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輕量化功臣果然是碳纖維!時速600公里磁浮樣車展示中國速度

輕量化功臣果然是碳纖維!時速600公里磁浮樣車展示中國速度

2019-06-04 10:32:50

中國軌道交通又多了一位“明星”——高速磁浮列車。近日,600公里高速磁浮試驗樣車在山東青島正式下線。

 

這是國家重點研發計劃“先進軌道交通”重點專項結出的豐碩成果,標志著我國在高速磁浮技術領域實現重大突破。憑借著長期深厚的技術積累、產學研用緊密結合,3年來,科學家、工程師們在懸浮導向、牽引控制、運控通信等高速磁浮交通系統關鍵技術上取得了系列突破,鞏固了我國在軌道交通領域的技術優勢,將關鍵核心技術牢牢掌握在自己手中。

 

搶先布局,發力高速磁浮產業

 

藍灰相間、造型科幻的車頭,堪稱豪華、比肩飛機的內飾,漆面經過特殊處理的超高速磁懸浮試驗樣車在陽光下熠熠生輝。

 

523日,高速磁浮交通系統關鍵技術階段成果匯報會暨首輛高速磁浮試驗樣車下線儀式在青島舉行,這輛最高時速可達600公里的列車首次向世人揭開了神秘面紗。

 

“未來的5年將是高速磁浮產業發展的關鍵時期,也是全球高速磁浮產業格局初步形成的關鍵5年?!敝袊こ淘焊痹洪L、院士何華武說,“高速磁浮交通已經發展成為全球軌道交通的潮流和方向?!?/span>

 

高速磁浮作為一種新型尖端軌道交通技術,其優勢已被越來越多的國家關注,德國、日本等發達國家沿用不同技術路線發展了多種磁浮交通運輸方案。

 

我國2016年開始部署高速磁浮交通系統研發工作,目的是研制具有自主知識產權、時速600公里的高速磁浮工程化系統,形成我國高速磁浮產業化能力。

 

“高速磁浮將改變人們對交通和距離的認知,實現500公里通勤化、10001500公里同城化、20002500公里走廊化的交通格局?!眹抑攸c研發計劃“先進軌道交通”重點專項總體專家組組長賈利民告訴科技日報記者。

 

突破核心技術,恰在毫厘之間

 

讓滿載旅客的龐然大物懸浮在軌道上,并以600公里/小時的速度飛馳,需要解決多項軌道交通的核心關鍵技術。

 

其中關鍵的一項,就是列車與軌道間距離必須穩定保持在10毫米以內。這對懸浮導向等系統提出了嚴苛的要求。為了解決這個問題,工程師們在列車上安裝了多個傳感器,實時向控制系統“匯報”車身與軌道的距離,而后通過調整電流強弱將間距控制在設定范圍內。

 

“這就要求我們必須確保磁鐵—懸浮架—車體間有效運動解耦,利用車軌耦合、懸掛優化、懸浮導向系統協同等辦法,解決包括自激振動在內的一系列問題?!备咚俅鸥≌n題負責人、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁告訴科技日報記者。

 

由于列車以超高速向前行進,車輛與軌道的位置時刻發生變化。因此,所安裝的傳感器必須非常“聰明”,在最短的時間內做出反饋?!拔覀兺ㄟ^優化磁鐵能力、響應帶寬和控制算法、引入電流負反饋等辦法,將響應時間從0.824秒減至0.01秒?!倍∪f。

 

從參數、技術指標上看,這輛試驗車在高精度懸浮導向、測速定位裝置及控制系統方面都達到了國際領先水平,取得了階段性的成果。

 

超高速帶來的挑戰還有許多,風阻就是其中一項。當時速達到600公里,氣動阻力占據90%以上。為了解決超高速工況下氣動阻力、強度、剛度等系列難題,中車四方專門開發出輕質高強度的新一代車體。新一代車體使用了碳纖維密封材料,較鋁合金減重30%;專門研發的3D編織懸浮架等部件,提高了部件的疲勞強度和阻尼特性。

 

就碳纖維復合材料自身而言,與傳統的輕量材料相比,它具備密度小,強度高,模量高,適合用作軌道交通的輕量化、環保材料。它亦兼具優異的耐疲勞、耐候、耐腐蝕性能,減少了維護量,因此能夠降低列車全壽命周期成本,同時車身變輕也減少了對線路的損害。

  

加工技術上,新車體采用了激光復合焊接技術,精度比弧焊提高3倍,誤差僅僅有±1毫米?!鞍惭b內部組件時,幾乎都是一次成功,以前是不敢想象的?!倍∪f,“這為后期生產、維護提供了巨大便利?!?/span>

 

正是這毫厘之間的突破,展示了中國制造的真正實力。

 

“聯合艦隊”協同作戰,打造中國式技術創新體系

 

高速磁浮交通系統由中國中車股份有限公司組織、中車青島四方機車車輛股份有限公司實施,聚集了國內高鐵、磁浮領域優勢資源,先后共有30余家企業、高校、科研院所組成“聯合艦隊”展開技術攻關。在協同作戰中,參與單位配合默契,產、學、研、用聯系緊密,取得了階段性成果。

 

“這個項目由產業龍頭企業牽頭,配置優勢產業和創新資源,集聚了優勢機構,充分利用了過去積累的資源和技術?!辟Z利民說。雖然項目啟動僅3年,但背后卻凝聚著我國多年來在軌道交通領域的智慧、經驗與技術。

 

丁叁叁也表示,在技術攻關過程中,借鑒了高鐵科學嚴謹的研發流程,高速磁浮和高速輪軌的長期積累,系統優化科學研發流程,組建跨行業、跨專業、跨單位的聯合研發團隊,分工協作,協同創新。

 

依托中國式技術創新體系,研究團隊攻克了牽引運控、懸浮導向、車地通信、超高強度車身等一系列核心技術。“我們可以驕傲地說,中國的高速磁浮已經從研發階段發展到工程化、產業化階段,中國的高速磁浮產業正呈現出蓬勃的生機,將成為全球高速磁浮產業和市場開拓的一支不可或缺的力量?!焙稳A武如是說。

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