2011年12月25日，更高速度試驗(yàn)列車(chē)在中國(guó)南車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“南車(chē)青島四方股份”）落成。近日，參與該項(xiàng)研究工作的南車(chē)青島四方股份、中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所、北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)、中國(guó)鐵道科學(xué)研究院的有關(guān)專(zhuān)家，就研制更高速度試驗(yàn)列車(chē)的目的、意義等問(wèn)題專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了解讀。

　　1、研發(fā)更高速度試驗(yàn)列車(chē)目的和意義是什么？

　　開(kāi)發(fā)更高速度試驗(yàn)列車(chē)不是為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行，而是探索高速列車(chē)系統(tǒng)在極限速度條件下的臨界值，針對(duì)時(shí)速500公里條件下高速列車(chē)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、材料的安全性、可靠性等開(kāi)展前瞻性、基礎(chǔ)性、理論性研究。主要圍繞以下三個(gè)科學(xué)目標(biāo)：

　　一是持續(xù)深入研究高速列車(chē)安全性。安全性是高速列車(chē)技術(shù)發(fā)展的決定性指標(biāo)。希望通過(guò)探索更高速度條件下高速列車(chē)的運(yùn)行穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、車(chē)-線-網(wǎng)匹配關(guān)系等安全保障系統(tǒng)，進(jìn)一步提高安全冗余；在更寬的速度范圍內(nèi)進(jìn)行高速列車(chē)前瞻性基礎(chǔ)問(wèn)題的研究，揭示高速列車(chē)動(dòng)力學(xué)行為、特征和規(guī)律，研究關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件在更高速度條件下的強(qiáng)耦合作用響應(yīng)特征，以更好地指導(dǎo)商業(yè)運(yùn)營(yíng)列車(chē)的工程實(shí)踐和工程運(yùn)用。

　　二是為基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題研究提供試驗(yàn)平臺(tái)。更高速度試驗(yàn)列車(chē)將為我國(guó)進(jìn)行高速列車(chē)應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究提供試驗(yàn)基礎(chǔ)，為國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“時(shí)速500公里條件下的高速列車(chē)基礎(chǔ)力學(xué)問(wèn)題研究”提供試驗(yàn)載體，對(duì)進(jìn)一步強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研用的研究體系、建立可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新環(huán)境提供有力保障。

　　三是為新材料、新技術(shù)的應(yīng)用提供驗(yàn)證平臺(tái)。通過(guò)各種新材料、新技術(shù)的應(yīng)用研究和測(cè)試，進(jìn)一步豐富和完善高速列車(chē)技術(shù)體系，為保持我國(guó)高速列車(chē)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展、加快人才隊(duì)伍培養(yǎng)、完善標(biāo)準(zhǔn)體系奠定基礎(chǔ)。

　　2、我國(guó)研發(fā)更高速度試驗(yàn)列車(chē)已具備哪些前期技術(shù)基礎(chǔ)？

　　中國(guó)鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛行業(yè)通過(guò)幾十年的發(fā)展以及對(duì)高速列車(chē)技術(shù)的探索，在基礎(chǔ)理論、研究方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。2004年，引進(jìn)了成熟的時(shí)速200～250公里動(dòng)車(chē)組技術(shù)，結(jié)合既有技術(shù)，通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)、線路試驗(yàn)以及運(yùn)用中的考核驗(yàn)證，初步構(gòu)建了高速動(dòng)車(chē)組的研發(fā)平臺(tái)。在隨后進(jìn)行的不同速度等級(jí)的高速列車(chē)研發(fā)過(guò)程中，通過(guò)理論模型分析論證、實(shí)車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證、理論模型的修正循環(huán)迭代，逐步完善了高速列車(chē)研發(fā)的理論模型。以此為基礎(chǔ)，通過(guò)技術(shù)外推，研發(fā)了更高速度的試驗(yàn)列車(chē)。開(kāi)展更高速度等級(jí)試驗(yàn)將進(jìn)一步完善理論模型，為后續(xù)運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組的研發(fā)提供更為堅(jiān)實(shí)的理論支撐。

　　3、更高速度試驗(yàn)列車(chē)是如何研制的？

　　南車(chē)青島四方股份以CRH380A新一代高速列車(chē)自主創(chuàng)新成果為基礎(chǔ)，以更高速度條件下安全、可靠運(yùn)行為首要目標(biāo)，重點(diǎn)圍繞提升臨界速度、提高牽引能力，降低阻力等方面，對(duì)系統(tǒng)集成、頭型、車(chē)體、轉(zhuǎn)向架、牽引、制動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新研究。

　　在運(yùn)行安全性方面，轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)軸重余量提升約10%，試驗(yàn)列車(chē)的臨界失穩(wěn)速度超過(guò)設(shè)計(jì)速度的20%以上；在頭型設(shè)計(jì)方面，試驗(yàn)列車(chē)采用了不同于商業(yè)運(yùn)營(yíng)列車(chē)的氣動(dòng)布局，頭車(chē)采用氣動(dòng)阻力最小的“寶劍”外形，尾車(chē)采用氣動(dòng)升力最小的“火箭”外形，實(shí)現(xiàn)列車(chē)在更高速度條件下的氣動(dòng)性能和氣動(dòng)安全的最佳匹配;在列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制方面，引入了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)搭建專(zhuān)用試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月的系統(tǒng)匹配和可靠性試驗(yàn)，完成了試驗(yàn)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研制和驗(yàn)證。

　　該試驗(yàn)列車(chē)由南車(chē)青島四方股份承擔(dān)，采用產(chǎn)學(xué)研用的研發(fā)模式，聯(lián)合國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)科研資源，通過(guò)仿真計(jì)算、數(shù)值分析、樣機(jī)試制、地面型式試驗(yàn)及可靠性試驗(yàn)等一系列嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)流程，歷時(shí)兩年完成了更高速度試驗(yàn)列車(chē)的研制。其中，南車(chē)株洲所、南車(chē)電機(jī)公司負(fù)責(zé)牽引系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，南車(chē)浦鎮(zhèn)公司負(fù)責(zé)制動(dòng)技術(shù),中國(guó)鐵道科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、北京交通大學(xué)、中科院力學(xué)所、同濟(jì)大學(xué)等科研院所提供技術(shù)支持。

　　4、更高速度試驗(yàn)列車(chē)將開(kāi)展哪些科學(xué)試驗(yàn)？

　　該試驗(yàn)列車(chē)將主要用于以下四方面的科學(xué)試驗(yàn)研究：

　　一是高速列車(chē)關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題研究。結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“時(shí)速500公里條件下的高速列車(chē)基礎(chǔ)力學(xué)問(wèn)題研究”任務(wù)內(nèi)容，開(kāi)展輪軌關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系和流固耦合關(guān)系真實(shí)線路試驗(yàn)研究，獲取氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、輪軌、弓網(wǎng)等關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)隨速度的變化規(guī)律，建立真實(shí)列車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與臺(tái)架和風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，修正力學(xué)建模，發(fā)展適合于高速列車(chē)基礎(chǔ)力學(xué)特性分析方法，掌握在更寬速度范圍內(nèi)高速列車(chē)基礎(chǔ)力學(xué)規(guī)律，提升我國(guó)高速列車(chē)基礎(chǔ)研究能力。

　　二是關(guān)鍵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性研究。在更高速度條件下對(duì)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)試，為轉(zhuǎn)向架、車(chē)體、車(chē)下設(shè)備和設(shè)備艙等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的安全可靠性提供數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)振動(dòng)模態(tài)測(cè)試，研究轉(zhuǎn)向架、車(chē)體、車(chē)下設(shè)備和車(chē)內(nèi)裝飾之間的振動(dòng)匹配；通過(guò)動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試，研究關(guān)鍵承載部位的疲勞強(qiáng)度；通過(guò)氣動(dòng)載荷測(cè)試，研究氣流作用下不同振動(dòng)激擾形式對(duì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。

　　三是新材料、新技術(shù)等前瞻性技術(shù)的驗(yàn)證。通過(guò)牽引性能、制動(dòng)性能、運(yùn)行阻力、運(yùn)行控制等試驗(yàn)項(xiàng)目，完成自主牽引系統(tǒng)、風(fēng)阻制動(dòng)裝置、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)等新技術(shù)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作；通過(guò)明線和隧道運(yùn)行條件下的氣動(dòng)阻力、氣動(dòng)噪聲、氣動(dòng)升力、交會(huì)壓力波等各項(xiàng)氣動(dòng)性能研究，全面驗(yàn)證試驗(yàn)列車(chē)頭尾不同頭型方案；通過(guò)跟蹤碳纖維、鎂鋁合金、新型納米隔音材料等新材料的發(fā)展和應(yīng)用，分析評(píng)估新材料的應(yīng)用前景。

　　四是綜合舒適度和噪聲研究。通過(guò)開(kāi)展試驗(yàn)列車(chē)在運(yùn)行時(shí)振動(dòng)、噪聲、空氣壓力、溫度、濕度和照度等因素對(duì)乘客舒適度的影響研究，掌握車(chē)內(nèi)、外的噪聲壓強(qiáng)及頻譜特性隨速度提升的變化趨勢(shì)，探索不同運(yùn)行條件下列車(chē)模態(tài)、振動(dòng)與噪聲及乘坐舒適度間的變化規(guī)律，為動(dòng)車(chē)組舒適性設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)，并通過(guò)試驗(yàn)研究建立我國(guó)高速列車(chē)乘坐舒適性的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。

　　5、國(guó)外在試驗(yàn)列車(chē)研制和科學(xué)試驗(yàn)研究方面的情況如何？

　　世界上掌握高速鐵路技術(shù)的國(guó)家在其發(fā)展高速列車(chē)技術(shù)的過(guò)程中都十分重視高速試驗(yàn)列車(chē)的研制，并以此開(kāi)展科學(xué)研究和新技術(shù)驗(yàn)證。1988年德國(guó)研制的ICE/V高速試驗(yàn)列車(chē)最高試驗(yàn)速度達(dá)到406.9km/h。日本自1964年新干線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，陸續(xù)開(kāi)發(fā)了WIN350、STAR21、300X、FASTECH360S等高速試驗(yàn)列車(chē)，其中于1996年研發(fā)的300X高速試驗(yàn)列車(chē)最高試驗(yàn)時(shí)速達(dá)到了443km/h。2007年法國(guó)研發(fā)的V150高速試驗(yàn)列車(chē)創(chuàng)造了574.8km/h的世界最高試驗(yàn)速度。這些國(guó)家依托高速試驗(yàn)列車(chē)圍繞速度、安全及可靠性指標(biāo)開(kāi)展了大量基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的研究工作，所取得的研究成果有效促進(jìn)了高速列車(chē)技術(shù)與裝備的發(fā)展。

　　6、更高速度試驗(yàn)列車(chē)采用了哪些新技術(shù)、新材料？

　　試驗(yàn)列車(chē)采用了大量信息技術(shù)、控制技術(shù)和材料科學(xué)的先進(jìn)成果。在新技術(shù)應(yīng)用方面，試驗(yàn)列車(chē)采用了與飛機(jī)類(lèi)似的“風(fēng)阻制動(dòng)”裝置，該裝置采用計(jì)算機(jī)并網(wǎng)同步控制，可以通過(guò)增加空氣阻力的方法輔助制動(dòng)；在牽引系統(tǒng)中采用了高壓大功率IGBT；在信息技術(shù)應(yīng)用方面，試驗(yàn)列車(chē)采用了實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、數(shù)字廣播技術(shù)和車(chē)地?zé)o線傳輸?shù)刃录夹g(shù)；在新材料應(yīng)用方面，試驗(yàn)列車(chē)在車(chē)體頭罩和車(chē)內(nèi)部分設(shè)備上采用了碳纖維、鎂鋁合金，以及新型的納米隔音材料以提升車(chē)輛降噪隔音的性能。