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每逢假期出游季，乘坐高鐵動(dòng)車成為很多人的出行選擇。從時(shí)速200公里到300公里，再到現(xiàn)在的時(shí)速350公里，中國(guó)高鐵越跑越快，也給人們的出行帶來(lái)更多便利。

據(jù)最新消息，CR450動(dòng)車組樣車計(jì)劃今年年內(nèi)下線，運(yùn)營(yíng)時(shí)速將由350公里提升至400公里。從時(shí)速350公里提升至?xí)r速400公里，意味著什么？有何必要性？又是否具備可行性？

為何要提速？

2017年9月起，復(fù)興號(hào)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組CR400型列車在京滬高鐵上線運(yùn)營(yíng)，以時(shí)速350公里打造了世界高鐵運(yùn)營(yíng)速度的新標(biāo)桿。如今，時(shí)速400公里的CR450動(dòng)車組正在加緊研制。

按照中國(guó)高鐵命名規(guī)則（CR是China Railway的縮寫，即中國(guó)鐵路，而后面的數(shù)字則表示速度等級(jí)），CR450是指實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)速450公里、商業(yè)運(yùn)行時(shí)速400公里的高速動(dòng)車組列車。

從時(shí)速350公里到時(shí)速400公里，高鐵提速具有重要意義。

一方面，這是我國(guó)鐵路技術(shù)能力和水平持續(xù)進(jìn)步的結(jié)果，也使我國(guó)高鐵保持著在世界范圍內(nèi)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

據(jù)國(guó)鐵集團(tuán)科技和信息化部負(fù)責(zé)人介紹，“CR450科技創(chuàng)新工程”是國(guó)家“十四五”規(guī)劃確定的重大科研項(xiàng)目。“CR450科技創(chuàng)新工程”主要包括CR450動(dòng)車組和時(shí)速400公里高鐵線路、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)創(chuàng)新。

即將在年內(nèi)下線的CR450動(dòng)車組，將促進(jìn)我國(guó)高速鐵路動(dòng)車組、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新，填補(bǔ)時(shí)速400公里高鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系空白。CR450科技創(chuàng)新工程取得的相關(guān)科研成果將廣泛運(yùn)用于鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域，進(jìn)一步提升鐵路科技自立自強(qiáng)能力，鞏固擴(kuò)大我國(guó)高鐵技術(shù)世界領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì)。

如今，中國(guó)高鐵已經(jīng)形成全球最大的運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，國(guó)內(nèi)通車?yán)锍坛^4.5萬(wàn)公里，復(fù)興號(hào)通達(dá)31個(gè)省區(qū)市，超過22億人次乘坐復(fù)興號(hào)旅行。

另一方面，這是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，將進(jìn)一步壓縮各區(qū)域間時(shí)空距離，密切城市間聯(lián)系。

從時(shí)速350公里到時(shí)速400公里，提速50公里，這不僅是一個(gè)數(shù)字，更是一種時(shí)空距離的重構(gòu)。

有研究表明，乘坐時(shí)速200公里以上的動(dòng)車組，最佳旅行距離在800公里以內(nèi)；時(shí)速300公里的高鐵，最佳旅行距離在1200公里左右；時(shí)速達(dá)到400公里等級(jí)，最佳旅行距離將延長(zhǎng)到1600公里。

當(dāng)前，中國(guó)現(xiàn)有的高鐵列車時(shí)速已經(jīng)可以達(dá)到350公里，如果未來(lái)時(shí)速提升至400公里，有可能將北京到上海之間的旅行時(shí)間從4個(gè)多小時(shí)縮短至4小時(shí)以內(nèi)。

此外，高鐵提速發(fā)展也促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一列復(fù)興號(hào)動(dòng)車組大概由50多萬(wàn)個(gè)零件組成，涵蓋了機(jī)械、冶金、材料、電力電子、精密儀器等眾多技術(shù)領(lǐng)域。

國(guó)鐵集團(tuán)牽頭組建了涵蓋鐵路行業(yè)內(nèi)外重點(diǎn)企業(yè)、高校和科研單位的鐵路科技創(chuàng)新聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研深度融合。從研發(fā)、制造，到運(yùn)維服務(wù)的全鏈條協(xié)同發(fā)展，已經(jīng)形成260個(gè)獨(dú)立的技術(shù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)動(dòng)車組零部件的核心企業(yè)超過100家、關(guān)聯(lián)企業(yè)2100多家，覆蓋國(guó)內(nèi)20多個(gè)省區(qū)市。

時(shí)速350公里→時(shí)速400公里

可行嗎？

高鐵提速并非簡(jiǎn)單的加速過程，涉及多方面考量。

首先，要跑得快。讓列車跑得快的關(guān)鍵，是讓它的“體力”更強(qiáng)、“體重”更輕。

“體力”方面，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院首席研究員趙紅衛(wèi)表示，要想達(dá)到時(shí)速400公里，要提升功率。CR400的牽引功率是9600千瓦，在CR450上功率達(dá)到了11000千瓦。

CR450牽引系統(tǒng)的永磁電機(jī)，是第一次應(yīng)用在我國(guó)商業(yè)運(yùn)營(yíng)的高鐵列車上。工作狀態(tài)下，它的帶電在兩千伏以上，轉(zhuǎn)數(shù)每秒一百轉(zhuǎn)，功率提高14.5%。

“體重”方面，CR450使用鎂合金、碳纖維等新材料，滿載旅客時(shí)的“體重”從500多噸下降到460多噸。

其次，要停得穩(wěn)。趙紅衛(wèi)認(rèn)為，從時(shí)速350公里到時(shí)速400公里，最關(guān)鍵的技術(shù)，不是能不能跑起來(lái)，而是能不能停得住、停得穩(wěn)、停得準(zhǔn)。

當(dāng)行駛時(shí)速400公里時(shí)，一次緊急停車產(chǎn)生的能量可以在兩分鐘內(nèi)將6.8噸的水從冰點(diǎn)燒到沸點(diǎn)。在如此大的能量推動(dòng)下，列車能不能安全停下呢？

下圖中高速旋轉(zhuǎn)的紅色圓盤正在測(cè)試的就是閘片和制動(dòng)盤的匹配度，看看剎車系統(tǒng)靠不靠譜。這個(gè)燒紅的圓盤正在不停地采集數(shù)據(jù)，列車的智能系統(tǒng)也正精準(zhǔn)計(jì)算出起步、提速、停車的最佳方案。

趙紅衛(wèi)說：“最重要的是制動(dòng)系統(tǒng)，它要能夠停得下來(lái)。我們?cè)陧攲拥募夹g(shù)指標(biāo)要求，制動(dòng)距離要達(dá)到和CR400時(shí)速350公里時(shí)候的制動(dòng)距離保持一致，也同樣是6500米，就要提升整個(gè)列車的制動(dòng)能力。”

最后，要能耗低。提速意味著能耗增加，如何降低能耗？高速列車輕量化是關(guān)鍵。

CR450動(dòng)車組采用了大量碳纖維復(fù)合材料，這種材料相比傳統(tǒng)材料密度更低，擁有輕量化、高強(qiáng)度、耐高溫、抗疲勞等一系列技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)，為高速列車輕量化提供了優(yōu)選方案，有利于車輛減重、提速和降低能耗。

中車四方股份公司高速動(dòng)車組總體高級(jí)主任設(shè)計(jì)師聶穎說，像CR450，設(shè)備艙還有排障器都應(yīng)用了碳纖維材料，比傳統(tǒng)材料能夠降低30%的重量，這樣車身更輕，跑起來(lái)能耗更低。

通過一組數(shù)據(jù)來(lái)看CR450交出的“成績(jī)單”——

根據(jù)已知的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，CR450車體的重量大約10噸，比既有的CR400復(fù)興號(hào)列車減少12%左右；

同時(shí)運(yùn)行阻力、能耗指標(biāo)各降低20%；

制動(dòng)性能和牽引效率分別提升20%和3%，讓列車在制動(dòng)距離、噪聲、能耗指標(biāo)不變的情況下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)時(shí)速提高50公里，達(dá)到時(shí)速400公里。

此外，要想實(shí)現(xiàn)時(shí)速400公里運(yùn)行，不僅對(duì)列車有要求，對(duì)高鐵線路也有要求。目前正在修建中的成渝中線高鐵，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，在部分區(qū)段預(yù)留進(jìn)一步提速條件。

“CR450科技創(chuàng)新工程”自2021年啟動(dòng)以來(lái)，先后完成了17項(xiàng)新技術(shù)部件樣機(jī)研制，搭載CR400綜合檢測(cè)列車開展57項(xiàng)科研試驗(yàn)，創(chuàng)造了動(dòng)車組明線單列時(shí)速453公里、相對(duì)交會(huì)時(shí)速891公里和隧道交會(huì)時(shí)速840公里新紀(jì)錄。

國(guó)鐵集團(tuán)科技和信息化部主任張大勇表示，目前，時(shí)速400公里鐵路基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)創(chuàng)新和更高速度綜合試驗(yàn)段建設(shè)取得重要進(jìn)展。CR450動(dòng)車組已完成頂層指標(biāo)和總體方案制定，進(jìn)入施工設(shè)計(jì)和樣車研制階段，樣車將在年內(nèi)下線，并將開展一系列試驗(yàn)。

高鐵已不僅僅是一項(xiàng)交通工具，更是中國(guó)科技創(chuàng)新能力和綜合國(guó)力的體現(xiàn)?；蛟S，在不久的將來(lái)，時(shí)速400公里高鐵將呼嘯而來(lái)。

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