法國高速(su)列車2007年4月3日在(zai)行(xing)駛試(shi)驗中達(da)到574.8公里的時(shi)速(su),打破了(le)1990年由法國高速(su)列車創下的時(shi)速(su)515.3公里的有軌鐵路行(xing)駛世界紀(ji)錄(lu)(lu)。此次破紀(ji)錄(lu)(lu)的試(shi)驗列車被命名為“V150”,意思是實現行(xing)駛速(su)度超每秒150米,即時(shi)速(su)540公里的目標。
“V150”列(lie)車于(yu)當地時間(jian)3日13時在剛剛竣工的巴黎-斯(si)特拉斯(si)堡(bao)東線(xian)鐵路(lu)264公(gong)里處啟動。啟動10分(fen)鐘后
,列車(che)首先達到時速(su)515.4公(gong)里,打破(po)了法國高速(su)列車(che)保持了17年的世界(jie)紀錄。在行駛7
3公里后,列(lie)車(che)時速(su)達到574.8公里。記(ji)者在“V150”列(lie)車(che)上體驗到,列(lie)車(che)在時速(su)超過50
0公(gong)里時,車(che)體非(fei)常(chang)平穩,且噪音(yin)沒有明顯(xian)增加(jia)。法(fa)國(guo)(guo)當(dang)地時間3日下午1點(北(bei)京(jing)時間3日晚(wan)7點),法(fa)國(guo)(guo)阿爾斯通公(gong)司制造的V150型高速(su)電氣機車(che)(TGV)在巴黎東南部的一(yi)段(duan)經特殊加(jia)固的鐵路線(xian)上,達到了時速(su)574.8公(gong)里,創下新的有軌鐵路行駛速(su)度世界紀錄。
在測試中,列車(che)(che)經過14分鐘的不斷(duan)加速(su),達到了574.8公里的時(shi)速(su),打破了17年前同樣由TGV機(ji)車(che)(che)創(chuang)造的515.3公里/小時(shi)的紀錄。隨后,法國(guo)(guo)國(guo)(guo)營鐵路公司(si)、法國(guo)(guo)鐵路網(wang)、法國(guo)(guo)阿爾斯通運輸公司(si),聯(lian)合召(zhao)開了一(yi)次新(xin)聞發布會,宣(xuan)布創(chuang)造了這一(yi)最高(gao)時(shi)速(su)的消息。
據悉,該列車分上下兩層,中央電視臺一名記者(zhe)應邀(yao)在(zai)上層乘(cheng)坐。記者(zhe)表示,當時(shi)(shi)速在(zai)200公(gong)(gong)(gong)里時(shi)(shi)列車非常平穩(wen),“基(ji)本沒(mei)什么感(gan)覺(jue)(jue)”,達到350公(gong)(gong)(gong)里的時(shi)(shi)候(hou),就明顯有“飛機起(qi)飛時(shi)(shi)的重(zhong)力加速度(du)”的感(gan)覺(jue)(jue),到400多(duo)公(gong)(gong)(gong)里時(shi)(shi)則(ze)感(gan)覺(jue)(jue)耳膜發脹。
不(bu)過,由(you)于(yu)視野非常(chang)寬闊,在(zai)這(zhe)樣高速行(xing)駛的列車里卻并(bing)不(bu)感(gan)眩暈。
據了解,列車V150名字中的“V”代表英文“very high speed”(超高速),“150”來源(yuan)于(yu)本(ben)次創(chuang)紀(ji)錄的目標(biao)———150米/秒(miao),相當(dang)于(yu)540公里(li)/小時。然(ran)而(er),這次測(ce)試(shi)的最高時速已經遠遠超過(guo)了既定目標(biao)。在創(chuang)紀(ji)錄之后(hou),阿(a)爾斯通的技術人員介(jie)紹,此次測(ce)試(shi)不僅是為(wei)了“創(chuang)造紀(ji)錄”,而(er)是為(wei)研制新(xin)一代高速列車做全面的技術準(zhun)備。
TGV是(shi)法(fa)語“超高(gao)(gao)速列(lie)車”的(de)(de)(de)縮寫(xie)。作為享(xiang)譽世界的(de)(de)(de)法(fa)國鐵路交通系統,超高(gao)(gao)速列(lie)車一直(zhi)(zhi)保(bao)持(chi)技術領先優勢。1972年,超高(gao)(gao)速列(lie)車創造了當時(shi)318公里的(de)(de)(de)最高(gao)(gao)時(shi)速。此后,超高(gao)(gao)速列(lie)車就一直(zhi)(zhi)占據(ju)著高(gao)(gao)速輪軌的(de)(de)(de)速度桂冠(guan)。1990年,超高(gao)(gao)速列(lie)車創下515.3公里的(de)(de)(de)最高(gao)(gao)時(shi)速。除法(fa)國的(de)(de)(de)TGV技術,高(gao)(gao)速鐵路技術比較(jiao)成熟(shu)的(de)(de)(de),還(huan)有德國的(de)(de)(de)ICE技術和日本(ben)的(de)(de)(de)新干線技術。
574.8km/h世界(jie)高(gao)速列(lie)車(che)速度(du)新記錄的(de)啟示
鐵道(dao)科學(xue)研究(jiu)院 錢立新(xin)研究(jiu)員
摘(zhai)要 分析法(fa)國創(chuang)造574.8km/h高速列(lie)車(che)最高試驗(yan)速度記錄(lu)的(de)技(ji)術手段。闡述先進的(de)技(ji)術標(biao)準體系是法(fa)國高速領域不斷(duan)創(chuang)新的(de)技(ji)術支(zhi)撐。展望世界高速列(lie)車(che)技(ji)術的(de)發展方向(xiang)。
一、法國V-150試驗型高速列車2007年4月3日創造574.8km/h新記錄
高速鐵(tie)(tie)路(lu)是世界鐵(tie)(tie)路(lu)發展的亮點,是鐵(tie)(tie)路(lu)現(xian)(xian)代(dai)高新技(ji)術(shu)的綜(zong)合集成。而高速列(lie)車是高速鐵(tie)(tie)路(lu)的技(ji)術(shu)核(he)心,是機車車輛現(xian)(xian)代(dai)化(hua)的具體載體,是機械、電子、材料(liao)、計算機、控制等現(xian)(xian)代(dai)技(ji)術(shu)綜(zong)合集成的集中(zhong)體現(xian)(xian)。
一般來說速度(du)代表了(le)高(gao)(gao)速列(lie)車(che)的(de)綜合技術水(shui)平。2007年(nian)4月(yue)3日(ri)(ri)法國(guo)最(zui)新型的(de)AGV V-150試驗(yan)型高(gao)(gao)速列(lie)車(che)在巴黎~斯(si)特拉斯(si)堡高(gao)(gao)速線上創(chuang)造了(le)地(di)面交通運輸系(xi)統試驗(yan)速度(du)的(de)世界(jie)最(zui)高(gao)(gao)記(ji)錄——574.8km/h,不(bu)僅打破了(le)1990年(nian)5月(yue)18日(ri)(ri)法國(guo)自(zi)己創(chuang)造的(de)輪軌系(xi)TGV-A型高(gao)(gao)速列(lie)車(che)的(de)最(zui)高(gao)(gao)試驗(yan)速度(du)515.3km/h的(de)記(ji)錄,而且已經超過(guo)了(le)日(ri)(ri)本超導磁(ci)懸浮列(lie)車(che)于1999年(nian)4月(yue)14日(ri)(ri)創(chuang)造的(de)552km/h最(zui)高(gao)(gao)試驗(yan)速度(du)記(ji)錄。
2007年4月3日(ri)破記(ji)錄(lu)的法(fa)國(guo)試驗列車(che)V-150型(xing)(圖1,圖2)試驗列車(che)由5輛動車(che)(兩(liang)輛頭車(che)、三輛雙層(ceng)中(zhong)間車(che))編組而成,全長106m,重268t,該試驗列車(che)采(cai)用了法(fa)國(guo)阿爾斯通公司最新(xin)研發的運行(xing)速(su)度(du)達(da)360km/h的AGV高(gao)速(su)列車(che)一(yi)系列高(gao)新(xin)技術,并將車(che)輪直徑從920mm增(zeng)(zeng)加到1092mm,牽(qian)引力也增(zeng)(zeng)加了一(yi)倍(bei),牽(qian)引功(gong)率達(da)19600kW。列車(che)起動后行(xing)駛了73km路程,速(su)度(du)就達(da)到574.8km/h。
二、法(fa)國第4代高速列車AGV型的創新特征
AGV高速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)(che)是法國第4代高速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)(che)(圖3),設計時速(su)(su)360km/h,2008年將(jiang)在法國巴黎~斯(si)特(te)拉斯(si)堡(bao)高速(su)(su)新線上正式投入運營,這將(jiang)使從巴黎到斯(si)特(te)拉斯(si)堡(bao)只需(xu)(xu)2h20min,巴黎到盧森堡(bao)只需(xu)(xu)2h15min。AGV高速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)(che)每三輛車(che)(che)組成一(yi)個不可分離的(de)牽引(yin)單元,設計的(de)編組方案有(you)6輛,9輛,12輛等(deng)多(duo)種,以列(lie)(lie)車(che)(che)編組9輛為例(li),全長(chang)175m,定員359人,共(gong)有(you)14根(gen)動軸,8根(gen)非(fei)動軸,頭車(che)(che)的(de)兩端為非(fei)動力轉向架,一(yi)等(deng)車(che)(che)座席間距為1649mm,二等(deng)車(che)(che)座席間距為968mm。AGV高速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)(che)的(de)技術特(te)點為:
1.軸(zhou)重小(xiao)于16.5t,中間(jian)車輛采用鉸(jiao)接式帶動力的轉向(xiang)架和鉸(jiao)接式拖車轉向(xiang)架兩種。
2.動軸每軸牽引(yin)功(gong)率為(wei)600kW(牽引(yin)電機額(e)定功(gong)率為(wei)660kW),每臺異步牽引(yin)電機重量為(wei)750kg,采用IGBT變(bian)流(liu)裝置。
3.由于采用帶動力的(de)鉸接式轉向架,牽引(yin)電機無法用強迫風(feng)冷(leng),研制了(le)帶內置(zhi)風(feng)扇的(de)自冷(leng)卻(que)系統。
4.非動(dong)力(li)轉向架采用渦(wo)流制(zhi)(zhi)動(dong)方式(shi),在350km/h~200km/h的制(zhi)(zhi)動(dong)過程中,每臺轉向架的渦(wo)流制(zhi)(zhi)動(dong)力(li)為20kN,在列(lie)車(che)運行(xing)3min間(jian)隔時分情況下,軌道(dao)發(fa)熱及磁(ci)引力(li)產生(sheng)的垂向力(li)問(wen)題(ti)得到解決。
5.增(zeng)加二系(xi)主動橫(heng)向懸掛系(xi)統(tong)。
6.與(yu)各種供電(dian)制式均(jun)能匹配,將電(dian)磁干擾(rao)降低到最低限度。
7.提高(gao)(gao)車(che)廂內(nei)的(de)隔(ge)音性能(neng),提高(gao)(gao)舒適度。
8.采(cai)用貫通式地板(ban)。
9.采(cai)用傾擺車體技(ji)術。
三(san)、先(xian)進的技術(shu)標準體系是法國高速列車不斷創新強有力(li)的技術(shu)支撐(cheng)
法國(guo)在(zai)高速(su)列(lie)車(che)的(de)(de)研(yan)制(zhi)開(kai)發過程中,特(te)(te)別重視建立(li)自己的(de)(de)一套完(wan)整的(de)(de)先進的(de)(de)技術標準(zhun)體(ti)系。而這套技術標準(zhun)體(ti)系以國(guo)家與企(qi)業聯盟的(de)(de)形式出(chu)現。在(zai)從第一代高速(su)列(lie)車(che)TGV-PSE到(dao)第二(er)代TGV-A,第三(san)代 TGV-2N,第四代AGV。隨著技術的(de)(de)發展而不斷修(xiu)改與驗(yan)(yan)證,得到(dao)深化,對(dui)市場保(bao)護起到(dao)重要作用。其特(te)(te)點是:配套性強(qiang),每(mei)項標準(zhun)均有(you)驗(yan)(yan)證和實(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)依據,對(dui)實(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法有(you)詳(xiang)細的(de)(de)規定(ding),判定(ding)質量的(de)(de)合格有(you)全面完(wan)整的(de)(de)條款(kuan),重視產品可靠性考核(he)。
對于(yu)阿爾斯(si)通(tong)公司這(zhe)樣的(de)(de)大型跨國(guo)企業(ye)(ye)集團,特別注(zhu)重對標(biao)(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)研(yan)究和(he)專(zhuan)利(li)(li)的(de)(de)保護。采(cai)用聯合開發研(yan)究標(biao)(biao)(biao)準(zhun),在(zai)(zai)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)輸出的(de)(de)同時形(xing)成大量的(de)(de)專(zhuan)利(li)(li),在(zai)(zai)聯合體(ti)內達成專(zhuan)利(li)(li)互(hu)換和(he)共享的(de)(de)協定。企業(ye)(ye)集團制定企業(ye)(ye)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)投入(ru)了大量的(de)(de)人力物力,標(biao)(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)技(ji)術(shu)含量相對較高,并(bing)積極參(can)與國(guo)家、行(xing)業(ye)(ye)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)制定,采(cai)用“技(ji)術(shu)專(zhuan)利(li)(li)化—專(zhuan)利(li)(li)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)化—標(biao)(biao)(biao)準(zhun)許可化”的(de)(de)戰略(lve)思(si)想,形(xing)成了關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)壟斷。法(fa)國(guo)是歐(ou)(ou)盟(meng)的(de)(de)成員國(guo),如(ru)果(guo)在(zai)(zai)執行(xing)歐(ou)(ou)盟(meng)有關(guan)涉及到進口商品的(de)(de)安全(quan)和(he)技(ji)術(shu)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)時,則是先將歐(ou)(ou)盟(meng)有關(guan)指導性規(gui)定轉換成本(ben)國(guo)法(fa)規(gui)后再執行(xing),徹底(di)保護本(ben)國(guo)的(de)(de)市場和(he)利(li)(li)益。
四、世界高速列(lie)車(che)技術發展(zhan)展(zhan)望
法國AGV V-150試驗(yan)型(xing)列(lie)車(che)于2007年4月3日創造(zao)了(le)574.8km/h地面運輸系(xi)(xi)統的最新世(shi)界記錄(lu),表(biao)明了(le)輪軌(gui)系(xi)(xi)高速(su)列(lie)車(che)在技術(shu)、經(jing)濟、安(an)全各方面性能指標(biao)已達到新的高度與水平(ping)。展望世(shi)界高速(su)列(lie)車(che)的發展前景是一(yi)片(pian)光(guang)明。
1.世(shi)界(jie)各(ge)國近期(qi)建成(cheng)或正(zheng)在新建的高速(su)鐵路的速(su)度目標值基(ji)本上(shang)都定位在350km/h或以上(shang)。
2.350km/h等(deng)級高(gao)(gao)速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)更多的(de)是(shi)采用動(dong)(dong)力分散形式(shi),因為其在牽引、制動(dong)(dong)粘著的(de)利(li)用方面具有(you)(you)較大的(de)優(you)勢,但這(zhe)也不(bu)是(shi)絕對的(de)。西班(ban)牙自主(zhu)創新研制的(de)Talgo-350型高(gao)(gao)速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)卻獨樹一幟(zhi)。由于其采用了(le)獨特的(de)Talgo單軸可(ke)旋轉車(che)輪(lun)鉸接式(shi)轉向架(走行部),運(yun)行阻力有(you)(you)明顯的(de)降低(di),自重與其他同長度高(gao)(gao)速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)相比(bi)也減(jian)輕了(le)100t,使動(dong)(dong)力集(ji)中式(shi)的(de)Talgo350高(gao)(gao)速(su)(su)列(lie)(lie)車(che)也取得(de)了(le)成(cheng)功。
3.350km/h等(deng)級(ji)高(gao)速列車牽(qian)引(yin)傳動(dong)技(ji)術向功(gong)率大(da)、體積小、重量(liang)輕(qing)、高(gao)可靠(kao)性(xing)、低成本方向發展。隨著大(da)功(gong)率、高(gao)頻(pin)率、模(mo)塊化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)的新型電力電子器(qi)件不斷發展,IPM、IGBT、IGCT等(deng)模(mo)塊組成的變流(liu)機組已經能控制1000kW以上的交流(liu)牽(qian)引(yin)電機正常運轉,自冷(leng)卻的同(tong)步永磁交流(liu)牽(qian)引(yin)電機也已開發成功(gong),正在試驗考核,空冷(leng)主變壓器(qi)也得到應用。
4.350km/h等級高(gao)速列車進行了(le)轉(zhuan)向(xiang)(xiang)架動(dong)力學性能的(de)優(you)化(hua)設(she)計,改進一(yi)系(xi),二系(xi)懸(xuan)掛系(xi)統結構參數,不論是(shi)(shi)2軸無搖枕轉(zhuan)向(xiang)(xiang)架還是(shi)(shi)鉸(jiao)接(jie)式(shi)轉(zhuan)向(xiang)(xiang)架,甚至單(dan)軸鉸(jiao)接(jie)式(shi)轉(zhuan)向(xiang)(xiang)架,采用了(le)有(you)源(主動(dong)控制(zhi))或半(ban)有(you)源(半(ban)主動(dong)控制(zhi))懸(xuan)掛裝置,空壓、液壓、電(dian)磁(ci)作(zuo)動(dong)器都得到應用,有(you)效地解(jie)決(jue)了(le)橫(heng)向(xiang)(xiang)振動(dong)問題,靈活適(shi)應了(le)隨機(ji)多變(bian)的(de)線路狀態,在(zai)高(gao)速運行條件下提高(gao)了(le)旅客乘座的(de)舒適(shi)性。
5.復(fu)合制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)系(xi)統更(geng)進一步強化,關鍵是(shi)強化安全制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)手(shou)段。四(si)(si)種(zhong)強化安全制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)的(de)(de)方法(fa),其(qi)(qi)一是(shi)開發新(xin)材(cai)料與(yu)新(xin)結構的(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)盤與(yu)閘片,提高耐(nai)熱裂性能(neng)和耐(nai)熱衰退(tui)性,其(qi)(qi)二是(shi)增加(jia)(jia)安全電(dian)阻(zu)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)新(xin)方式。一旦受流(liu)失效時(shi)采(cai)用蓄電(dian)池(chi)的(de)(de)電(dian)能(neng)通過逆變器為牽引(yin)電(dian)機勵磁,使(shi)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)能(neng)量在電(dian)阻(zu)帶上消耗,是(shi)一種(zhong)可靠的(de)(de)安全制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)方式。其(qi)(qi)三是(shi)增加(jia)(jia)空氣阻(zu)力(li)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)新(xin)方式,在緊急(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)時(shi),利用從車(che)頂上彈出(chu)的(de)(de)“阻(zu)力(li)扳”使(shi)高速列車(che)有效地(di)減速。其(qi)(qi)四(si)(si)是(shi)采(cai)用噴射陶瓷粒子增加(jia)(jia)緊急(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)時(shi)的(de)(de)粘著(zhu)。
6.增加車體(ti)氣(qi)密性(xing),降低(di)(di)列(lie)車噪(zao)音是350km/h等(deng)級高速列(lie)車關鍵性(xing)的(de)技術措施(shi)。增加車體(ti)氣(qi)密性(xing)主要采(cai)(cai)用(yong)車體(ti)大斷面(mian)擠壓鋁合金(jin)(jin)型材連續(xu)焊接工(gong)藝,車窗高性(xing)能密封(feng)材料,塞拉(la)車門(men)的(de)氣(qi)壓密封(feng)及鎖緊機(ji)構(gou)、排(pai)水水封(feng)裝(zhuang)(zhuang)置的(de)氣(qi)密性(xing)能,高壓鼓風機(ji)連續(xu)供(gong)排(pai)氣(qi)性(xing)能等(deng)新技術。降低(di)(di)列(lie)車噪(zao)音是采(cai)(cai)用(yong)各項(xiang)高新技術綜合集成,包括低(di)(di)噪(zao)音新結構(gou)受電弓及隔聲(sheng)扳,車體(ti)側墻裙板(ban)及地板(ban)安裝(zhuang)(zhuang)新型吸聲(sheng)材料,車廂(xiang)間采(cai)(cai)用(yong)疊層(ceng)式金(jin)(jin)屬檔罩,列(lie)車頭形采(cai)(cai)用(yong)高長細比(bi)的(de)優化流線型以抑制隧(sui)道微壓力波,減少車廂(xiang)橫截面(mian)尺寸,采(cai)(cai)用(yong)浮動地扳結構(gou),采(cai)(cai)用(yong)低(di)(di)噪(zao)聲(sheng)牽引電機(ji)等(deng)措施(shi)。
7.采(cai)用先進的(de)(de)(de)列(lie)車自動(dong)控制(zhi)系(xi)統(tong)及(ji)故障監測(ce)系(xi)統(tong),對于歐洲的(de)(de)(de)350km/h高(gao)速列(lie)車普遍都安裝(zhuang)了歐洲列(lie)車自動(dong)控制(zhi)系(xi)統(tong)ETCS2級(ji)(ji)裝(zhuang)置及(ji)GSM-R無線通訊系(xi)統(tong)。日(ri)本及(ji)韓國的(de)(de)(de)350km/h等(deng)級(ji)(ji)高(gao)速列(lie)車也同樣采(cai)用先進的(de)(de)(de)數字式ATC列(lie)車自動(dong)控制(zhi)系(xi)統(tong)及(ji)GSM-R無線通訊系(xi)統(tong)。
8.傾擺式(shi)車(che)(che)體技(ji)術將在350km/h等級高(gao)速(su)(su)列(lie)車(che)(che)上得到普遍的應(ying)用(yong)。一(yi)方(fang)面,已建(jian)成的高(gao)速(su)(su)線曲(qu)線半(ban)徑不夠大的區段(duan)(duan)(如日本新(xin)干(gan)線有(you)半(ban)徑2500m的曲(qu)線)采用(yong)傾擺式(shi)車(che)(che)體技(ji)術可以(yi)將速(su)(su)度(du)提高(gao)到330~350km/h。另一(yi)方(fang)面,當(dang)高(gao)速(su)(su)列(lie)車(che)(che)下既有(you)線運(yun)營時(shi),在小曲(qu)線半(ban)徑區段(duan)(duan)可以(yi)顯著地提高(gao)運(yun)行速(su)(su)度(du),發揮(hui)高(gao)速(su)(su)列(lie)車(che)(che)的潛力。傾擺式(shi)車(che)(che)體技(ji)術已越(yue)(yue)來越(yue)(yue)受到各(ge)國高(gao)速(su)(su)鐵路設計(ji)者(zhe)和運(yun)營者(zhe)的青(qing)睞。
世界上最高(gao)速的鐵(tie)路列車(che):法(fa)國(guo)TGV3"V150"列車(che)2007年4月3日在行(xing)駛試驗中達到574.8公(gong)里(li)(li)的時(shi)(shi)速,打破了1990年由(you)法(fa)國(guo)高(gao)速列車(che)創下的時(shi)(shi)速515.3公(gong)里(li)(li)的有(you)軌鐵(tie)路行(xing)駛世界紀(ji)(ji)錄(lu)。(吉尼斯世界紀(ji)(ji)錄(lu))