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2017-02-14 探究世界運(yùn)營速最高輪軌列車的速度之謎 衡量一個(gè)國家高速列車的整體研發(fā)能力,速度永遠(yuǎn)是最重要的指標(biāo)。近代以來,中國制造的工業(yè)品中沒有哪一種像高鐵這樣有著如此強(qiáng)大改變中國的力量。這種力量,被稱為是改變中國時(shí)空的力量,它來自中國高鐵無以倫比的發(fā)展速度。 探究世界運(yùn)營最高速輪軌列車的速度之謎 在山東青島的高速列車系統(tǒng)集成國家工程實(shí)驗(yàn)室,工作人員正在進(jìn)行最后的調(diào)試工作,這里馬上要進(jìn)行一場十分重要的實(shí)驗(yàn)。 中國高鐵向來以“快”聞名于世,從北京到上海1318公里,高鐵只需要行駛4個(gè)多小時(shí)就可以到達(dá)目的地。 中國高鐵在實(shí)際運(yùn)營中一直保持著300到350公里左右的運(yùn)行時(shí)速。很多世界鐵路權(quán)威網(wǎng)站、權(quán)威期刊都曾對世界范圍內(nèi)的軌道交通工具速度做過排名,中國和諧號(hào)高速動(dòng)車組每一次都排在前三名,被稱為世界上商業(yè)運(yùn)營速度最快的列車。
可是中國高鐵的極限速度遠(yuǎn)高于此。 2012年4月26日,中國自主研發(fā)的更高速度實(shí)驗(yàn)列車就曾經(jīng)跑出了605公里的世界最高滾動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)速。 除了實(shí)驗(yàn)臺(tái)滾動(dòng)速度領(lǐng)跑世界之外,中國高鐵的運(yùn)營速度也早已創(chuàng)下了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。 2010年12月3日,在京滬高鐵棗莊至蚌埠試驗(yàn)段,中國CRH380AL新一代高速動(dòng)車組創(chuàng)造了時(shí)速486.1km的世界鐵路運(yùn)營實(shí)驗(yàn)最高速。 605公里每小時(shí)的最高實(shí)驗(yàn)速度和486.1公里每小時(shí)的運(yùn)營實(shí)驗(yàn)最高速讓中國高鐵在領(lǐng)跑世界的同時(shí),也成為了中國速度的代名詞。 不過讓人想不到的是,就在十六年前,中國跑的最快的動(dòng)車組時(shí)速只有160公里,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)時(shí)的法國和日本。 在這十幾年時(shí)間里,中國高鐵的最高速到底是怎樣煉成的? 中國高鐵主體車型的車頭部分一共有72塊這樣的外殼,學(xué)名叫鋁質(zhì)蒙皮,其中最輕的一塊兒只有7斤,最重的也不到50斤。 俗話說身輕如燕,一個(gè)胖子想要跑得快總會(huì)比一個(gè)瘦子困難一些,為了提高速度,高鐵列車總要千方百計(jì)地減重,在行業(yè)術(shù)語里稱為“輕量化”。這些中空的鋁合金材料被稱為“大型超薄中空型材”,中國是世界上少數(shù)幾個(gè)擁有研發(fā)制造這種材料能力的國家之一。 用它們鍛造出的高鐵車廂,與歐洲傳統(tǒng)鋁合金車體相比,每輛車車體可以減重4噸。 不過車體就像是列車的骨骼,是列車的主體,骨骼中空會(huì)不會(huì)讓列車變得不夠強(qiáng)壯?
原來在高速運(yùn)行時(shí),列車最大的敵人就是空氣阻力,當(dāng)速度超過300公里/小時(shí),80%的阻力都來自空氣,列車前方的空氣會(huì)被壓縮得特別厲害,就像一道道磚墻。如果車體不夠堅(jiān)固,就會(huì)有解體的危險(xiǎn)。
那么在設(shè)計(jì)之初,高鐵列車輕量化研究團(tuán)隊(duì)又是如何解決這一難題的呢?
專家:在我們設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,就要考慮,它是用什么樣的腔,你可以看到我們是用三角腔。三角腔在物理里面它是非常穩(wěn)定的,所以說當(dāng)三角腔受到壓力的時(shí)候,它是不容易變形的,也就是說三角腔就相當(dāng)于是它的筋骨。 那么這就表明了在車的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中,它的整個(gè)的側(cè)墻受力是不同的,受力大的部分我們用比較密的到上面的話受力小所以說比較寬,雖然這個(gè)材料很輕薄,然后它中間是空的,看起來高鐵是一個(gè)瘦子。但是實(shí)際上它是一個(gè)不簡單的瘦子它是經(jīng)過我們特殊設(shè)計(jì)的,非常強(qiáng)壯的,而且是體重非常輕的瘦子,但是有筋骨的瘦子。
除了材料輕薄,高鐵獨(dú)特的動(dòng)力系統(tǒng)也是速度提升的重要因素。傳統(tǒng)的火車是帶動(dòng)力的火車頭牽引著沒有動(dòng)力的車廂,火車跑得快,全靠車頭帶,而現(xiàn)在的主流動(dòng)車組則是動(dòng)力分散帶,就是不光車頭有動(dòng)力,車廂也有動(dòng)力,會(huì)自己跑,以和諧號(hào)為例,全車一共8節(jié)車廂,設(shè)計(jì)時(shí)速為350公里,它一共有六輛帶動(dòng)力的車廂,兩輛不帶動(dòng)力的車廂。
其實(shí)除了動(dòng)力系統(tǒng)、車體材料,還有很多因素共同打造了中國高鐵的世界最高速,有人說只要給中國高鐵插上翅膀,它就能飛起來,這是因?yàn)楹椭C號(hào)的時(shí)速比飛機(jī)起飛時(shí)的速度還要快,不過高速意味著高風(fēng)險(xiǎn),看看這輛賽車就知道了,所以所有有關(guān)速度的設(shè)計(jì)都必須保證絕對的安全。 素材來源:CCTV4《走遍中國》 |
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