为高速列车提速度、保安全,凝结着政协人的心血 巨龙纵横:高铁里的湖南智慧

2019-09-27 08:48 

70年特刊报头(定).jpg  


  □湘声报记者 程琴怡


  从K字头、T字头到G字头列车,从和谐号到复兴号,是中国高铁从追赶到领跑的跨越。


  2017年9月21日,“复兴号”高速列车在京沪高铁实现350公里时速,中国成为世界高铁商业运营速度最高的国家。“‘复兴号’高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步。”在2018年的两院院士大会上,习近平总书记如此称赞我国高铁建设所取得的崭新成就。


  在中国铁路驶向更高速度的进程中,有着来自湖南的技术与成果,凝结着政协人的巨大心血。


24844_zhangchunmei_1569477406995.jpg田红旗介绍轨道交通工程领域科研与教学工作


  株洲力量

  研发更强“心脏”


  高铁“心脏”的轨道交通牵引系统研发单位——中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称株洲所)为“复兴号”所设计的传感识别和传动控制系统,能够智能化完成动力分配,解决轮轨打滑等问题,不仅大大提高安全性,更能降低能耗。“复兴号”装备的全新变流器都由这里生产提供。


  铁道部株洲电力机车研究所(株洲所的前身)诞生于1959年6月。最早一批科研人员从五湖四海汇聚到了这里,参与“韶山1型”电力机车的研制和改进。其中,就包括第十届全国政协委员、中国工程院院士,被誉为“中国电力机车之父”的刘友梅。


  1968年,年仅30岁的刘友梅被任命为“韶山1型”电力机车总设计师。中国电力机车的技术原本是从苏联引进的,在改进研制进入重要阶段时,参加援建的苏联专家“奉调”带着技术全部撤离回国,刘友梅率领技术人员对引进车进行了3次重大技术改造,实施了电力牵引技术的3次创新。试制成功后,韶山1型8号车便历史性地成为我国第一台投入运营的电力机车,并开始批量生产。


  从上世纪80年代初开始到90年代末,株洲所电力机车的研制从韶山3型到韶山9型,使中国站到了世界直流电力机车技术的高地,打破了国际大公司的技术垄断。上世纪末,轨道交通电力牵引技术进入转型期,交流传动电力机车成为世界主流。刘友梅又带领他的技术团队奋起追赶世界电力牵引技术高速和交流传动的潮流。1985年开始,刘友梅先后主持我国第三代电力机车的研制开发,随后,他主持“八五”国家重点科技攻关,填补了快速客运电力机车空白,使我国成为“国际铁路高速俱乐部”的一员,实现了我国铁路机车交流传动技术的突破。


  进入新世纪,国际高速列车进入永磁同步牵引技术时代。“在‘交流传动时代’,我们是追赶者;在‘永磁时代’,我们要做竞跑者,抓住机遇,抢占制高点。”省政协委员、株洲所副总经理、总工程师冯江华说,目前,株洲所已研发出可用于时速500公里高铁动车的690kW永磁牵引系统,即将小批量生产。这标志着我国成为继德、日、法等国之后,世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家之一。


  从“韶山1型”开始,中国铁路电力牵引机车实现了从普载到重载、从常速到高速、从交直传动到交流传动、从进口到出口的4次历史性跨越。这其中的每一步,都有株洲所贡献的智慧和力量。


  女院士团队

  为高速保驾护航


  高铁的运行速度远超普通列车,如何在快捷舒适的同时,确保平稳安全?


  为了一列列高速列车安全驰骋在中国大地,曾担任全国政协委员、省政协委员的中科院院士、中南大学校长田红旗带领团队,在轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新方面取得了系列重要成就。


  高速列车碰撞会带来严重后果。车辆耐撞性技术作为车体核心技术,曾经是我国高端运载装备走出国门的一大技术瓶颈。田红旗率领团队,自主研建了目前国际上唯一的实际运营轨道车辆撞击试验/瞬时测力系统,填补了该领域的技术空白。到目前,该系统完成了我国和出口城轨列车、“复兴号”等高速列车吸能设计研究,支撑我国地铁列车制造企业在有德、法、日等发达国家参与的国际竞争中成功中标。由他们自主研发的实车撞击试验/瞬时测力系统,解决了高速列车、地铁列车、国防装备等耐撞性设计与评估的难题。


  高速列车在行驶时,空气阻力占总阻力的85%以上。减少阻力才能降低能耗,并确保在高速交会、穿越隧道时的行车安全。


  田红旗被誉为“御风者”,在国内开辟了“列车空气动力学”和“列车多体耦合撞击动力学”两个研究领域,成果广泛应用于轨道交通领域。从我国第一列已运营高速列车外形结构设计开始,团队至今完成了已投入运营的数十种流线型列车外形设计、试验及体系化评估。


  作为世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,青藏铁路沿线局域地貌非常复杂。从格尔木到拉萨,大都在海拔4600米以上,风力风向突变,瞬变风力大,极端恶劣天气频繁发生,年均大风期150天左右,严重威胁铁路运输安全,国际上也没有可以直接借鉴的技术。


  田红旗和团队提出一个大胆的设想——在青藏铁路恶劣风环境下建立安全行车指挥系统,“御风而行”。从2002年起,团队历经3年沿线勘察与测试,攻克一道道技术难关后,世界唯一的“高原铁路大风监测预警与行车指挥系统”建成并投入使用,实现了铁路运输应对恶劣风灾害能力的重大技术突破。大风预警系统作为青藏铁路工程的核心技术之一,获得国家科技进步特等奖。


  田红旗与团队研究的成果广泛应用于铁路系统,为我国既有铁路多次大提速、高速、青藏、城轨等铁路工程建设和发展作出了重要贡献。


24845_zhangchunmei_1569477453662.jpg

  2016年刘友梅(右二)与设计人员交流储能式电力牵引轻轨车