法國(guo)(guo)高速(su)(su)列車(che)2007年4月(yue)3日(ri)在行駛(shi)試驗(yan)中達到574.8公(gong)里(li)(li)的時速(su)(su),打破(po)了1990年由法國(guo)(guo)高速(su)(su)列車(che)創下的時速(su)(su)515.3公(gong)里(li)(li)的有軌鐵路(lu)行駛(shi)世界紀(ji)錄。此次破(po)紀(ji)錄的試驗(yan)列車(che)被命(ming)名為“V150”,意思是(shi)實現行駛(shi)速(su)(su)度(du)超(chao)每秒150米,即時速(su)(su)540公(gong)里(li)(li)的目(mu)標(biao)。
“V150”列(lie)車(che)于當地時間3日13時在剛剛竣工的巴黎-斯特拉斯堡東線鐵路(lu)264公里處啟(qi)動。啟(qi)動10分鐘后
,列(lie)車(che)首先達到時速(su)515.4公里,打破了(le)法國(guo)高速(su)列(lie)車(che)保持了(le)17年(nian)的世界紀錄。在(zai)行駛7
3公里后,列車(che)(che)時速達到(dao)574.8公里。記(ji)者在(zai)(zai)“V150”列車(che)(che)上體(ti)驗(yan)到(dao),列車(che)(che)在(zai)(zai)時速超過50
0公里時,車體(ti)非(fei)常平穩,且(qie)噪音沒有明顯增加。法國當地時間3日下午1點(dian)(北京時間3日晚7點(dian)),法國阿爾斯(si)通公司制造的(de)(de)V150型高速電氣機車(TGV)在巴(ba)黎東(dong)南部的(de)(de)一(yi)段經(jing)特殊加固的(de)(de)鐵路(lu)線上,達到了時速574.8公里,創下新的(de)(de)有軌鐵路(lu)行駛速度世界紀錄(lu)。
在測試中(zhong),列車(che)經過14分鐘的不斷加速,達到了(le)574.8公里的時(shi)速,打破了(le)17年前同樣由TGV機(ji)車(che)創造(zao)的515.3公里/小時(shi)的紀錄。隨后,法(fa)國國營(ying)鐵路(lu)公司(si)、法(fa)國鐵路(lu)網(wang)、法(fa)國阿爾(er)斯通運輸公司(si),聯合召開了(le)一次新聞發布會(hui),宣布創造(zao)了(le)這一最(zui)高時(shi)速的消息。
據悉,該(gai)列車分(fen)上下兩層,中央電視臺(tai)一名記者應(ying)邀(yao)在上層乘坐。記者表示,當(dang)時(shi)速(su)在200公(gong)里時(shi)列車非常平穩(wen),“基本沒什(shen)么感(gan)覺”,達到350公(gong)里的時(shi)候(hou),就明顯(xian)有“飛機起飛時(shi)的重力加速(su)度”的感(gan)覺,到400多公(gong)里時(shi)則感(gan)覺耳膜(mo)發脹。
不過(guo),由于視野(ye)非常寬闊,在這樣高速行駛(shi)的列車(che)里卻并(bing)不感眩暈(yun)。
據了解,列(lie)車V150名(ming)字中(zhong)的“V”代表英文“very high speed”(超(chao)高(gao)速(su)),“150”來源于本(ben)次(ci)創(chuang)紀錄的目(mu)標———150米/秒,相當(dang)于540公(gong)里/小時(shi)。然而(er),這次(ci)測(ce)試的最高(gao)時(shi)速(su)已經遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)了既定目(mu)標。在創(chuang)紀錄之后,阿爾斯通(tong)的技術人員介紹,此次(ci)測(ce)試不僅(jin)是(shi)為了“創(chuang)造紀錄”,而(er)是(shi)為研制(zhi)新一代高(gao)速(su)列(lie)車做全面的技術準備。
TGV是法(fa)語“超(chao)(chao)高(gao)速(su)列(lie)車(che)”的(de)(de)(de)(de)縮寫。作為享譽世(shi)界的(de)(de)(de)(de)法(fa)國鐵(tie)(tie)路(lu)交通(tong)系(xi)統(tong),超(chao)(chao)高(gao)速(su)列(lie)車(che)一(yi)(yi)直(zhi)(zhi)保持技(ji)術(shu)(shu)領(ling)先優勢。1972年,超(chao)(chao)高(gao)速(su)列(lie)車(che)創造了當時(shi)318公里的(de)(de)(de)(de)最(zui)高(gao)時(shi)速(su)。此后,超(chao)(chao)高(gao)速(su)列(lie)車(che)就一(yi)(yi)直(zhi)(zhi)占據著高(gao)速(su)輪軌的(de)(de)(de)(de)速(su)度桂冠(guan)。1990年,超(chao)(chao)高(gao)速(su)列(lie)車(che)創下515.3公里的(de)(de)(de)(de)最(zui)高(gao)時(shi)速(su)。除法(fa)國的(de)(de)(de)(de)TGV技(ji)術(shu)(shu),高(gao)速(su)鐵(tie)(tie)路(lu)技(ji)術(shu)(shu)比(bi)較成熟的(de)(de)(de)(de),還(huan)有德國的(de)(de)(de)(de)ICE技(ji)術(shu)(shu)和(he)日本的(de)(de)(de)(de)新干線技(ji)術(shu)(shu)。
574.8km/h世界(jie)高速列車速度新(xin)記(ji)錄(lu)的(de)啟示
鐵(tie)道科(ke)學研(yan)究(jiu)院 錢立新研(yan)究(jiu)員
摘要 分析法國創造574.8km/h高(gao)速(su)列車(che)(che)最高(gao)試驗(yan)速(su)度記(ji)錄的(de)技(ji)術手段。闡述(shu)先(xian)進的(de)技(ji)術標(biao)準體系是法國高(gao)速(su)領域不斷創新(xin)的(de)技(ji)術支撐。展望(wang)世界(jie)高(gao)速(su)列車(che)(che)技(ji)術的(de)發展方向(xiang)。
一、法國V-150試驗型高(gao)速列(lie)車2007年4月3日(ri)創造574.8km/h新記錄(lu)
高(gao)(gao)速鐵(tie)(tie)路(lu)是世界鐵(tie)(tie)路(lu)發展(zhan)的(de)亮點(dian),是鐵(tie)(tie)路(lu)現(xian)(xian)代高(gao)(gao)新技(ji)術(shu)(shu)的(de)綜合(he)集(ji)成(cheng)。而(er)高(gao)(gao)速列車是高(gao)(gao)速鐵(tie)(tie)路(lu)的(de)技(ji)術(shu)(shu)核心,是機(ji)(ji)車車輛現(xian)(xian)代化的(de)具體(ti)載體(ti),是機(ji)(ji)械(xie)、電子、材(cai)料、計算(suan)機(ji)(ji)、控制(zhi)等現(xian)(xian)代技(ji)術(shu)(shu)綜合(he)集(ji)成(cheng)的(de)集(ji)中體(ti)現(xian)(xian)。
一般來說速(su)度(du)(du)(du)代(dai)表了(le)高(gao)(gao)速(su)列車的(de)綜合技術水平。2007年4月3日(ri)法國最新(xin)型的(de)AGV V-150試(shi)驗型高(gao)(gao)速(su)列車在巴黎~斯特拉斯堡高(gao)(gao)速(su)線上(shang)創(chuang)造了(le)地(di)面交通運輸系(xi)統試(shi)驗速(su)度(du)(du)(du)的(de)世界(jie)最高(gao)(gao)記錄——574.8km/h,不僅打破(po)了(le)1990年5月18日(ri)法國自(zi)己創(chuang)造的(de)輪(lun)軌系(xi)TGV-A型高(gao)(gao)速(su)列車的(de)最高(gao)(gao)試(shi)驗速(su)度(du)(du)(du)515.3km/h的(de)記錄,而且已經超過(guo)了(le)日(ri)本超導磁懸浮列車于1999年4月14日(ri)創(chuang)造的(de)552km/h最高(gao)(gao)試(shi)驗速(su)度(du)(du)(du)記錄。
2007年4月3日破記錄(lu)的法國(guo)試驗(yan)(yan)列(lie)(lie)車(che)V-150型(圖1,圖2)試驗(yan)(yan)列(lie)(lie)車(che)由5輛動(dong)車(che)(兩輛頭車(che)、三輛雙層中間(jian)車(che))編(bian)組而成(cheng),全長106m,重268t,該試驗(yan)(yan)列(lie)(lie)車(che)采(cai)用了(le)法國(guo)阿爾(er)斯通公司最(zui)新研發的運行速(su)度達360km/h的AGV高速(su)列(lie)(lie)車(che)一系(xi)列(lie)(lie)高新技術,并將車(che)輪直(zhi)徑從920mm增加到1092mm,牽引力(li)也增加了(le)一倍,牽引功率達19600kW。列(lie)(lie)車(che)起動(dong)后行駛了(le)73km路程,速(su)度就(jiu)達到574.8km/h。
二、法國第4代高速列車(che)AGV型的創新特征(zheng)
AGV高(gao)(gao)(gao)速(su)列(lie)車(che)(che)是法國(guo)第4代高(gao)(gao)(gao)速(su)列(lie)車(che)(che)(圖3),設計時速(su)360km/h,2008年將在(zai)法國(guo)巴(ba)黎~斯特(te)(te)拉(la)(la)斯堡高(gao)(gao)(gao)速(su)新線上正式投入運營,這將使從巴(ba)黎到(dao)斯特(te)(te)拉(la)(la)斯堡只(zhi)需2h20min,巴(ba)黎到(dao)盧森堡只(zhi)需2h15min。AGV高(gao)(gao)(gao)速(su)列(lie)車(che)(che)每三輛(liang)(liang)車(che)(che)組成(cheng)一個不可分離的(de)牽(qian)引單(dan)元,設計的(de)編(bian)組方案有6輛(liang)(liang),9輛(liang)(liang),12輛(liang)(liang)等(deng)多種,以列(lie)車(che)(che)編(bian)組9輛(liang)(liang)為(wei)例(li),全長175m,定(ding)員359人,共有14根動(dong)軸,8根非(fei)動(dong)軸,頭(tou)車(che)(che)的(de)兩端為(wei)非(fei)動(dong)力轉向(xiang)架,一等(deng)車(che)(che)座席間距(ju)為(wei)1649mm,二等(deng)車(che)(che)座席間距(ju)為(wei)968mm。AGV高(gao)(gao)(gao)速(su)列(lie)車(che)(che)的(de)技術特(te)(te)點為(wei):
1.軸重(zhong)小于16.5t,中間車輛采用鉸(jiao)接式帶動力的轉(zhuan)向架(jia)和鉸(jiao)接式拖車轉(zhuan)向架(jia)兩種。
2.動軸(zhou)每(mei)軸(zhou)牽(qian)(qian)引功(gong)率為600kW(牽(qian)(qian)引電(dian)機(ji)額定功(gong)率為660kW),每(mei)臺異步牽(qian)(qian)引電(dian)機(ji)重(zhong)量為750kg,采用IGBT變流裝置。
3.由于采用帶動力的鉸接式轉向架(jia),牽引電機無法用強迫風冷,研制了(le)帶內置風扇的自(zi)冷卻系統。
4.非動力(li)轉(zhuan)向(xiang)架采用渦(wo)流(liu)制(zhi)(zhi)動方式(shi),在(zai)(zai)350km/h~200km/h的制(zhi)(zhi)動過程中,每臺轉(zhuan)向(xiang)架的渦(wo)流(liu)制(zhi)(zhi)動力(li)為20kN,在(zai)(zai)列車運行3min間隔時分情況(kuang)下,軌(gui)道發熱(re)及磁引力(li)產(chan)生(sheng)的垂向(xiang)力(li)問題得到解(jie)決(jue)。
5.增加二系主(zhu)動橫向(xiang)懸掛系統。
6.與各種供電制(zhi)式均(jun)能匹配(pei),將電磁干擾(rao)降低到最低限度。
7.提高車(che)廂(xiang)內的(de)隔音(yin)性能,提高舒適(shi)度。
8.采用貫通(tong)式地板。
9.采用傾擺車體技術。
三、先進的技術(shu)標準(zhun)體系是法(fa)國高(gao)速列車(che)不(bu)斷(duan)創新強(qiang)有力的技術(shu)支(zhi)撐
法國在高速(su)列(lie)車(che)的研制開發過(guo)程中(zhong),特(te)別重(zhong)視(shi)建(jian)立自己的一(yi)套(tao)完(wan)整的先進的技(ji)術標(biao)準(zhun)體系(xi)。而這(zhe)套(tao)技(ji)術標(biao)準(zhun)體系(xi)以國家與(yu)企業(ye)聯(lian)盟(meng)的形式出現。在從第(di)一(yi)代(dai)(dai)(dai)高速(su)列(lie)車(che)TGV-PSE到第(di)二代(dai)(dai)(dai)TGV-A,第(di)三代(dai)(dai)(dai) TGV-2N,第(di)四(si)代(dai)(dai)(dai)AGV。隨著技(ji)術的發展而不斷修改與(yu)驗(yan)證,得到深化,對(dui)市場保護起到重(zhong)要作(zuo)用。其特(te)點是:配套(tao)性強,每項標(biao)準(zhun)均有(you)驗(yan)證和實驗(yan)的依據(ju),對(dui)實驗(yan)方法有(you)詳細的規定,判定質量(liang)的合(he)格有(you)全面完(wan)整的條款,重(zhong)視(shi)產品可靠性考核。
對(dui)于(yu)阿爾斯通公司這樣的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)型跨國企(qi)業集(ji)團,特別(bie)注重對(dui)標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)研究和(he)專利(li)的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)。采用(yong)聯合(he)開發研究標(biao)準(zhun)(zhun),在標(biao)準(zhun)(zhun)輸出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)同時形成(cheng)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)專利(li),在聯合(he)體內(nei)達成(cheng)專利(li)互換(huan)和(he)共(gong)享的(de)(de)(de)(de)(de)協定(ding)。企(qi)業集(ji)團制定(ding)企(qi)業標(biao)準(zhun)(zhun)投入了大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)人力物力,標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)技術含量(liang)相(xiang)對(dui)較高,并積極(ji)參與國家、行業的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)(guan)鍵(jian)技術標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)制定(ding),采用(yong)“技術專利(li)化(hua)—專利(li)標(biao)準(zhun)(zhun)化(hua)—標(biao)準(zhun)(zhun)許可(ke)化(hua)”的(de)(de)(de)(de)(de)戰略思想(xiang),形成(cheng)了關(guan)(guan)鍵(jian)技術標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)壟(long)斷。法(fa)國是歐(ou)盟(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)員國,如果在執行歐(ou)盟(meng)有關(guan)(guan)涉及到進(jin)口商(shang)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全和(he)技術標(biao)準(zhun)(zhun)時,則是先將歐(ou)盟(meng)有關(guan)(guan)指導性規定(ding)轉換(huan)成(cheng)本國法(fa)規后再執行,徹底保(bao)護(hu)本國的(de)(de)(de)(de)(de)市場和(he)利(li)益。
四、世界(jie)高速列車技術發展(zhan)展(zhan)望
法國AGV V-150試驗型(xing)列車于2007年(nian)4月3日創造了(le)574.8km/h地面(mian)(mian)運(yun)輸(shu)系(xi)統的(de)(de)最新世界記(ji)錄,表(biao)明(ming)了(le)輪軌系(xi)高(gao)速(su)(su)列車在技(ji)術、經濟、安全(quan)各方面(mian)(mian)性(xing)能指標已達(da)到新的(de)(de)高(gao)度與水(shui)平(ping)。展(zhan)望世界高(gao)速(su)(su)列車的(de)(de)發展(zhan)前景是(shi)一片光(guang)明(ming)。
1.世界(jie)各國近期建成或(huo)正(zheng)在新建的高(gao)速鐵路(lu)的速度目標值基本上都定位在350km/h或(huo)以(yi)上。
2.350km/h等(deng)級(ji)高(gao)速列(lie)車(che)更多的(de)是采(cai)用動(dong)力(li)分散(san)形式,因(yin)為其(qi)在牽引、制動(dong)粘著的(de)利用方面(mian)具有較(jiao)大的(de)優勢,但這也(ye)不是絕對的(de)。西班牙(ya)自(zi)主(zhu)創新研制的(de)Talgo-350型(xing)高(gao)速列(lie)車(che)卻獨(du)樹一幟。由于其(qi)采(cai)用了獨(du)特的(de)Talgo單(dan)軸可旋轉車(che)輪(lun)鉸接(jie)式轉向架(走行(xing)部),運行(xing)阻力(li)有明顯的(de)降低,自(zi)重與其(qi)他同長度高(gao)速列(lie)車(che)相比也(ye)減輕(qing)了100t,使(shi)動(dong)力(li)集(ji)中(zhong)式的(de)Talgo350高(gao)速列(lie)車(che)也(ye)取(qu)得了成功。
3.350km/h等(deng)級高(gao)速列車牽(qian)(qian)引(yin)(yin)傳動技術(shu)向功(gong)率大、體積小、重量輕、高(gao)可靠性、低成(cheng)本方向發(fa)展(zhan)。隨著大功(gong)率、高(gao)頻率、模塊化、智能化的(de)新型(xing)電(dian)力電(dian)子器(qi)件不斷發(fa)展(zhan),IPM、IGBT、IGCT等(deng)模塊組(zu)成(cheng)的(de)變流機(ji)組(zu)已(yi)經能控制1000kW以(yi)上的(de)交流牽(qian)(qian)引(yin)(yin)電(dian)機(ji)正(zheng)常運轉,自冷卻的(de)同步永磁交流牽(qian)(qian)引(yin)(yin)電(dian)機(ji)也(ye)已(yi)開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong),正(zheng)在試驗考核,空冷主(zhu)變壓器(qi)也(ye)得到應用。
4.350km/h等級(ji)高(gao)速列車進行(xing)(xing)了轉向(xiang)架(jia)動力學性能的(de)(de)優(you)化設計,改(gai)進一系,二系懸(xuan)掛系統結構參(can)數,不(bu)論是(shi)2軸無搖枕轉向(xiang)架(jia)還是(shi)鉸接式(shi)轉向(xiang)架(jia),甚至單軸鉸接式(shi)轉向(xiang)架(jia),采用(yong)了有(you)源(yuan)(主動控制(zhi))或(huo)半(ban)有(you)源(yuan)(半(ban)主動控制(zhi))懸(xuan)掛裝置,空壓、液壓、電磁作動器都得到應用(yong),有(you)效地解決了橫向(xiang)振(zhen)動問題,靈活適(shi)應了隨機多(duo)變的(de)(de)線路(lu)狀態,在高(gao)速運(yun)行(xing)(xing)條件下提高(gao)了旅客乘座(zuo)的(de)(de)舒適(shi)性。
5.復(fu)合制(zhi)動(dong)(dong)系(xi)統(tong)更進一步(bu)強(qiang)化,關鍵是強(qiang)化安全(quan)制(zhi)動(dong)(dong)手段(duan)。四種強(qiang)化安全(quan)制(zhi)動(dong)(dong)的(de)方法(fa),其一是開發新(xin)材料與新(xin)結構的(de)制(zhi)動(dong)(dong)盤與閘片,提高耐(nai)熱裂性(xing)能和(he)耐(nai)熱衰退性(xing),其二是增(zeng)加(jia)安全(quan)電(dian)阻(zu)(zu)制(zhi)動(dong)(dong)新(xin)方式。一旦受流失(shi)效(xiao)時(shi)(shi)采用(yong)蓄電(dian)池的(de)電(dian)能通過逆變器為牽引電(dian)機勵(li)磁,使(shi)制(zhi)動(dong)(dong)能量在電(dian)阻(zu)(zu)帶上(shang)消(xiao)耗,是一種可靠的(de)安全(quan)制(zhi)動(dong)(dong)方式。其三是增(zeng)加(jia)空(kong)氣阻(zu)(zu)力(li)制(zhi)動(dong)(dong)新(xin)方式,在緊急制(zhi)動(dong)(dong)時(shi)(shi),利用(yong)從(cong)車頂上(shang)彈出的(de)“阻(zu)(zu)力(li)扳(ban)”使(shi)高速(su)列車有效(xiao)地減速(su)。其四是采用(yong)噴射(she)陶瓷粒子增(zeng)加(jia)緊急制(zhi)動(dong)(dong)時(shi)(shi)的(de)粘著。
6.增加(jia)車(che)體(ti)氣(qi)密性,降低列車(che)噪音(yin)(yin)是350km/h等級高(gao)(gao)速列車(che)關(guan)鍵性的技術(shu)措(cuo)施(shi)。增加(jia)車(che)體(ti)氣(qi)密性主(zhu)要采(cai)用(yong)車(che)體(ti)大(da)斷面(mian)擠(ji)壓鋁合金(jin)型材(cai)連續焊接工藝,車(che)窗高(gao)(gao)性能密封材(cai)料(liao),塞拉(la)車(che)門的氣(qi)壓密封及鎖緊機(ji)構、排(pai)水水封裝置的氣(qi)密性能,高(gao)(gao)壓鼓風機(ji)連續供(gong)排(pai)氣(qi)性能等新(xin)技術(shu)。降低列車(che)噪音(yin)(yin)是采(cai)用(yong)各項高(gao)(gao)新(xin)技術(shu)綜合集成,包括低噪音(yin)(yin)新(xin)結(jie)構受電弓及隔聲扳,車(che)體(ti)側墻裙(qun)板(ban)及地板(ban)安裝新(xin)型吸(xi)聲材(cai)料(liao),車(che)廂間(jian)采(cai)用(yong)疊層式金(jin)屬(shu)檔罩,列車(che)頭形(xing)采(cai)用(yong)高(gao)(gao)長(chang)細比的優(you)化流(liu)線型以抑制隧道微壓力波,減少車(che)廂橫截(jie)面(mian)尺寸,采(cai)用(yong)浮(fu)動地扳結(jie)構,采(cai)用(yong)低噪聲牽引電機(ji)等措(cuo)施(shi)。
7.采(cai)用先進的列(lie)(lie)(lie)車自動控制(zhi)系統(tong)及(ji)故障監測系統(tong),對于歐(ou)洲的350km/h高速列(lie)(lie)(lie)車普遍都安(an)裝了(le)歐(ou)洲列(lie)(lie)(lie)車自動控制(zhi)系統(tong)ETCS2級裝置及(ji)GSM-R無(wu)線通訊系統(tong)。日本及(ji)韓(han)國的350km/h等(deng)級高速列(lie)(lie)(lie)車也同樣采(cai)用先進的數字式ATC列(lie)(lie)(lie)車自動控制(zhi)系統(tong)及(ji)GSM-R無(wu)線通訊系統(tong)。
8.傾擺式(shi)車(che)體技術(shu)將在(zai)350km/h等級高速列(lie)車(che)上(shang)得到普(pu)遍的應用。一方面(mian),已建成的高速線曲線半(ban)徑不夠大的區段(如(ru)日本新干(gan)線有半(ban)徑2500m的曲線)采用傾擺式(shi)車(che)體技術(shu)可(ke)以將速度提(ti)高到330~350km/h。另一方面(mian),當高速列(lie)車(che)下既(ji)有線運(yun)營時(shi),在(zai)小曲線半(ban)徑區段可(ke)以顯著地提(ti)高運(yun)行速度,發揮高速列(lie)車(che)的潛力。傾擺式(shi)車(che)體技術(shu)已越來(lai)越受到各國(guo)高速鐵路(lu)設計者和(he)運(yun)營者的青(qing)睞。
世界上最高(gao)速(su)的(de)鐵路列(lie)車(che):法國TGV3"V150"列(lie)車(che)2007年4月(yue)3日在行駛(shi)試驗(yan)中達到(dao)574.8公(gong)里的(de)時速(su),打破了1990年由法國高(gao)速(su)列(lie)車(che)創下(xia)的(de)時速(su)515.3公(gong)里的(de)有軌鐵路行駛(shi)世界紀錄。(吉(ji)尼斯世界紀錄)