趙華

摘 要 為提高我國(guó)高速鐵路自主研發(fā)能力，圍繞高速列車系統(tǒng)集成及整車關(guān)鍵零部件，開(kāi)展系統(tǒng)集成、輕量化、氣密性、噪聲、電磁干擾、系統(tǒng)安全與可靠性等方面的研究，為時(shí)速350公里及以上動(dòng)車組的核心技術(shù)掌握奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 高速列車；系統(tǒng)集成；試驗(yàn)工藝

中圖分類號(hào) U2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0172-01

1 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀比較

目前，國(guó)外已有少數(shù)鐵路發(fā)達(dá)國(guó)家基本掌握了時(shí)速300km～350km高速動(dòng)車組的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)。2004年前，在鐵路普通客車方面，我國(guó)鐵路裝備制造企業(yè)已掌握了時(shí)速160km及以下速度等級(jí)鐵路機(jī)車車輛成套技術(shù)；在動(dòng)車組方面，“十五”期間，隨著鐵路電氣化改造進(jìn)度的加快，也適時(shí)地試制出了各種形式的動(dòng)力分散電動(dòng)車組，但性能、速度上，均處于初始階段，未能形成批量生產(chǎn)能力。

2004年10月鐵道部全面組織實(shí)施了時(shí)速200km及以上動(dòng)車組技術(shù)引進(jìn)和國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，以國(guó)內(nèi)鐵路動(dòng)車組制造企業(yè)為核心，以國(guó)內(nèi)鐵路動(dòng)車組核心部件、主要部件和配套零部件制造企業(yè)為支撐，以市場(chǎng)換技術(shù)，從而快速提高我國(guó)軌道裝備的研發(fā)水平和制造能力，并打造了中國(guó)自有的高速鐵路動(dòng)車組品牌；2005年底為鞏固技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新形成的技術(shù)、制造和管理平臺(tái)，鐵道部再次實(shí)施了時(shí)速300km動(dòng)車組項(xiàng)目，全面提升國(guó)內(nèi)企業(yè)持續(xù)研發(fā)與自主創(chuàng)新能力，建立我國(guó)高速動(dòng)車組技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了高速動(dòng)車組自主設(shè)計(jì)和國(guó)內(nèi)制造，并進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)化率。我國(guó)目前已基本掌握了時(shí)速200km～300km動(dòng)車組的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，更高速度等級(jí)動(dòng)車組的自主研發(fā)。

2 技術(shù)應(yīng)用前景分析

動(dòng)車組是集機(jī)械制造、電力電子、信息技術(shù)、材料科學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等多門學(xué)科于一體，具有速度快、效率高、能耗低以及節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)越性能。高速列車包含動(dòng)車組總成、車體、轉(zhuǎn)向架、列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)含量高，價(jià)值比重大，是市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，是決定動(dòng)車組技術(shù)成敗的關(guān)鍵。其中：

動(dòng)車組系統(tǒng)集成技術(shù)：是為了實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車組各系統(tǒng)之間性能相匹配，保證列車的整體性能和可靠性。

轉(zhuǎn)向架技術(shù)：圍繞轉(zhuǎn)向架在高速運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和可靠性，進(jìn)行懸掛參數(shù)的相關(guān)性分析和總體設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

車體輕量化技術(shù)：采用新工藝、新材料，不斷優(yōu)化車體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車體輕量化，同時(shí)進(jìn)行車體強(qiáng)度、剛度、疲勞強(qiáng)度、吸能結(jié)構(gòu)、固有頻率等的匹配研究；新型流線型車頭的設(shè)計(jì)與制造，高速列車空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)研究；車體氣密強(qiáng)度研究。

電磁兼容性和噪聲控制技術(shù)：檢測(cè)并研究高速列車在電磁兼容性、噪聲等性能指標(biāo)，從而保證產(chǎn)品的安全性和可靠性。

電磁兼容性和噪聲控制技術(shù)可不斷提高是產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。產(chǎn)品電磁干擾直接影響高速列車運(yùn)行的安全和性能，同時(shí)對(duì)環(huán)境也將造成污染，噪聲將直接影響乘客的舒適度和車輛的壽命，對(duì)周邊環(huán)境的影響將制約高速動(dòng)車組的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。是系統(tǒng)提高我國(guó)高速列車技術(shù)水平，改善周邊環(huán)境，提高乘坐舒適度，促進(jìn)產(chǎn)品長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

3 系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)

3.1 主要任務(wù)

以整車滾動(dòng)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)為中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制綜合試驗(yàn)臺(tái)，聯(lián)合制動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)、輔助供電試驗(yàn)臺(tái)、空調(diào)配套試驗(yàn)臺(tái)等模擬車輛實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)整車如牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等之間的相互作用，系統(tǒng)的匹配關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)，完成各系統(tǒng)的參數(shù)匹配和優(yōu)化。同時(shí)完成車輛臨界速度的測(cè)試。

3.2 試驗(yàn)內(nèi)容

進(jìn)行整車系統(tǒng)集成及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證；進(jìn)行整車牽引、輔助、列車網(wǎng)絡(luò)、制動(dòng)等系統(tǒng)的研究；進(jìn)行列車控制、監(jiān)測(cè)、診斷等功能的技術(shù)研究；進(jìn)行整車系統(tǒng)集成及關(guān)鍵部件標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)模式的研究；進(jìn)行整車線性穩(wěn)定性研究。

3.3 試驗(yàn)項(xiàng)目

主要包括交流電傳動(dòng)系統(tǒng)、列車輔助供電系統(tǒng)配套試驗(yàn)、制動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)及制動(dòng)控制模式、列車通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)等。

主要設(shè)施配置：整車滾動(dòng)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)、輔助供電系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)、制動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)、整列車網(wǎng)絡(luò)控制綜合試驗(yàn)臺(tái)、空調(diào)配套試驗(yàn)臺(tái)、車端關(guān)系綜合試驗(yàn)臺(tái)、人機(jī)工程試驗(yàn)臺(tái)、靜態(tài)調(diào)試廠房及設(shè)備、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)線、環(huán)線及正線綜合性能試驗(yàn)裝備等。

4 車體及部件氣密性實(shí)驗(yàn)

4.1 主要任務(wù)

主要任務(wù)是圍繞車體結(jié)構(gòu)輕量化開(kāi)展高速列車車體及其零部件的車體氣密性研究和能量吸收研究。

4.2 試驗(yàn)內(nèi)容

整車結(jié)構(gòu)氣密疲勞強(qiáng)度、研究車體材料、焊縫對(duì)氣密疲勞強(qiáng)度的影響。

4.3 試驗(yàn)項(xiàng)目

整車結(jié)構(gòu)氣密疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)、零部件的氣密性試驗(yàn)。

主要設(shè)施配置：車體及部件氣密性試驗(yàn)臺(tái)。

5 振動(dòng)模態(tài)實(shí)驗(yàn)室

5.1 主要任務(wù)

主要任務(wù)是開(kāi)展車體、轉(zhuǎn)向架及整車的振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)，通過(guò)路譜再現(xiàn)等方法，對(duì)轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)與車體模態(tài)響應(yīng)進(jìn)行深入研究，解決列車振動(dòng)、噪音等問(wèn)題。

5.2 試驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)現(xiàn)整車、車體的路譜回放，用以研究整車的振動(dòng)性能、懸掛系統(tǒng)減振效率，研究車體、內(nèi)裝及車下吊掛的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性；研究車上局部結(jié)構(gòu)彈性振動(dòng)特點(diǎn)，為提高乘坐舒適性提供研究工具。

測(cè)定轉(zhuǎn)向架的特性參數(shù)，包括：懸掛系統(tǒng)的剛度、阻尼，轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量特性參數(shù)，柔度系數(shù)、傾覆系數(shù)；驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)強(qiáng)度仿真分析模型；研究不同轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式對(duì)整車振動(dòng)狀態(tài)的影響；噪聲源研究。

5.3 試驗(yàn)項(xiàng)目

整車振動(dòng)模擬試驗(yàn)、噪音試驗(yàn)。

主要設(shè)施配置：整車模擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、噪音試驗(yàn)臺(tái)。

6 可靠性實(shí)驗(yàn)室

6.1 主要任務(wù)

通過(guò)開(kāi)展轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、輪軸、車體及其它與之相關(guān)的核心關(guān)鍵零部件試驗(yàn)研究，從而優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品可靠性。

6.2 試驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)高速動(dòng)車組輪軌關(guān)系進(jìn)行研究，主要包括輪軌接觸區(qū)域的力學(xué)計(jì)算分析；車輪踏面接觸區(qū)域的幾何特性分析；車輪踏面對(duì)行車安全性的影響，及車輪踏面和鋼軌型面的幾何匹配關(guān)系。

對(duì)轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行可靠性研究，主要包括轉(zhuǎn)向架安全通過(guò)曲線模型的建立、非線性運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和運(yùn)行平穩(wěn)性的研究、轉(zhuǎn)向架兩系懸掛參數(shù)的動(dòng)力學(xué)仿真等。

對(duì)研究轉(zhuǎn)向架的參數(shù)進(jìn)行可靠性研究，主要包括轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的性能與零部件性能匹配性研究；轉(zhuǎn)向架零部件損傷與運(yùn)營(yíng)環(huán)境的關(guān)系；關(guān)鍵部件損傷對(duì)轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)整體性能的影響等研究。

對(duì)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性研究，主要包括車軸與車輪的疲勞強(qiáng)度、構(gòu)架的疲勞強(qiáng)度、彈簧的疲勞強(qiáng)度等，同時(shí)實(shí)驗(yàn)研究制造工藝、材料選擇對(duì)其的影響。

鋁合金輕量化車體結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度研究、大型中空薄壁擠壓型材研究、焊接結(jié)構(gòu)變形控制技術(shù)研究、其他關(guān)鍵部件強(qiáng)度分析技術(shù)。

6.3 試驗(yàn)項(xiàng)目

轉(zhuǎn)向架靜強(qiáng)度及疲勞試驗(yàn)、輪軸試驗(yàn)、列車集成結(jié)構(gòu)件振動(dòng)沖擊試驗(yàn)、車體強(qiáng)度試驗(yàn)。

主要設(shè)施配置：轉(zhuǎn)向架靜強(qiáng)度及疲勞試驗(yàn)臺(tái)、輪軸試驗(yàn)臺(tái)、列車集成結(jié)構(gòu)件振動(dòng)沖擊試驗(yàn)臺(tái)、車體強(qiáng)度試驗(yàn)臺(tái)。

7 結(jié)論

針對(duì)高速列車系統(tǒng)集成、車體、可靠性等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，是自主開(kāi)發(fā)200km/h以上等級(jí)自重輕、性能好、滿足不同層次需求和不同運(yùn)用條件的新型客車系列產(chǎn)品；開(kāi)發(fā)滿足既有線提速要求的200km/h等級(jí)擺式列車系列產(chǎn)品，是掌握時(shí)速350km及以上動(dòng)車組核心技術(shù)的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]熊偉.高速列車系統(tǒng)集成國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵研究領(lǐng)域[J].城市軌道交通，2010（2）：73-76.