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走近国家科技发明大奖|为高速列车造安防

2019-01-10 11:03 来源:湖南日报·华声在线

为高速列车造安防

快速舒适又安全的中国高铁,到2018年底营业里程超过2.9万公里,遥遥领先世界。

为了一列列高速列车安全驰骋在祖国大地,在田红旗院士的带领下,中南大学轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队立下了汗马功劳。

这是一支历经20多年发展的团队,目标始终如一。为对接国家发展高速铁路重大需求,解决空气动力制约高铁发展、大风危及行车安全、列车碰撞安全等难题,1994年成立高速列车研究中心团队在国内率先开展研究,成为我国该领域的技术发源地和研究基地。

至今,团队研究成果已全部应用于全国各铁路设计院所、所有高速列车制造厂、全部铁路运营公司,为我国既有铁路6次大提速、高速、青藏、城轨等重大铁路工程建设和发展作出了重要贡献。

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走近国家科技发明大奖|为高速列车造安防

慧眼识别空气动力变化,提前应对降耗保平安

发展高速轨道交通,空气动力学是绕不开的基础学科。高速列车在行驶时,空气阻力占总阻力的85%以上。减少阻力才能降低能耗,而且轨道交通特有的高速交会、高速穿越隧道、列车风等诱发的空气动力效应严重危及行车安全。可以说,高速列车行驶的每时每刻,列车及周围看不见的空气动力都在变化中,需要设计者慧眼识变,提前应对。

团队创建了高速列车气动外形结构设计理论与方法,从我国第一列已运营高速列车外形结构设计开始,至今完成了已投入运营的39种流线型列车外形设计、试验及体系化评估。建成的国际领先的500km/h列车气动性能动模试验系统,接纳了我国所有高速列车动模型试验。

除了气动阻力,隧道也是高速列车的一道坎。当高速列车进入隧道时,前方的空气会受到挤压,这种挤压状态能够以声速传播到隧道出口,然后骤然膨胀释放出强烈的气压爆波,产生瞬间的冲击压力,影响乘客舒适性。同时,这种气压爆波对隧道周围的设施和建筑物等都会有影响,会产生一个很大的爆破声。

通过研究实验,团队创立了高速铁路隧道空气动力学安全理论及技术,解决了不同外形列车、各型隧道瞬态冲击压力抑制技术难题,完成包括京沪、京广在内的各种典型高铁隧道气动优化,使气压爆波减小50%、瞬变压力降低10%~35%,实现高速列车350km/h不减速穿越长大隧道。

不期而至的大风,还可能掀翻列车特别是高速列车。团队创建大风环境下行车安全保障系统,解决了大风环境下列车是否停轮、限速或正常运行科学决策难题。

建成世界唯一的轨道车辆实车撞击测力全研究链试验系统

列车碰撞常常带来严重后果。由于碰撞是一个巨复杂强非线性过程,试验是开展耐撞性研究的必备手段。

团队发明了耐冲击吸能安全列车设计、试验及评估技术,研建国际唯一的实际运营轨道车辆撞击测力全研究链试验系统,获得CNAS认可资质和国际权威机构认可。

据介绍,在这个试验系统的支撑下,团队制订了填补我国空白的列车耐撞性设计与试验标准。到目前,完成了我国和出口城轨列车、“复兴号”等高速列车吸能设计研究,支撑我国地铁列车制造企业在有德、法、日等发达国家参与的国际竞争中成功中标。

责任编辑:张震