CRH3動車組是單列8輛編組，單受電弓受流，在120公里的全程中采用CTCS-3D列車控制系統，就好比一個人進行百米沖刺。
而武廣CRH3動車組采用兩列重聯運行方式，列車共有16節車廂，雙受電弓同時受流，好比一前一后的兩個人，手牽手串聯在一起，以同樣的速度同樣的姿勢飛奔向前，這必然對兩列車之間的耦合、控制等提出了新的挑戰。“在武廣高速動車組自主研發中，我們已經系統解決了動車組高速‘重聯’的雙弓受流技術，使動車組能夠安全可靠通過雙受電弓將能量傳遞到動力部件上。”唐車公司總工程師孫幫成自信地說。
據介紹，目前發達國家在運高鐵主要采用單車運營模式，平均運營時速都不超過300公里：法國277公里，日本243公里，德國232公里。我國京津城際高速動車組的平均運營時速為320公里，而武廣鐵路客運專線，是在兩車“重聯”的制式下，跑出了時速394公里，平均旅行時速341公里的世界第一速度，創造了業界神話。
“重聯”列車的主要目的是增加載客量，一般的高速動車組只有8節車廂，載客610人，而“重聯”列車有16節，載客數量翻了一倍，一趟車拉了兩趟車的客人。這也是從適應我國國情出發，專門采用的一種“多拉快跑”的編制形式。據鐵路部門透露，武廣客運專線將于本月26日全線開通，選擇這個時段開通，也是為緩解春運客流高峰提前準備。
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