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中国高铁时代系列报道风一样的速度

发布时间:2020-02-21 20:07:49 阅读: 来源:铭牌厂家

和谐号高速列车驶过武广高速铁路衡阳湘江特大桥。刘平摄

高铁技术被称为“大国技术”。30年以来,全世界走在这一技术前沿的国家只有法国、日本和德国。如今,在这个“大国技术”俱乐部里又多了一个新成员——中国。

经过短短的30年,中国高铁是如何赶超世界先进水平的?中国目前的高速铁路到底有哪些技术创新?质量水平在全世界又如何?为此,本报特意推出我国高铁时代系列报道,与大家共同回顾我国高铁成长的路程,分享我国高铁发展的成就。

□本报记者徐建华/文

最近,从铁道部传来消息:今年年底,在全球范围内最具影响力的高速铁路(高铁)行业盛会——世界高速铁路技术大会将在北京召开,这是该会议第一次由欧洲移师中国。

在具有行业发展风向标意义盛会地点转移的背后,是我国高铁通过自主创新走向世界的结果——我国已经与美国、俄罗斯、巴西、沙特、委内瑞拉等国家达成了合作建设高铁的意愿,这些国家希望我国参与他们高铁建设的合作,部分合作项目已取得重要进展;我国还与缅甸、波兰、印度和中亚部分国家达成了合作发展铁路的共识,参与这些国家铁路建设合作,有的合作项目已经在加快推进中。

目前,我国铁路装备已出口亚洲、非洲、澳洲和美洲等30多个国家。就连美国总统奥巴马,也对引进中国高铁表现出了浓厚的兴趣。

1978年的秋天,邓小平在日本考察新干线时感慨地说:“像风一样快,我们现在很需要跑!”

当时,国外高速列车时速已达300公里,而中国旅客列车的平均时速却仅为43公里。

现在,经过30余年的奔跑,我国的高铁终于跑到了世界的最前沿,成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。“高速铁路的运行速度、密度、安全性、舒适度,是检验一条高速铁路技术水平高低的指标。可以肯定地告诉大家,中国的高速铁路技术水平是国际领先的。”3月13日,在北京召开的全国两会上,面对中外媒体,铁道部总工程师何华武自豪地说。

没有翅膀的飞机

2009年12月9日,广州南站。

一列和谐号动车组呼啸而出,直奔武汉。

这是世界上一次建成里程最长、运营速度最快的高速铁路——武广高铁试运营时的情形。就在这一天,一个新的纪录在中国的高速铁路上诞生了——武广高速铁路两车重联跑出了时速394.2公里,这是目前高铁全球最高运营速度。

“武广动车组就是拿掉翅膀的飞机。”武广客运专线项目总设计师许克亮如此描述。

737飞机时速320公里,747飞机时速280公里。而武广客运专线的设计时速为350公里,平均运行时速341公里,居世界第一。

“京津城际高速铁路建成通车,表明中国能够修建世界一流的高速铁路;而武广高速铁路的开通,则昭示着中国能够修建工程类型齐全、大规模、长距离的世界一流高速铁路。”铁道部副总工程师张曙光说,武广高速铁路取得的一系列重大技术创新成果,是有别于京津城际高铁的新特点。

对于武广高铁和京津城际铁路的区别,何华武打了一个形象的比喻:“就像跑步运动员,把短跑变成了长跑,平地跑变成了‘跨栏’跑,单人跑变成了双人跑。”

所谓短跑变长跑,就是武广高铁的启动加速和持续高速运行能力更强。京津城际高速铁路全长120公里,武广高速铁路全长1068公里,动车组最高运行时速350公里至少要维持在1小时以上,是以更快、更持久的速度冲刺。

平地跑变“跨栏”跑,京津城际高速铁路建设在华北平原上,武广高铁纵贯鄂、湘、粤3省,穿越了高山河流等复杂地形地质,全线桥梁和隧道的总长度占到线路总长的66.7%,可以说是跨越了重重障碍。

单车跑变双车跑,两车重联跑出世界第一速。武广高速铁路和谐号动车组采用两列重联运行方式,好比一前一后的两个人,手牵手以同样的速度向前飞奔。

千万别小看这3个变化,它意味着我国的高速铁路技术发展进入了一个新的时代。许克亮介绍说,武广客运专线的建设,形成了中国高速铁路体系的标准,如速度、坡道、桥梁、隧道、路的变形值等都将来自武广高铁。

跑得快的秘密

高速列车是高速铁路的核心技术之一,也是世界各国在高速铁路当中竞争的制高点。

张曙光介绍,武广铁路客运专线国产高速动车组世界一流。这条线路上运行的是拥有完全自主知识产权、具有世界先进水平的国产CRH3型和谐号动车组列车。该列车系统创新了大断面宽车体、高速轮轨、高速受流、高速制动、人机界面等关键技术,在牵引系统、制动系统、高速转向架、车体空气动力学等方面的技术处于当今世界领先地位。

国产高速列车为何能跑这么快呢?

“目前,北车研制的CRH3型动车组运营时速达到350公里,是世界上最快的,相当于1秒钟就跑完100米,比飞人博尔特还要快10倍。”中国北车股份有限公司董事长崔殿国说:“动车组跑得快,首先要有强大的动力,CRH3动车组有最合理的动力配置,牵引动力达到世界先进水平,短编组车辆牵引功率8800KW(千瓦),长编组车辆牵引功率达到17600KW,这是目前的世界最高水平。打个比方说,以往提速中采用的东风4D型准高速内燃机车的装车功率是2940KW,武广双车重联动车组的动力差不多相当于6台东风4D的火车头。”

据了解,高速动车组的动力,由分布在车厢底下的电机提供,每节车厢运行中都要出力。在高铁上运行的高速动车组,利用列车上方伸出的“受电弓”从铁路上方架设的接触网上取得高压电流,从而获得持续充足的动力。

国外高铁和我国目前的京津城际上运行的均是8节车厢所采用的单受电弓,而在武广高铁上运行的动车组除了由8节车厢组成的一列动车组单机运行外,还有为解决武汉广州两地客流量大而首创的双机重联动车组运行,即由一列16节车厢进行联挂。双受电弓与上方的接触网导线密切接触并顺畅滑行是牵引供电系统的核心技术。此项技术是我国在高速铁路牵引供电系统技术进行的突破,具有完全自主知识产权,攻克了世界高速铁路的瓶颈。

“当列车高速运行时,主要的阻力是风阻,此时轮轨的摩擦力已经可以忽略不计。风阻和速度之间大概是3次方的关系,因此,每降低一点风阻,都能大大改善动车组的牵引性能,可以跑得更快一些。运行在武广线上的CRH3型动车组采用了全球最好的流线型气动外型,我们通过严谨的计算和多次的风洞试验,优化了车体流线,使武广动车的风阻比京津城际的列车降低了5.5%以上。这在全球都是很了不起的成果。”崔殿国说。

在今年的国家科学技术奖励大会上,中国南车的“CRH2型高速动车组转向架”荣获了国家科学技术进步一等奖。据介绍,转向架是高速动车组的走行装置,具有承载、减震、导向、牵引、制动等重要功能,决定了列车运行速度和运行品质,是高速动车组的核心技术。CRH2在高速转向架动力学等多方面实现了技术创新,成功解决了高速条件下列车抗线路激扰、抗蛇形运动失稳、抗高速脱轨等关键技术难题,并实现了我国铁路动车组在既有线和高速铁路的兼容运行,整体技术达到国际先进水平。

“我们的高速动车组大量采用了轻型材料,动车的车体和飞机一样采用的是全铝合金结构,这就大大降低了自重。工程技术人员在精密计算、保证安全的前提下,始终在做车体减重的工作,通过多种技术与工艺手段,使武广动车比京津城际列车减重3%以上的,这也是很了不起的。”崔殿国说,“另外,动车组车的轮轨匹配关系最佳,最大限度优化了牵引粘着水平,也就是说功率的损耗最小,充分发挥了列车的牵引动力水平”。

时速180公里,这是强台风的速度;时速300公里,这是波音飞机起飞的速度;时速350公里,这是目前中国高速列车的运营速度。

像风一样奔跑的中国高铁并未就此止步,他们已经开启了新的速度追逐——研发运营时速380公里的新一代高速列车。如果说,时速350公里的动车组,让中国追赶上世界先进水平,那么,时速380公里动车组的研制,将使中国登上世界高铁的制高点。

“今年新一代火车机车组要进入实验阶段。新一代火车机车的实验速度必须达到时速420公里,以达到将来的运行时速380公里,预计2012年会用在京沪高铁。”全国政协委员、中国铁路科学研究院首席研究员黄强在参加今年两会时表示。

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我国高速铁路的六大技术创新成果

按照“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针,我国瞄准世界高速铁路最先进技术,通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,取得了一系列重大技术创新成果,系统掌握了集设计施工、装备制造、列车控制、系统集成、运营管理于一体的高速铁路成套技术,形成了具有自主知识产权和世界先进水平的高速铁路技术体系。

一是工程建造技术达到世界先进水平。攻克了湿陷性黄土和软土地区沉降变形控制难题,掌握了复杂地质条件下高速铁路地基处理和路基填筑技术。系统掌握了常用跨度简支箱梁的制造、运输、架设成套技术,攻克了跨大江大河和高架站桥等复杂桥梁建设和大断面复杂隧道建设技术难题,首次实现了高速列车在隧道内以时速350公里交会。系统掌握了高速铁路有砟、无砟轨道成套技术,大规模制造铺设无砟轨道。自主研制了满足时速350公里要求的高速道岔,掌握了超长钢轨制造、运输、铺设、焊接成套技术,攻克了长大桥梁无缝线路和高速列车重联运行接触网关键技术难题。

二是高速列车技术达到世界先进水平。系统掌握了时速200~250公里动车组核心技术,全面构建了设计制造体系。在此基础上,攻克了制约速度提升的技术难题,在高速列车基础理论、关键技术、制造工艺、试验评估等方面实现了系统集成创新,成功搭建了时速350公里动车组技术平台。

三是列车控制技术达到世界先进水平。系统掌握了满足时速250公里的CTCS-2级列车运行控制技术,研发了具有世界领先水平的CTCS-3级列车运行控制系统,基于无线通信网络系统实现地面与动车组控车信息的双向实时传输,满足动车组列车时速350公里、最小追踪间隔3分钟的安全运行要求。

四是客站建设技术达到世界先进水平。广泛采用大跨度钢架结构、悬垂结构无柱雨棚设施以及冷热电三联供、智能化分级光控系统等先进技术。

五是系统集成技术达到世界先进水平。系统掌握了高速铁路总体设计、接口管理、联调联试等关键技术,形成了先进完善的高速铁路系统集成技术体系。

六是运营维护技术达到世界先进水平。研发了现代化高速综合检测列车,实现了基础设施检测监测的自动化和养护维修的机械化,开发了安全防灾预警技术等。

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