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复兴号如何创造交会速度世界纪录?你关心的问题都在这里

2022年05月19日 5371
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由我国自主研发、世界领先

新型复兴号高速综合检测列车

日前上线运行

隧道内相对交会时速达806公里

明线上相对交会时速达870公里

创造了高铁动车组列车明线和

隧道交会速度世界纪录

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什么是列车交会?列车交会时会产生什么现象?  

两列车在并行的双线铁路上下行线路上相对行驶,至同一地点会面时称为列车交会,交会时两列车车体间隔距离一般不超过2米,列车交会的相对速度为两列车会面时的运行速度之和。交会时,两列车间空气会受到强烈挤压和扰动,形成压力波动作用在列车头部和邻面的车体侧墙,引起车体表面压力瞬间强烈变化,同时也会引起铁路线路、轨道的震动,如果在隧道内交会,压力波还会作用在隧道墙壁及其安装的设备上。

  列车交会时,对列车运行平稳性、旅客乘坐舒适性、车体结构安全性、线路设备安全性等产生影响,相比列车单列运行,对列车和线路基础设施要求更高。交会速度越高,作用在车体上的压力越大,同时车内压力变化也越大,对线路设施的作用力也越大。

交会试验、联调联试有何区别?

  交会试验主要是为了研究列车在交会时空气压力波变化规律,以及对列车运行平稳性、旅客乘坐舒适性、线路设备安全性产生的影响,为将来新型列车研制和线路基础设施建设提供理论支撑和实践经验。

  联调联试是新建高速铁路开通前的重要环节,主要是采用测试动车组、综合检测列车开展逐级提速试验,对铁路整体系统功能进行综合测试,并根据测试结果进行调整、优化,使线路整体系统功能满足开通运营条件。新建普速铁路开通前不开展联调联试,但要进行动态检测,主要是采用检测列车对线路设备设施进行试验验证,确保完全具备开通运营条件。

本次动车组列车高速交会试验情况如何?

  国铁集团采用世界领先新型复兴号高速综合检测列车和复兴号智能动车组,分别于4月12日、4月21日在郑州至重庆高速铁路巴东至万州段、济南至郑州高铁濮阳至郑州段开展了隧道、明线交会试验,取得圆满成功。

  在明线交会试验中,两列动车组列车单列时速达435公里,相对时速达870公里,车体承受了相当于17级飓风产生的风压;在隧道交会试验中,两列动车组列车单列时速403公里,相对时速806公里。

  试验结果表明,动车组列车在隧道半封闭空间运行状态下,空气压力急剧增大,产生高于明线运行29%至38%的附加阻力,车体表面承受的压力也远高于明线交会,这些对动车组列车速度的提升会形成制约。

此次动车组列车高速交会试验成功的主要标志有哪些?

  这次交会试验取得圆满成功,进一步丰富拓展了我国高速铁路基础理论研究成果和工程实践经验,主要成果体现在以下几个方面:一是创造了动车组交会速度世界纪录。在世界上首次成功实现单列时速435公里、相对时速870公里的明线交会和单列时速403公里、相对时速806公里的隧道交会,再次充分验证了我国高速铁路系统的安全性、可靠性,巩固了世界领跑地位。二是获取了大量科研数据。科研人员提前在动车组列车车内、车体表面及轨道、路基、隧道、接触网等位置布署了大量传感器,获取了不同工况下动车组列车及高铁路基、隧道等基础设施的特征数据,探索了列车速度提升相关安全性、舒适性参数变化规律。比如,通过测试在隧道内通过、隧道内交会及明线交会时,车体承受空气压力的变化及车内空气压力波动,以分析对车体结构安全性和旅客乘车舒适性的影响;通过测试列车各个方向的振动情况,分析掌握动车组各关键部件振动及其传递机理。三是充分验证了新技术。这次试验,我们在世界领先新型复兴号高速综合检测列车上,搭载了我国自主研发的涡流制动、碳陶制动盘、永磁牵引系统等9项新技术,通过试验,验证了这些新技术的安全性和可靠性。比如,永磁牵引系统与目前采用的异步牵引系统相比,功率密度提高了17%,牵引效率提升了3%。

本次动车组列车高速交会试验的目的是什么?

  此次交会试验的目的是为CR450动车组研制和更高速度等级高速铁路建设提供最重要技术支撑和引领,也为时速350公里安全标准示范线建设提供最重要技术支持和保障。

  此次试验在明线和隧道两种工况条件下进行,就是通过开展车辆动力学、空气动力学、运行阻力、噪声等一系列试验,对列车及路基、轨道、接触网、隧道结构等基础设施影响情况进行精确测试,从而探索更高速度条件下动车组运行的边界条件,全面验证高速铁路系统的安全性和可靠性。比如,动车组列车在隧道内以相对时速806公里交会时,检测到列车车体侧面1平方米承受的压力相当于1吨的重量,高速行驶列车的车窗、侧门、侧墙是否能够承受这么大的瞬时压力?这就需要在更高速度等级的动车组列车研制中充分考虑车体结构强度、材料性能等问题。

本次动车组列车高速交会试验地点的选择有何考虑? 

  此次明线交会试验安排在济郑高铁濮阳至郑州段进行,隧道交会安排在郑渝高铁巴东至万州段进行,主要考虑:一是线路条件。济郑高铁、郑渝高铁均是按照设计时速350公里建设的,线路等级高。济郑高铁濮郑段处于平原地区,线路曲线半径大于7000米,线路平直,坡度缓和,具备开展时速435公里明线交会试验的条件。郑渝高铁巴万段隧道占比高达90%以上,隧道横断面面积100平方米,满足隧道内时速403公里交会试验的条件。二是安全保障。两条线路均已完成联调联试,此前对轨道、信号、接触网等设备设施进行了全面检测,对高速铁路系统功能进行了科学验证和安全评估,能够确保试验安全进行。三是运行环境。两条线路均是待开通线路,目前没有载客的动车组列车运行,便于试验组织实施。

此次动车组列车高速交会试验面临的考验是什么?

  此次动车组列车高速交会试验,预先设置了交会点位,并提前部署了大量检测传感器。要确保高速列车交会试验成功进行,面临的考验是:一是要保证试验列车在交会时,同时达到目标速度,也就是明线上时速435公里、隧道内时速403公里,要求动车组司机和列车控制系统对动车组操控更加精准;二是要保证试验列车在设定的检测点位置进行交会,由于交会时间只有0.86秒,需要克服环境风速、隧道阻力等影响,保证两列车以相同速度在同一时间、同一地点实现精确交会,误差不能超过200米;三是高速铁路基础设施、动车组列车、调度指挥、通信信号、牵引供电等各系统之间必须密切配合、协调联动,发挥整体效能,才能保证试验取得预期结果。

如何运用此次高速交会试验的成果?

  此次动车组列车高速交会试验取得一系列重要科研成果,为我国高速铁路科技创新和运营实践提供了重要支撑

  一是为CR450动车组研制提供技术支撑。试验获取了时速400公里以上的动车组车辆动力学、空气动力学、振动噪声、结构载荷等安全性和舒适性指标,技术人员可以通过数据分析,找准CR450动车组研制攻关的靶点,突破高速动车组气动设计、结构强度设计、减振降噪设计等难点问题,为关键技术参数确定提供了重要技术支撑。二是为高速铁路基础设施建设提供技术支撑。试验研究了时速400公里及以上速度运行条件下的动车组和基础设施的安全性、匹配性和适应性问题,为将来更高速度等级高速铁路基础设施建设提供了重要数据支持。比如,列车以时速400公里运行,与时速350公里相比,对钢轨的轨距精度要求更高,以保证列车安全运行和旅客乘车舒适度。三是为时速350公里安全标准示范线建设提供技术支撑。济郑高铁、郑渝高铁均是按时速350公里设计的线路,此次交会试验动车组列车最高运行时速分别达到435公里、403公里,较设计时速分别高出85公里、53公里,动车组列车和路基、轨道、隧道、桥梁、接触网等基础设施安全平稳,各项指标表现良好。试验对既有高速铁路系统性能进行了充分验证,为下一步安全标准示范线建设和常态化按时速350公里高标运营提供了借鉴。


素材来源:中国铁路

首席编辑:赵彤昕

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