2015年09月28日 星期一
高铁追梦人
——记中国中车四方股份公司高速动车组设计团队
CRH380A高速动车组
CRH6A城际动车组
中国标准动车组

    □ 本报记者 矫 阳

    国内高铁线上近一半的高速动车组出自他们之手。

    从时速200公里到380公里我国各个速度等级的首列动车组,都从他们手中诞生。

    他们研发的CRH380A跑出了486.1km/h的世界铁路运营试验最高速。

    他们将动车组打造成一张张流光溢彩的“中国名片”,使我国高速列车实现从“追赶者”到“领跑者”的精彩蝶变……

    他们是高铁追梦人——中国中车四方股份公司高速动车组设计团队。

    激情演绎“中国速度”

    2010年12月3日,京沪高铁先导段。

    一列CRH380AL动车组沿路贴地“飞行”,划破冬日的晨空。车内速度显示屏上,数字一路飙升,最终定格在486.1km/h。世界铁路运营试验最高速诞生了!

    来自中国中车四方股份公司的设计团队难掩激动。这是里程碑意义的一刻。它标志着我国自主研发的高速动车组登上了世界高速列车技术的制高点。

    时间回到2004年。这一年,国家确立“引进先进技术,联合设计生产,打造中国品牌”的基本方针,并发布《国家中长期铁路网规划》。中国中车四方股份公司引进时速200公里动车组,由此,设计团队开启引进消化吸收再创新之路。

    然而,技术引进远非简单的“拿来就用”。

    “外方不教你设计方法,只教你读图。也就是只告诉你是什么,但不会告诉你为什么。”而且,我国铁路无论是在线路条件、运用环境、运营模式上都有自身独特的国情路情,照搬国外现成技术根本行不通。

    正因此,外方曾预言设计团队对引进技术的消化吸收至少需要16年,即8年消化、8年吸收。

    事实上,团队的研发速度超出所有人的预料。仅仅2年后,我国第一列时速200—250公里动车组就从设计团队手中问世。这期间,他们不仅完成所有原始图纸、资料和技术标准的消化吸收,还针对我国铁路运营环境完成110项优化设计,解决了引进技术“水土不服”的难题。

    “买得来技术,买不来技术创新能力。”团队带头人、中国中车四方股份公司总工程师梁建英说。团队在原有基础上发力自主提升,短短2年间,国内首列时速300—350公里动车组、首列长编动车组、首列卧铺动车组,又相继从设计团队手中诞生。

    2008年,一个新的起点。

    这一年,原铁道部和科技部联合签署《中国高速列车自主创新联合行动计划》,全面自主创新研发时速380公里动车组的重任摆在设计团队面前。

    时速380公里,这是接近飞机低速巡航的速度。这个速度的动车组在世界上也尚无先例,挑战前所未有。

    靠着责任、激情和攥紧拳头的“狠劲”,设计团队整整攻关18个月。他们完成业内规模最大、历时最长的科学研究试验,成功攻克了高速条件下动车组系统集成、头型、铝合金车体、高速转向架、减震降噪、牵引制动等十大关键技术。

    CRH380A动车组震撼问世!最高运行时速380公里,跑出486.1km/h的世界铁路运营试验最高速……

    值得骄傲的是,CRH380A拥有完全自主知识产权,形成专利181项,标准189项,设计团队将“话语权”牢牢掌握在自己手里。

    一连串傲人的数字宣告,依靠自主创新,中国高速动车组实现了从“追赶者”到“领跑者”的华丽蝶变。而这,仅用了短短6年。

    如今,CRH380A动车组已成为中国高铁一张亮丽的“名片”。在京沪、京广、沪昆等高铁大动脉担当运营主力,目前累计安全运行超过3.5亿公里,单车最高运行超过309万公里,各项技术性能达到国际领先水平。国家领导人出访推销中国高铁,携带的列车模型也都是它。

    持续创新再攀高峰

    对创新的追求和对技术的痴迷从未停步。

    2015年6月30日,铁科院环形试验基地。一列崭新的时速350公里中国标准动车组正式开展试验。这标志着团队设计的中国标准动车组取得重要阶段性成果。

    对中国高铁来说,这又是一块新的里程碑!

    在中国铁路总公司的主导下,设计团队在动车组安全可靠、智能化、节能环保等技术领域加大创新力度,并着力建立起一成套的“中国技术标准”。这意味着我国高速动车组在技术标准和技术水平上又迎来新的升级。

    身处高铁时代,设计团队是在跟高铁赛跑。

    近年来,他们在创新的轨道上从未止步,始终走在高速列车技术的前沿,担当“领跑者”。

    早在2011年,团队瞄准动车组在更高速度条件下的重要基础理论和前沿技术,做前瞻性、深层次的探索。实验室滚动试验台上,他们设计的更高速度试验列车跑出了605km/h的实验室最高速! 2012年,团队将高速动车组技术创新延伸,成功研发首列城际动车组,填补了国内空白。而今,系列化的城际动车组将为我国城镇化和区域交通一体化注入新动力。

    2014年9月,设计团队为中国高铁再添一员虎将。他们突破耐高寒高温、抗风防沙、高海拔适应、防强紫外线等一系列技术难题,成功研发首列耐高寒抗风沙高速动车组。这种能在零下40℃极寒到40℃高温、12级大风以及沙尘等恶劣环境下运行如常的动车组,再次展示了中国高铁的创新能力。

    尔后,被誉为代表未来牵引方向的动车组——我国首列永磁高速动车组横空出世。设计人员成功攻克将永磁牵引系统应用到高速列车的关键技术,使我国成为世界上少数几个掌握永磁高速列车技术的国家之一。

    “掘地三尺”攻克难关

    “创新无捷径,就是要有掘地三尺的劲。”在集高精尖技术于一身的高速动车组领域更是如此。

    副总工程师丁叁叁至今还清楚记得CRH380A动车组车头的攻关经历。时速380公里,接近飞机低速巡航的速度,如此高速度头型,它的设计方法和技术标准都无先例可循,难度不亚于飞机。

    为了拿出最佳的头型方案,设计团队最初做了20个概念头型。光是头型气动性能,团队就进行了17项75次仿真计算,做了760种工况的气动力学试验和60个工况的噪声风洞试验,完成了22项多达520个测点的线路测试。

    这一连串巨量数字的背后是超乎想象的工作量。光仿真计算,团队就花了100多天。“当时我们仿真动车组过隧道时的压力波走势,计算单位精确到了千分之一秒。这意味着,每绘制一个压力波,就要计算数万次。”丁叁叁回忆说。最终性能最优的“火箭”头型出炉时,气动性能海量的数据堆了四米多高!

    近年来,从CRH380A的“火箭”,到更高速度试验列车的“青铜剑”、耐高寒抗风沙动车组的“骏马”,再到中国标准动车组的“蓝鲸”……设计团队“雕刻”的一张张“中国面孔”,也见证着中国高铁创新前行的足迹。

    而为中国标准动车组设计碰撞安全防护系统,团队整整攻关了2年。

    碰撞安全防护系统是世界高速列车领域的一项技术“制高点”,技术难度极大。为了突破关键技术,团队前后研究了数百种不同的结构,做了18种概念模型,历经近百次的仿真计算和试验验证……这期间,仅仿真计算生成的结果数据就高达5000G,模型的单元数量达千万级。设计师陶桂东形象地说,“这就好比设计人员前后制作了上千万块砖,再用上千万块砖砌成一座高楼大厦。”

    “铁军”铸就“高铁梦”

    “搞科研不仅要有敢为人先的勇气,更需要铁的意志和坚韧不拔的韧劲。”梁建英说。

    业内公认,“高速动车组不仅是设计出来的,更是试验出来的。”设计方案可不可行,动车组性能是否满足设计要求?这都需要大量的试验为动车组“把脉”。每一次试验对设计人员都是精力和体力的双重考验。

    2014年,风沙飞舞的兰新线,耐高寒抗风沙动车组风沙试验。为了抓住凌晨刮大风的时间,设计人员每天从下午4点跟车,一直试验到第二天凌晨4点。整整2个月,团队跟车跑了3万公里,没睡过一个整觉。“实在困得不行就趴在沙袋上眯会眼。”设计师程建峰回忆说。

    为了测试动车组耐高寒性能,设计人员又远赴奥地利,连续22天蹲守在零下40℃的“冰箱”实验室里,平均每天高强度试验18个小时。连奥地利实验室里配合试验的人员都感叹,“这是一支铁军!”

    而对设计人员来说,这只是冰山一角。

    每种车型上线运营前都要上线路试验,以解决发现的问题。10余年来,设计团队冒严寒、顶酷暑,足迹遍布京津、武广、郑西和京沪等高铁线……

    2008年底,为了突破时速350公里动车组的一系列技术难题,设计团队赴京津线试验攻坚。滴水成冰的寒冬,设计人员凌晨四点天还未亮就开始跟车,上轨道、钻车底,一直试验到深夜。一连7个月,每天休息不超过4个小时。

    这是设计人员跟车试验的常态。

    2009年,为了攻克CRH380A动车组的关键技术,团队经历了业内规模最大、历时最长的跟车试验。为了摸透动车组在平原地区的运行规律,团队赴京津线进行了17大类1800多种不同运行状况的试验;为了探明高速运行空气动力学规律,又在武广线整整试验了11个月。整个下来,设计人员前后试验18个月,跟车跑了200多万公里,相当于绕地球50多圈!

    设计师张振先背包里的两件小东西令团队所有人动容。那是张振先赶赴中国标准动车组试验临行前的一幕,“女儿看我收拾行李,过来给我往包里塞东西,说‘爸爸,你好像得很久才能回来,这是最好吃的棒棒糖,我给你装包里,路上吃吧。这是削铅笔的,叫转笔刀,可好用了!送给你,在外边工作时用吧。还有这个……爸爸,我会很想你……’”

    十年追梦。这支设计团队涌现出了一批创新能力强、具有广泛行业影响力的领军人物。梁建英、丁叁叁、邓小军、马利军、吴冬华、徐磊、陶桂东、李兵、周平宇、田爱琴、鄢桂珍、程建峰……这些高速列车系统集成、转向架、车体设计领域的技术专家,为中国高速动车组输送着源源不断的能量。目前,在高速动车组领域,设计团队已获得4项国家级、8项省部级项目奖,4项国家级、20项省部级个人奖。

    唯创新者强。这支中国高铁列车研发的先锋,将在创新之路上勇往直前,他们的梦想是让中国的高铁列车驰骋世界。

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