疾馳逐夢,創造中國速度
來源:光明日報
原標題:疾馳逐夢,創造中國速度
清晨,當初春的暖陽點亮三月的北京,國家鐵道試驗中心的鋼軌泛起銀輝的光澤。記者進入場區時,兩列正沐浴在朝陽中的流線型車體映入眼簾,這就是復興號CR450動車組(以下簡稱“CR450”)樣車。
“你看,這一列採用的是‘鷹隼’形車頭設計,腰線以旗爲帶、車端琴鍵相連,另一列車頭則採用‘飛箭’造型,車身飄帶底色是更有中華文化氣息的‘國旗紅’和‘琉璃黃’。”復興號動車組總體技術專家、中國鐵道科學研究院集團有限公司(以下簡稱“鐵科院”)首席研究員趙紅衛告訴記者,目前CR450正緊鑼密鼓地進行一系列科學研究和性能驗證試驗,爲正線試驗做着最後的準備。
自2024年底首次亮相後,這款世界首次試驗運行時速450公里、商業運營時速400公里的新一代動車組即刻成爲中國科技創新的“新座標”。
“CR450科技創新工程系統性強、學科交叉多、創新鏈長,關鍵指標均處於世界領先水平,有些技術尚無成功經驗可借鑑。”趙紅衛的話語擲地有聲。如今,她與數百名科研骨幹組成的鐵科院CR450科技創新工程關鍵系統研發和試驗團隊,正通過一系列技術突破,讓高鐵這張中國名片更加閃亮。
迎難而上,啃“硬骨頭”創新不輟
自2017年6月起,時速350公里的復興號CR400動車組(以下簡稱“CR400”)在大江南北投入運營。如今,復興號的開行範圍已經覆蓋了我國31個省(區、市)和香港特別行政區,還在中老鐵路、雅萬高鐵等鐵軌上唱響中國製造的聲音。
從“追趕者”到“引領者”,中國高鐵的迅猛發展讓世界爲之矚目。如何進一步提升中國高鐵的技術水平和國際競爭力?
趙紅衛告訴記者:“2018年時,我國時速350公里的鐵路線大概有一萬公里,我們通過調研發現,在線路條件不做太大變動的情況下,通過裝備來提升列車的運行速度,是收益最高的選擇。”
在中國國家鐵路集團有限公司的統一領導和部署下,團隊組織行業專家反覆論證,最終確定了“新一代高速列車的制動距離、能耗、噪聲等指標與CR400以時速350公里運行時基本相當,總體技術水平達到世界領先”的目標,開始在時速400公里商業運營的技術“無人區”探索。
時至今日,每當談起當年的要求,鐵科院機輛所研究員、整車技術規範研究室副主任邵軍仍能感受到沉甸甸的壓力。
“速度、制動距離、能耗、噪聲這四項指標單獨實現起來都不易,而且這四項指標的實現路徑之間還有一定的相互制約性,想同時實現,難度非常大。”邵軍解釋,這要求團隊必須用全新的方法去解決。
在時速400公里下實現與CR400相同的6500米制動距離,這在國際上沒有先例可循。鐵科院機輛所副研究員、試驗團隊隊長韓曉東介紹,在6500米內將時速從400公里降到0,所釋放的能量能在2分鐘內將6.8噸水從0攝氏度加熱到100攝氏度。在此情況下,CR400的制動系統所使用的材料已無法滿足新工況要求,亟須研發新材料。
爲此,一個專門研發耐高溫、抗變形、耐疲勞的制動新材料攻關小組正式成立,鐵科院機輛所副研究員蔡田擔任CR450制動新材料攻關小組組長。蔡田笑着說:“我們團隊雖然年輕人居多,但大家在工作上都憋着一股‘啃硬骨頭’的勁頭。”
自2014年進入鐵科院後,蔡田就一直從事制動技術的研究工作。他介紹,在CR450的研發過程中,除了新材料的攻關,團隊還想方設法通過採用高效散熱的摩擦部件消耗更多熱量,同時通過輕量化設計,降低車身質量,減少制動能量需求,進一步提升制動系統能力。“僅僅在尋找最佳材料這個環節,我們就用了半年時間。後續又用了一年時間驗證工藝過程、材料性能,終於完成了既定目標。”他說。
“從材料試驗到算法優化,每個環節都嵌入了團隊的創新和突破。我們還將繼續在制動領域深耕,讓中國高鐵的制動系統更加安全可靠。”蔡田說。
協同攻關,用“精準度”突破極限
2023年6月28日,在福廈高鐵湄洲灣跨海大橋上,兩列銀灰色的試驗列車整裝待發,爲列車交會試驗做最後的準備。
“3,2,1,發車!”
一聲令響後,首列試驗列車發出,1.5秒後對開列車發車,兩列列車如閃電般相向疾馳。隨着兩車距離的迅速縮短,車廂內和實驗室裡的試驗人員都緊盯眼前的屏幕,屏住呼吸等待交會時刻的來臨。
轉瞬間,兩列車頭交錯而過,0.8秒的交會時間內,車體間高速氣流擠壓爆發出“譁——轟!”的響聲。
“交會底數是多少?交會誤差是多少?”車廂內、實驗室裡,大家拳頭緊攥,焦急地互相詢問。
“車輛數值正常!相對時速891公里!交會誤差5米以內!試驗成功!”隨着試驗結果的報出,歡呼聲與擊掌聲瞬間淹沒了一切。
動車組的研製,除了研發環節外,在真實場景下對關鍵部件的性能進行檢驗,也是必不可少的環節。在福廈高鐵進行的交會試驗中,創紀錄的運行速度讓動車組新技術部件性能得到有效驗證,而這一試驗背後,依靠的是團隊追求極致的協同攻關。
“如何實現高精度的列車交會,是擺在大家面前的頭號難題。”鐵科院研發中心副研究員、試驗現場指揮劉磊回憶,列車以每秒125米的速度行駛,即使0.1秒的時間差,也會導致與目標位置相距12.5米的偏差。
“用通俗的話來講,車輛交會位置附近設有幾十種傳感器,越靠近目標位置,科研人員就越能更好地分析車輛性能的極限。”韓曉東解釋,爲突破傳統計時方式的精度瓶頸,團隊利用仿真計算練習“發車”口令與掐表動作的協同一致,將發車時間差壓縮至0.5秒內。
此外,爲保證試驗各項數據的準確豐富,除了試驗現場的分秒必“爭”外,還有地面測試團隊在鄉間田壟的默默堅守。鐵科院鐵建所副研究員李泰灃和團隊成員在福建莆田靈川鎮橋頭村駐紮了兩個月,不管風吹日曬,他們每日清晨都要跨過稻田,在路基下埋設50餘個傳感器,用來傳輸數據。
“最困難的是在暴雨天調試設備,既要保護價值百萬元的傳感器,又要確保數據實時回傳。”李泰灃說,這些設備有的用來測試高速條件下車地通信性能,有的用來測試環境噪聲,還有的用來測試車輛振動模態。因爲試驗數據十分重要,爲了保障設備的埋設精度和測試效果,團隊成員用雨衣爲設備遮雨,在蚊蟲叮咬中完成數千次數據校準,爲技術研發提供了珍貴的實測數據。
這樣的協同作戰,在CR450研發中已經成爲常態。制動系統團隊與材料專家聯合攻關,研發出耐高溫複合材料;空氣動力學團隊與轉向架設計團隊將轉向架區域設計反覆迭代,降低了運行阻力;噪聲控制團隊與空氣動力學、材料專家協作,降低了車外和車內噪聲……
“作爲鐵路科研工作者,協同攻關是我們工作的常態。通過深度參與CR450的研發,大家不僅在專業上得到提升,相互間的配合也愈發默契。”韓曉東表示,這種跨領域的協作既鍛鍊了大家的複合型技術思維,更在深度融合中實現了個人與團隊的雙向成長。
聚才匯鏈,在“接力跑”中綻放青春華章
“從CR400到CR450,我們不僅要造更快的列車,更要培養更多優秀的人才。”鐵科院集團公司黨委副書記、總經理李學峰表示,在團隊中,既有剛入職的年輕人,也有長期奮戰在科研一線的老同志。在“老中青”三代科研人員的努力下,目前CR450動車組樣車已經下線,團隊正在緊鑼密鼓地進行後續試驗驗證和運用考覈工作。
“老中青”三代科研人員的配合,帶來了“老帶新”的協作模式。在福廈高鐵試驗期間,試驗列車必須在每天中午12點鐘前完成高速測試。爲此,團隊成員們凌晨4點半鐘便集合出發,在晨曦中奔赴試驗場。年輕的工程師們穿梭在鐵軌間擺放檢測儀器,老專家們則在駕駛室緊盯儀器傳回的最新數據,並進一步指導年輕工程師如何讓數據更加精準。這種協作模式,讓青年人才在實戰中迅速成長。
在團隊成員們看來,CR450的研發過程不僅是技術的突破,更是精神的傳承。鐵科院成立75年來,以茅以升、程慶國、盧肇鈞、周鏡、馮叔瑜等爲代表的一批科學家在此接續奮鬥。如今,聚焦人才這一推動高質量發展的“關鍵變量”,鐵科院實施高端人才個性化培養方案,依託重大工程、重大項目培養和鍛造人才,讓越來越多的青年鐵路科研人員充滿昂首向前的底氣。
“CR450項目的實踐作用也爲人才成長提供了關鍵平臺。剛入職的新人經過幾年曆練,完全可以成長爲專業骨幹。”鐵科院機輛所所長張波表示,這種“接力跑”的培養模式實現了人才梯隊的系統性構建,不僅讓新員工完成從職場小白到業務能手的蝶變,更推動技術骨幹向行業專家躍遷,形成涵蓋新手、骨幹、專家的完整人才鏈條。
鐵科院科信部副研究員、CR450青年團隊負責人許聰就是這種培養模式的受益者。許聰在清華大學研究生畢業後進入鐵科院就職,那時的他便暗下決心,要發揮專業所長,在鐵軌之上綻放青春華章。“我對鐵路有着深厚的感情,是列車載着我朝希望和夢想遠行。鐵路青年強,則中國鐵路強,我將繼續努力,將鐵科院的優良傳統傳承下去。”他說。
在推進CR450研發的過程中,我國的裝備製造體系也同步實現了迭代升級。在李學峰看來,凝聚產學研用等行業優勢力量所形成的創新合力,推動着中國軌道交通裝備製造從“傳統制造”向“數字智造”轉型。這種轉型也將帶動相關行業人才梯隊的構建,形成“產教同頻”的良性循環。
目前,爲驗證CR450的綜合性能,團隊密集推進多場景線路試驗及技術考覈,加速實現全球最快高鐵列車的商業化落地。“CR450動車組樣車的發佈不是征程終點,而是開啓新一輪技術浪潮的起點。”李學峰表示,隨着技術水平的不斷提升,智能化和個性化成爲鐵路重要的發展方向。團隊將繼續挺起交通強國、科技強國建設的鋼鐵脊樑,凝聚起推動鐵路高水平科技自立自強的磅礴力量。
(本報記者 訾謙)