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那些又潮又酷的高铁“头型”怎样炼成?

日期:2019-02-22 10:38:45来路:新华网

1月5日,超长版时速350公里“再起号”G9次动车组驶入北京南站。新华社发(陈晓根 摄)

 

  逾3200个动车规范组震撼调集,疾驰在神州大地——2019年春运,高铁动车占铁路开行游客列车的比例超越七成。在天南地北的站台上、四面八方的路网间,一个个如待发之箭、似子弹出膛的高铁车头引人注目,让归乡的人油然生收回“科技改动生存”的慨叹。


  那么,这些“冷艳了光阴”、又潮又酷的高铁车头是怎样降生的?其面前都包含着哪些科技含量?在中车长春轨道客车股份有限公司,有关设计职员与制造者为记者报告了高铁车头里的创新事。


  用技能与多种力“斗法”


  “车头不只是高铁的‘脸面’,更是高速动车组的要害中心技能之一。”作为车体研发部端部开辟室主任,往年37岁的许鹏,已率队为中国高铁打造过很多种靓丽“头型”。在这位身经百战的车头设计师看来,一个精彩的“头型”,起首必需具有优秀的氛围动力学功能。


  原来,疾驰中的高铁会同时遭到四周氛围多种力的作用,比方氛围阻力、气流升力、会车时的交会压力波、侧风带来的侧向力等等,都是障碍列车平安颠簸高速运转的“天敌”。


  此中,氛围阻力可谓“头号强敌”。就像我们在5级微风中顺风而行会觉得步履维艰,高铁速率越快,氛围阻力越大。依据氛围动力学原理,车头的长细比越大,阻力系数越小。


  加大车头的长细比,还可增加列车会车时的交会压力波和经过隧道时的隧道压力波。


  各人坐火车都有过这种体验:当劈面列车疾驰而过期,随同一声吼叫,车身会霎时发作横向摆荡,这便是由于绝对活动的车头挤压氛围,使车侧壁上的氛围压力发生了很大动摇。列车过隧道时,也会惹起隧道内氛围压力急剧动摇,构成肯定打击力。蓦地的压力变革,可形成车体侧窗破裂、车辆蛇形活动等可骇结果。


  “比方,我们研发的再起号CR400BF,其‘头型’就比调和号长2米左右,车头总长度靠近10米,全体形状愈加流线,列车因而‘飞’得更快、更稳、更节能。”许鹏说,再起号的车厢更高更宽。不外,固然“身体”较调和号矮小,但其运转阻力反而低落了12%。这面前,低阻力流线车头功不行没。


  再来说说升力这一宿敌。当列车高速运转时,气流会带来向上的抬升力,让车头发飘乃至脱轨,为与升力斗法,许鹏引见,他们在高铁车头的两侧设置有导流槽,经过鼻锥到导流槽的引流方式,引导气流发生向下的压力,好像一双强无力的“手”,牢牢捉住轨道,保证列车贴地飞行。

 

1月5日,G9次超长版“再起号”动车组列车驶入南京南站。新华社发(苏阳 摄)


  获取“高颜值”路上的困难跋涉


  每一种高铁车型,都有本人的专属“头型”,以中车长客产物为例,调和号的圆润鼓溜,看起来灵活心爱,俗称“小海豹”;再起号CR400BF的轻巧细长,车灯如凤眼,腰线似凤羽,名为“金凤凰”;而正放松消费的京张高铁“瑞雪迎春”,其“头型”灵感则源于矫捷无力的“鸟中之王”,唤作“雏鹰”……


  内中高技能+表面高颜值,可以说,高铁车头的设计制造极富应战性,一个能得高分的“头型”,肯定要颠末千挑百选、精益求精。


  “CR400BF的‘头型’,便是从近百张美工结果图中挑选出来的。我们先从中选出了几十个,再依据氛围动力学停止盘算与评审,睁开第二轮甄选,然后将胜出的做成多少1:8的3D模子停止风洞实验,依据风阻、风动噪声等测试后果,对得胜‘头型’用三维模仿软件停止优化设计。”许鹏说。


  更艰难的任务还在前面。美工可以“唯美”,艺术设计可以天马行空,工艺却要思索可否完成,即怎样把技能与艺术完满交融到车头上。


  时速350公里的标动CR400BF有两条比拟锋利的棱线贯串车肩,使车头凸现一种硬朗的棱角美,并更具科技感。但这一艺术之美的落实难度实在十分大,由于高铁铝板材的折角锐度假如不敷大,棱线在长长的车头上就简直看不出来。


  “板材折弯半径越小,折出的线越锋利。开端我们运用冷冲压工艺,但冷冲压的最小折弯半径是铝板材的1.5倍厚,棱线全体结果在车头上看起来像一大道圆弧,不锋利。我们普遍研讨各行各业的新技能,颠末重复寻觅、屡次评审,最初接纳了在航空航天范畴普遍使用但在轨道交通配备业鲜有使用的铝合金超塑成型工艺,才霸占这个困难。”设计工艺师肖宇说。


  为“金凤凰”装置车灯,也难度重重。曩昔“小海豹”的车灯放在车鼻前端开闭构造上,这个构造为复合资料构造,形状可塑性比拟强,但“金凤凰”细长的“单凤眼”却需求装置在车头铝构造上,而铝构造是焊接成型的,焊接进程中铝合金变形比拟大。怎样严丝合缝地把塑料车灯和铝构造拆卸到一同去?面临这一应战,任务职员一方面经过公道设计灯仓构造,想方法把焊接带来的尺寸变形“吃失”;一方面只管即便优化灯仓内零件个数,以增加焊接量,防止过多焊缝带来的膨胀变形,终于完满处理题目。


  “扒一扒”那些看不见的机密


  动车一列规范组有两个车头,一个在前,一个在后,列车调头时,车尾变车头即可。春运时期,许多人会发明,不少忙碌线路上的高铁酿成了4个车头,两头两个车头的鼻尖牢牢相抵。这是铁路为添加运力,将两个规范组停止了重联,使8节编组的列车“晋级”成了16节编组列车。


  重联的机密,就在车鼻头的盖板下。这个盖板平常处于封闭形态,需求重联时,盖板就会主动翻开显露外面的车钩条理,连挂和剖析均无须人工操纵。


  实在,“金凤凰”鼻头盖板下,还隐蔽着中国标动的另一项自主创新——与调和号差别,再起号的鼻头盖板下添加了一个吸能安装和一个防爬安装,前者可吸取撞车的能量,后者可避免爬车变乱的呈现,从而进一步提拔车辆的平安性。


  “这可不是件复杂的事。曩昔的并无安顿新安装的空间,因而,必需改动车头整个构造。光车头内部的铝车体构造,我们就画了近400张图纸。”许鹏说。


  高铁车头制造进程中,另有许多各人看不见的机密。比方,再起号车头更长,但铝合金的热收缩系数是碳钢的两倍,越长的焊接,变形越大,车头加长后,焊接中就呈现了种种庞大变形。


  怎样清除这只拦路虎?肖宇通知记者:“我们依据变形趋向,在工装上添加反变形量,让它往反偏向变形,同时,改动焊接方法,增加焊接的热输出量,比方长大焊缝接纳分段退焊的办法等。别的,我们还对焊缝结构及焊接次序停止了优化,以增加焊接变形,消弭焊接剩余应力。”(记者 彭冰)

编辑:黄春燕
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