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發(fā)布時間:2025-03-25 閱讀次數(shù):637
疾馳逐夢，創(chuàng)造中國速度
——鐵科院CR450科技創(chuàng)新工程關(guān)鍵系統(tǒng)研發(fā)和試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)
清晨，當(dāng)初春的暖陽點(diǎn)亮三月的北京，國家鐵道試驗(yàn)中心的鋼軌泛起銀輝的光澤。記者進(jìn)入場區(qū)時，兩列正沐浴在朝陽中的流線型車體映入眼簾，這就是復(fù)興號CR450動車組（以下簡稱“CR450”）樣車。
“你看，這一列采用的是‘鷹隼’形車頭設(shè)計(jì)，腰線以旗為帶、車端琴鍵相連，另一列車頭則采用‘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(fù)興號動車組總體技術(shù)專家、中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司（以下簡稱“鐵科院”）首席研究員趙紅衛(wèi)告訴記者，目前CR450正緊鑼密鼓地進(jìn)行一系列科學(xué)研究和性能驗(yàn)證試驗(yàn)，為正線試驗(yàn)做著最后的準(zhǔn)備。
自2024年底首次亮相后，這款世界首次試驗(yàn)運(yùn)行時速450公里、商業(yè)運(yùn)營時速400公里的新一代動車組即刻成為中國科技創(chuàng)新的“新坐標(biāo)”。
“CR450科技創(chuàng)新工程系統(tǒng)性強(qiáng)、學(xué)科交叉多、創(chuàng)新鏈長，關(guān)鍵指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先水平，有些技術(shù)尚無成功經(jīng)驗(yàn)可借鑒?！壁w紅衛(wèi)的話語擲地有聲。如今，她與數(shù)百名科研骨干組成的鐵科院CR450科技創(chuàng)新工程關(guān)鍵系統(tǒng)研發(fā)和試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，正通過一系列技術(shù)突破，讓高鐵這張中國名片更加閃亮。
迎難而上，啃“硬骨頭”創(chuàng)新不輟
自2017年6月起，時速350公里的復(fù)興號CR400動車組（以下簡稱“CR400”）在大江南北投入運(yùn)營。如今，復(fù)興號的開行范圍已經(jīng)覆蓋了我國31個省（區(qū)、市）和香港特別行政區(qū)，還在中老鐵路、雅萬高鐵等鐵軌上唱響中國制造的聲音。
從“追趕者”到“引領(lǐng)者”，中國高鐵的迅猛發(fā)展讓世界為之矚目。如何進(jìn)一步提升中國高鐵的技術(shù)水平和國際競爭力？
趙紅衛(wèi)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(diào)研發(fā)現(xiàn)，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(yùn)行速度，是收益最高的選擇?！?/p>
在中國國家鐵路集團(tuán)有限公司的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和部署下，團(tuán)隊(duì)組織行業(yè)專家反復(fù)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(biāo)與CR400以時速350公里運(yùn)行時基本相當(dāng)，總體技術(shù)水平達(dá)到世界領(lǐng)先”的目標(biāo)，開始在時速400公里商業(yè)運(yùn)營的技術(shù)“無人區(qū)”探索。
時至今日，每當(dāng)談起當(dāng)年的要求，鐵科院機(jī)輛所研究員、整車技術(shù)規(guī)范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(xiàng)指標(biāo)單獨(dú)實(shí)現(xiàn)起來都不易，而且這四項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑之間還有一定的相互制約性，想同時實(shí)現(xiàn)，難度非常大?！鄙圮娊忉專@要求團(tuán)隊(duì)必須用全新的方法去解決。
在時速400公里下實(shí)現(xiàn)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(jī)輛所副研究員、試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)隊(duì)長韓曉東介紹，在6500米內(nèi)將時速從400公里降到0，所釋放的能量能在2分鐘內(nèi)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(tǒng)所使用的材料已無法滿足新工況要求，亟須研發(fā)新材料。
為此，一個專門研發(fā)耐高溫、抗變形、耐疲勞的制動新材料攻關(guān)小組正式成立，鐵科院機(jī)輛所副研究員蔡田擔(dān)任CR450制動新材料攻關(guān)小組組長。蔡田笑著說：“我們團(tuán)隊(duì)雖然年輕人居多，但大家在工作上都憋著一股‘啃硬骨頭’的勁頭?！?/p>
自2014年進(jìn)入鐵科院后，蔡田就一直從事制動技術(shù)的研究工作。他介紹，在CR450的研發(fā)過程中，除了新材料的攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)還想方設(shè)法通過采用高效散熱的摩擦部件消耗更多熱量，同時通過輕量化設(shè)計(jì)，降低車身質(zhì)量，減少制動能量需求，進(jìn)一步提升制動系統(tǒng)能力?！皟H僅在尋找最佳材料這個環(huán)節(jié)，我們就用了半年時間。后續(xù)又用了一年時間驗(yàn)證工藝過程、材料性能，終于完成了既定目標(biāo)。”他說。
“從材料試驗(yàn)到算法優(yōu)化，每個環(huán)節(jié)都嵌入了團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新和突破。我們還將繼續(xù)在制動領(lǐng)域深耕，讓中國高鐵的制動系統(tǒng)更加安全可靠?！辈烫镎f。
協(xié)同攻關(guān)，用“精準(zhǔn)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(yàn)列車整裝待發(fā)，為列車交會試驗(yàn)做最后的準(zhǔn)備。
“3，2，1，發(fā)車！”
一聲令響后，首列試驗(yàn)列車發(fā)出，1.5秒后對開列車發(fā)車，兩列列車如閃電般相向疾馳。隨著兩車距離的迅速縮短，車廂內(nèi)和實(shí)驗(yàn)室里的試驗(yàn)人員都緊盯眼前的屏幕，屏住呼吸等待交會時刻的來臨。
轉(zhuǎn)瞬間，兩列車頭交錯而過，0.8秒的交會時間內(nèi)，車體間高速氣流擠壓爆發(fā)出“嘩——轟！”的響聲。
“交會底數(shù)是多少？交會誤差是多少？”車廂內(nèi)、實(shí)驗(yàn)室里，大家拳頭緊攥，焦急地互相詢問。
“車輛數(shù)值正常！相對時速891公里！交會誤差5米以內(nèi)！試驗(yàn)成功！”隨著試驗(yàn)結(jié)果的報(bào)出，歡呼聲與擊掌聲瞬間淹沒了一切。
動車組的研制，除了研發(fā)環(huán)節(jié)外，在真實(shí)場景下對關(guān)鍵部件的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，也是必不可少的環(huán)節(jié)。在福廈高鐵進(jìn)行的交會試驗(yàn)中，創(chuàng)紀(jì)錄的運(yùn)行速度讓動車組新技術(shù)部件性能得到有效驗(yàn)證，而這一試驗(yàn)背后，依靠的是團(tuán)隊(duì)追求極致的協(xié)同攻關(guān)。
“如何實(shí)現(xiàn)高精度的列車交會，是擺在大家面前的頭號難題?！辫F科院研發(fā)中心副研究員、試驗(yàn)現(xiàn)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(dǎo)致與目標(biāo)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(shè)有幾十種傳感器，越靠近目標(biāo)位置，科研人員就越能更好地分析車輛性能的極限?！表n曉東解釋，為突破傳統(tǒng)計(jì)時方式的精度瓶頸，團(tuán)隊(duì)利用仿真計(jì)算練習(xí)“發(fā)車”口令與掐表動作的協(xié)同一致，將發(fā)車時間差壓縮至0.5秒內(nèi)。
此外，為保證試驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確豐富，除了試驗(yàn)現(xiàn)場的分秒必“爭”外，還有地面測試團(tuán)隊(duì)在鄉(xiāng)間田壟的默默堅(jiān)守。鐵科院鐵建所副研究員李泰灃和團(tuán)隊(duì)成員在福建莆田靈川鎮(zhèn)橋頭村駐扎了兩個月，不管風(fēng)吹日曬，他們每日清晨都要跨過稻田，在路基下埋設(shè)50余個傳感器，用來傳輸數(shù)據(jù)。
“最困難的是在暴雨天調(diào)試設(shè)備，既要保護(hù)價值百萬元的傳感器，又要確保數(shù)據(jù)實(shí)時回傳?！崩钐栒f，這些設(shè)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(huán)境噪聲，還有的用來測試車輛振動模態(tài)。因?yàn)樵囼?yàn)數(shù)據(jù)十分重要，為了保障設(shè)備的埋設(shè)精度和測試效果，團(tuán)隊(duì)成員用雨衣為設(shè)備遮雨，在蚊蟲叮咬中完成數(shù)千次數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，為技術(shù)研發(fā)提供了珍貴的實(shí)測數(shù)據(jù)。
這樣的協(xié)同作戰(zhàn)，在CR450研發(fā)中已經(jīng)成為常態(tài)。制動系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)與材料專家聯(lián)合攻關(guān)，研發(fā)出耐高溫復(fù)合材料；空氣動力學(xué)團(tuán)隊(duì)與轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將轉(zhuǎn)向架區(qū)域設(shè)計(jì)反復(fù)迭代，降低了運(yùn)行阻力；噪聲控制團(tuán)隊(duì)與空氣動力學(xué)、材料專家協(xié)作，降低了車外和車內(nèi)噪聲……
“作為鐵路科研工作者，協(xié)同攻關(guān)是我們工作的常態(tài)。通過深度參與CR450的研發(fā)，大家不僅在專業(yè)上得到提升，相互間的配合也愈發(fā)默契?！表n曉東表示，這種跨領(lǐng)域的協(xié)作既鍛煉了大家的復(fù)合型技術(shù)思維，更在深度融合中實(shí)現(xiàn)了個人與團(tuán)隊(duì)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(yǎng)更多優(yōu)秀的人才?！辫F科院集團(tuán)公司黨委副書記、總經(jīng)理李學(xué)峰表示，在團(tuán)隊(duì)中，既有剛?cè)肼毜哪贻p人，也有長期奮戰(zhàn)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(jīng)下線，團(tuán)隊(duì)正在緊鑼密鼓地進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)驗(yàn)證和運(yùn)用考核工作。
“老中青”三代科研人員的配合，帶來了“老帶新”的協(xié)作模式。在福廈高鐵試驗(yàn)期間，試驗(yàn)列車必須在每天中午12點(diǎn)鐘前完成高速測試。為此，團(tuán)隊(duì)成員們凌晨4點(diǎn)半鐘便集合出發(fā)，在晨曦中奔赴試驗(yàn)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(shù)據(jù)，并進(jìn)一步指導(dǎo)年輕工程師如何讓數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。這種協(xié)作模式，讓青年人才在實(shí)戰(zhàn)中迅速成長。
在團(tuán)隊(duì)成員們看來，CR450的研發(fā)過程不僅是技術(shù)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、馮叔瑜等為代表的一批科學(xué)家在此接續(xù)奮斗。如今，聚焦人才這一推動高質(zhì)量發(fā)展的“關(guān)鍵變量”，鐵科院實(shí)施高端人才個性化培養(yǎng)方案，依托重大工程、重大項(xiàng)目培養(yǎng)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(xiàng)目的實(shí)踐作用也為人才成長提供了關(guān)鍵平臺。剛?cè)肼毜男氯私?jīng)過幾年歷練，完全可以成長為專業(yè)骨干?！辫F科院機(jī)輛所所長張波表示，這種“接力跑”的培養(yǎng)模式實(shí)現(xiàn)了人才梯隊(duì)的系統(tǒng)性構(gòu)建，不僅讓新員工完成從職場小白到業(yè)務(wù)能手的蝶變，更推動技術(shù)骨干向行業(yè)專家躍遷，形成涵蓋新手、骨干、專家的完整人才鏈條。
鐵科院科信部副研究員、CR450青年團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人許聰就是這種培養(yǎng)模式的受益者。許聰在清華大學(xué)研究生畢業(yè)后進(jìn)入鐵科院就職，那時的他便暗下決心，要發(fā)揮專業(yè)所長，在鐵軌之上綻放青春華章。“我對鐵路有著深厚的感情，是列車載著我朝希望和夢想遠(yuǎn)行。鐵路青年強(qiáng)，則中國鐵路強(qiáng)，我將繼續(xù)努力，將鐵科院的優(yōu)良傳統(tǒng)傳承下去。”他說。
在推進(jìn)CR450研發(fā)的過程中，我國的裝備制造體系也同步實(shí)現(xiàn)了迭代升級。在李學(xué)峰看來，凝聚產(chǎn)學(xué)研用等行業(yè)優(yōu)勢力量所形成的創(chuàng)新合力，推動著中國軌道交通裝備制造從“傳統(tǒng)制造”向“數(shù)字智造”轉(zhuǎn)型。這種轉(zhuǎn)型也將帶動相關(guān)行業(yè)人才梯隊(duì)的構(gòu)建，形成“產(chǎn)教同頻”的良性循環(huán)。
目前，為驗(yàn)證CR450的綜合性能，團(tuán)隊(duì)密集推進(jìn)多場景線路試驗(yàn)及技術(shù)考核，加速實(shí)現(xiàn)全球最快高鐵列車的商業(yè)化落地?！癈R450動車組樣車的發(fā)布不是征程終點(diǎn)，而是開啟新一輪技術(shù)浪潮的起點(diǎn)。”李學(xué)峰表示，隨著技術(shù)水平的不斷提升，智能化和個性化成為鐵路重要的發(fā)展方向。團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)挺起交通強(qiáng)國、科技強(qiáng)國建設(shè)的鋼鐵脊梁，凝聚起推動鐵路高水平科技自立自強(qiáng)的磅礴力量。?
才心箋：一切為了提速50公里
鐵科院集團(tuán)公司機(jī)輛所研究員
殷振環(huán)
我想告訴大家一個好消息，CR450動車組將達(dá)到時速400公里的運(yùn)營速度！提速50公里的突破，不僅是速度的躍升，更是無數(shù)科研人員在研發(fā)、試驗(yàn)中，以創(chuàng)新為筆、以奮斗為墨，共同譜寫的科技詩篇。
在這一攻關(guān)過程中，我所在的團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了CR450永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)重任，以牽引系統(tǒng)整體最優(yōu)為導(dǎo)向，以減重提效為目標(biāo)，逐步分解頂層技術(shù)指標(biāo)，圍繞技術(shù)方案、工藝、生產(chǎn)等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開展調(diào)研、計(jì)算仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證工作。
為了保證動車組又快又穩(wěn)、安全運(yùn)行，我們持續(xù)開展大功率永磁牽引控制算法和永磁無位置控制技術(shù)自主攻關(guān)。我還記得研發(fā)人員邱騰飛和王曉帆博士把試驗(yàn)室當(dāng)成了第二個家，連續(xù)兩個月集中攻關(guān)，無數(shù)次頭腦風(fēng)暴，無數(shù)次加班至深夜，攜一身星光而歸，又伴晨曦朝霞開啟新一天的奮斗。
車體質(zhì)量每減少1千克的背后，是勇往直前的創(chuàng)新。為了滿足整車輕量化需求，我們對變流器實(shí)施減重策略。經(jīng)過多輪次參數(shù)摸索，最終實(shí)現(xiàn)新工藝。每當(dāng)撫摸箱體表面那些充滿力學(xué)美感的曲面時，我的腦海中就會浮現(xiàn)一句話：“輕，是舉重若輕的輕”——用減少到極致的重量叩響速度之門，以探索到極限的追求跨越技術(shù)之巔。
每省1度電的背后，是無數(shù)個優(yōu)化迭代的方案。不分晝夜進(jìn)行仿真與計(jì)算，著力攻克難點(diǎn)痛點(diǎn)，精心調(diào)整電路參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)，提升控制穩(wěn)定性，把每一次試錯當(dāng)作成功的鋪路石。當(dāng)CR450高頻輔助變流器在試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行，為整列車廂帶來璀璨燈光時，也堅(jiān)定了每個研發(fā)人員繼續(xù)拼搏的決心。
從各項(xiàng)新技術(shù)的自主可控，到?jīng)_高試驗(yàn)的背水一戰(zhàn)，再到交付前的精益求精，CR450的50公里突破，不僅是一組數(shù)字，更飽含了一代代鐵路科技工作者的創(chuàng)新力量與團(tuán)結(jié)精神。我們愿繼續(xù)以創(chuàng)新為引擎，深化技術(shù)攻關(guān)，讓世界見證“中國速度”的新紀(jì)錄。
素材來源：《光明日報(bào)》
