中国经营报等深线记者陆、孙北京报道。
这是一辆酷炫的“复兴号”动车组。在中国铁路所有4153列动车组中,“她”是独一无二的,独一无二的。
“她”全身冰蓝色,24片雪花若隐若现其中,伴着飘逸的白色羽毛丝带,轻盈起舞。“她”是目前国内唯一一只漆成蓝、白、蓝色调的鸸鹋。为了显示她与众不同的气质,人们给她起了一个美丽的绰号——薛瑞迎春。
薛迎春“复兴号”CR400BF-C智能动车组
这列火车是为北京冬奥会量身定做的。自1月21日起,包括“薛瑞迎春”号在内,共有10列时速350km的全新冬奥列车“复兴号”,将服务2022年北京冬奥会和北京残奥会55天。“他们”载着世界各地的运动员、教练和工作人员,奔驰在京张高铁的北京、张家口、延庆之间。
雪迎春“复兴号”CR400BF-C智能动车组穿越长城
这10辆冬奥列车全部由中国CRRC长春轨道客车有限责任公司(以下简称“CRRC常可”)自主研发、制造和维护。自2017年中标该项目,历时四年,冬奥会列车从图纸跃升为现实。
“风”、“雪”、“奥运”三大元素,通过抽象的艺术设计,赋予“复兴”的奥运精神,让国之重器绽放工业之美。在冬奥会开幕式前播放的宣传片中,“薛瑞迎春”从冰雪中疾驰而出,这是中国轨道交通高端装备产业送给冬奥会的礼物。
画《薛瑞迎春》
“薛瑞迎春”号复兴号列车不仅在中铁动车组范围内独树一帜,也是10列冬奥列车中最美的“子”。
负责冬奥会和残奥会的10列动车组由3列奥运配置(CR400BF-C)和7列标准配置(CR400BF-G)的动车组组成。CRRC常可化工技术办公室工程师窦磊告诉《等值线图》记者:“薛瑞迎春”号在三列奥运列车上独享蓝蓝雪花画。"
窦磊和他的团队,后排右三是窦磊。
“薛瑞迎春”的涂装以青花蓝和长城灰为色调,蓝色和灰色形成渐变过渡,车头两侧雪花的八角形装饰图案取自冬奥会赛区张家口的中国传统非物质文化遗产——剪纸艺术雪花窗花形,车身装饰24片抽象雪花,象征第24届冬奥会。
窦磊说,“薛瑞迎春”号采用了渐进式涂装方案,这是本次冬奥列车涂装的难点。此前,和谐号和复兴号都没有采用这种涂装方案。
为了满足渐进式涂装方案所要求的涂装效果,提高列车的美观性,薛瑞迎春没有选择复兴号传统的机械喷涂方式,而是采用了人工喷涂方式。
窦磊告诉《等深线》记者,CRRC常可工艺队开始为2018年冬奥会列车涂装做准备。由于国内没有大规模渐进喷洒的相关经验,他和同事们只能从零开始摸索。
CRRC常可喷绘团队不断到各汽车企业调研,向涂料企业学习喷绘技术。甚至CRRC常可还为涂装团队准备了福星1: 1模型车清单,专门供工人模拟涂装效果使用。
喷漆实验过程繁琐复杂。“我们先在实验室做调色,然后在模型车上做喷涂试验。每次喷完后,团队一起回顾效果,提出改进和推广方案。然后将模型车喷漆打磨掉,按照新的方案重新喷涂。就这样,经过几十次打磨旧漆、喷涂新漆,经过上百次试验,最终确定了六种颜色油漆的渐进喷涂工艺。”窦磊说。
为了达到从蓝白到长城灰、飘飘雪花图像图案逐渐融合的效果,薛瑞迎春采用三层喷漆工艺,而普通复兴号列车只需喷涂一层实用面漆即可。
窦磊告诉《Isocontour》记者,涂装过程中,要先在列车金属外层喷涂银灰色底漆,这是“长城灰”的底色;第二层涂料开始喷渐变,渐变由六种渐变颜色的涂料完成。第一次根据颜色渐变的规律进行正向分色喷涂,第二次在六种颜色过渡处进行反向喷涂,最终实现不同颜色涂料的自然过渡。
渐变效果完成后,我们还需要喷雪花和飘带。为了实现24片雪花之间的深度距离感和立体感,每片雪花不仅大小不同,风格各异,而且雪花的洁白程度也不一样。24片雪花涂上不同色号,手绘而成。
“二次喷漆非常繁琐,是实现车辆整体外观最关键的一步。这要靠喷绘工人多年的经验和高超的技艺。”窦磊说。这道工序完成后,再喷第三层清漆,提高光泽度和清晰度,增强漆面硬度,提高耐磨性。这时,绘画工作就完成了。
除一列“薛瑞迎春”涂装外,其余九列冬奥会列车由两列“金凤凰”涂装和七列“龙凤程响”涂装“复兴”组成。窦磊和他的团队全部负责这10辆列车的手工涂装。
窦磊告诉Isocontour记者,三层喷漆工艺下,薛瑞迎春和龙凤程响的油漆用量差别不大,但薛瑞迎春的油漆用量远多于龙凤程响。“‘龙凤程响’的颜料有8种,而‘薛瑞迎春’增加了一倍,达到16种。”他说。
同时,手工绘画的工作时间也会大大增加。窦磊告诉记者,在团队加班加点的情况下,油漆“薛瑞迎春”首车仍然需要21天,而机器油漆普通福星只需要13天。
作为中国高端轨道装备行业的一员,窦磊非常自豪能够有幸参与冬奥会的保障工作。他拿出6岁女儿画的“复兴号”给记者看:虽然简的素描很有童趣,但一个大大的雪花图案在车前很显眼。“‘薛瑞迎春’是我父亲和我女儿在冬奥会时的口头禅,让我很自豪。”窦磊说。
智能保证
冬奥会期间,乘坐“薛瑞迎春”和“龙凤程响”复兴号动车组往返京张赛区的旅客,在乘车的各个环节都能感受到无处不在的“智能”。5G赛事直播、全车WIFI覆盖、智能照明和温度调节、手机无线充电、支持在线支付的自动售货机,这些智能配置为乘客提供了更加便捷舒适的乘车体验。
CRRC智能动车组电气系统设计总监张告诉等深线记者,年轻化是京张高铁智能动车组项目设计团队的一大特点,该项目共有136名35岁以下的年轻设计师,是设计团队的主力军。凭借这支年轻的团队,京张高铁智能动车组在智能驾驶、智能服务、智能运维、新材料应用、新技术开发等方面实现了多项“国内第一”。
张和她的团队,左四是张
张回忆说,京张高铁智能动车组项目准备投标的时候,设计团队进行了3个月的封闭办公。每天大家都蜷缩在一个会议室,分解任务。仅车头电气系统就做了42个方案,列出了整车各系统1800多项技术规范,绘制了5000多张设计结构图...
奥运列车CR400BF-C属于智能动车组。作为高铁设计师,一方面要考虑列车是否能满足用户的需求,让用户感受到智能。另一方面,在系统不断完善和优化的同时,应更多考虑各系统间的兼容性和匹配性。
张举例说,举例说,照明系统就是根据色彩、气氛和人的感觉之间的关系,确定不同模式下合适的色温和照度以及根据环境自动调节的逻辑。奥运列车的照明系统可以根据外界环境变化自动调节,不同车厢和功能区的照明颜色和形状也不一样。
值得一提的是,具有双向充电功能的动力电池系统创新性地安装在冬奥会列车上。在不依靠高压供电系统的情况下,列车也能以每小时30公里的速度行驶20公里,并具备在京张高铁线路任意区段步行至最近车站的能力。
张告诉记者,“应急自跑”方案在国内尚属首创,比国外现有车辆具有更强的应急运行能力。“日本新干线N700系动车组的应急运行能力是8公里,我们做到了20多公里,相当于列车的保障能力更强。”她说。
此外,CRRC长途旅客在“紧急自跑”方案中增加了引导装置。通过引导装置,在紧急情况下,系统可以自动提示驾驶员是前进还是后退,或者根据车辆剩余电量和位置开启紧急空原地等待。
奥运列车在世界上首次实现了时速350公里的自动驾驶。列车通过车载传感器、测速雷达、定位天线等设备采集位置和车辆信息,实现自动出站、自动区间运行、自动停车、自动开门等功能。,停车精度在0.5m以内
自动驾驶可以降低驾驶员40%以上的工作强度。张举例说,在手动驾驶模式下,驾驶员需要频繁操作控制器手柄;在自动驾驶模式下,驾驶员不需要操作手柄。按照设定的速度,车辆会自动拉闸刹车。对于普通乘客来说,在自动驾驶模式下,车辆顿挫感降低,舒适性和准确性进一步提高。
登机支持团队收集乘客的建议,并尽快发现问题进行处理和反馈。
张还透露,目前冬奥会列车的一些智能技术已经应用到普通智能动车组列车上,比如厕所灯自动识别系统,已经在“复兴号”列车上使用。
在冬奥会结束和残奥会到来之前,Cars常可改装了10辆“冬奥车”中的4辆。每辆车将拆除两排座椅,并在空处安装轮椅固定器,方便残疾运动员和乘客在冬残奥会上乘坐。
除了乘客,火车上的机械师也能感受到智能系统的“友好”。张说,冬奥会智能动车组的机械师现在只需要一个显示屏,就可以实现受电弓视频、车厢视频、安全监控等系统的“多屏合一”。同时可以通过手持终端监控车辆状态。简单的屏幕融合背后,是基于大数据技术的智能运维体系的支撑。
增加支持人员和机械师,以确认发现的故障。
冬季列车采用千兆以太网控制,全列车共有2700多个监控点,比之前的动车组多200 ~ 300个。“而且每个监测点往往需要不止一个传感器,导致整车装机容量大幅增加。”张对说道。
此外,为实现从纯技术应用向数据加技术应用的转变,东奥智能动车组还运用云计算、大数据、人工智能等技术,构建“车辆-空-地面”一体化智能运维体系。设计高压、牵引等七大系统136个预警预测模型。
“我们认为,基于大数据的智能运维技术是未来智能动车组的发展方向,”张说。现在京张高铁的智能动车组是智能动车组1.0型,还有很大的发展空间空。“比如让列车实现自主学习迭代,实现无人驾驶,这就是智能列车。”她说。
正向设计
自2004年原铁道部启动140列200 km/h动车组国际招标采购以来,中国高速铁路装备制造经历了引进、消化、吸收、再创新的过程。“目前,在很多领域,我们已经进入高速动车组自主创新的‘无人区’。没有现成的方案可供参考,很多问题需要我们自己去试验和探索,也就是所谓的‘正向设计’。”张对说道。
奥运列车气密性验证是典型的正向设计案例。
京张高铁线路桥梁多,隧道长,山沟难避,30%的斜坡难爬,导致列车气密性要求比普通“复兴号”更高。
所谓列车的气密性,是指汽车高速行驶时,在风压作用下,保证车内气压稳定的可控指标。如果气密性没有做好,空流入车内的空气会不断冲击乘客的耳膜,造成持续的不适。
CRRC常可高级工程师赵金龙告诉等深线记者,京张高铁太子城站海拔1600米,而下花园站海拔只有560米,海拔差超过1000米,压差超过10000帕。当火车以350 km/h的速度通过时,人耳承受的气压差与飞机降落时相差无几。“要保证列车在快速下坡或进出隧道时,不会有大量的空气体进入列车。这对设计团队来说是一个巨大的挑战。”他说。
赵金龙(右一)
挑战之一来自列车上遍布的隧道。据赵金龙介绍,复兴有数万根线束,需要通过数百个孔进入车辆。任何一个孔密封不好,或者车外设备安装不当,车辆都会“漏水”。实现气密性指标的关键之一是依靠通道接口技术和操作技术。
“我们给每一个孔、每一个器件都分配了气密性指标,在装填前后充分验证气密性,做到紧密贴合,不让气流出来。”赵金龙说。
但是,仅仅封闭车辆是远远不够的。由于车辆不是静止的物体,在高速运行的情况下,来自车外环境的影响更加复杂。因此,赵金龙和他的同事们决定为京张高速铁路开发一个个性化的数据库。
为了收集数据,赵金龙的团队每天早上5点在京北上车,每天往返太子城和张家口几次,半夜23点才下车。他们通过仪器和亲身经历,记录不同时间进入不同隧道的压力数据和感受,摸索每个隧道的线路特点,分析不同时间风门运动规律,不断优化,反复验证,经过100多次跟车试验,最终设计出一套风门最优控制策略和软件逻辑。
有了这套个性化的数据支持和隧道的压力差,软件可以在车辆高速运行过程中随时动态调整列车的进排气控制,从而最终保证车内外气压平衡,达到优异的气密性性能。
奥运列车的气密性指标比常见的“复兴号”提高了20%以上,比“和谐号”高出数倍。“可能大家骑行时不会感觉到这些改进,一切都是无意识的,但就气密性而言,没有感觉就是对我们工作最大的认可。”赵金龙说。
国产化率进一步提高
“冬奥列车”在技术、舒适度、美观度不断提升的同时,国产化率也在不断提升。CRRC长途旅客告诉《等深线》记者,2017年复兴号动车组问世后,国产化率已经达到90%以上,并且还在不断提高。
他举例说,在上面提到的三辆服务冬奥会的CR400BF-C“复兴号”列车中,目前有两辆列车全部采用中资企业的轮对产品组装。“高铁装备产业链上的企业都在不断提高自主创新能力。我们希望以首届冬奥会在中国举办为契机,继续提高复兴号的国产化率。”他说。
上述中资企业是BVV(BOC humer Verein Verkehrsttechnik GmbH)。BVV是国际高速铁路轮对巨头,世界五大知名轨道交通轮对制造商之一。2017年3月,BVV被中资企业香港富山企业有限公司(以下简称“香港富山”)收购。广西赵颖创业投资有限公司(原重庆赵颖轨道设备有限公司)是港福山的控股股东。至此,BVV已经成为一家中资企业。
支持团队检查轮对
BVV人士证实了上述CRRC长途乘客对《等值线图》记者所说的话。他说,中国铁道科学研究院集团有限公司是冬奥列车上安装的车轮和车轴的设计方,CRRC长途客运提供图纸,BVV根据上述两家企业的要求完成车轮和车轴的制造。之后,CRRC车手组装车轮和车轴,一对成品轮对就完成了。
冬奥会和残奥会期间,BVV团队与CRRC公交司机合作,对冬奥列车轮对产品进行跟踪和保障。"到目前为止,BVV奥运汽车维修队没有接到任何用户打来的电话."BVV人告诉记者,“对于我们的支持团队来说,用户没有联系过我们,就是对产品好评最好。”
轮对是轨道交通设备的主要和高精度部件之一,是高速动车组的九大关键技术之一,是车辆安全稳定运行的最重要保障。轮轴的关键技术是钢铁冶炼技术、热处理工艺控制水平、高精度加工成型能力等。
此前,中国高铁轮轴市场由意大利卢西尼钢铁机械公司(Lucchini)主导。2018年,BVV被中资企业收购后,市场份额稳步上升。
BVV实际控制人、香港富山董事长宣告诉等深线记者,为继续满足中国市场需求,扩大产能,BVV在中国建设车轴制造和轮对压装工厂的计划正在推进。“BVV中国工厂投产后,中国高铁动车组将全部使用国产高铁轮对。这样既能满足中国市场的需求,又能返销欧洲和北美市场。”他说。
2008年,在第29届夏季奥运会开幕前7天,中国首条自行设计建造、时速350km的高速铁路——京津城际铁路正式通车,开启了中国高速铁路时代。北京奥运会期间,许多国家的国家元首、政要、运动员和游客乘坐“和谐号”列车,往返于北京和天津之间只需28分钟。
一年后的2019年12月30日,第24届冬奥会重要配套工程京张高铁开通。2022年1月6日,距离北京冬奥会开幕还有不到一个月的时间,当载有“薛瑞迎春”号的冬奥列车“复兴号”首次以350公里的时速在京张高铁上运行时,北京完成了世界首个“双奥运城市”的认证。
10辆冬奥会列车都是由CRRC常可公司自主研发的。
从“夏奥会”到“冬奥会”的14年间,中国高铁实现了从“零”的突破到建成世界上最发达的超4万公里高铁网的完美超越。中国轨道交通装备行业既是中国举办奥运会的见证者,也是参与者。中国高铁装备自主创新的过程与“更快、更高、更强、更团结”的奥运精神不谋而合。
若干年后,当人们再次回忆2022年北京冬奥会和冬残奥会的精彩瞬间时,也许会有奥运健儿在冰上和雪原的矫健英姿,也许会有奥运五环破冰的开幕式,也许会有点亮世界火炬的“微光”。但对于中国的“高铁人”来说,穿越风雪,驰骋在百年京张线上的奥运“复兴号”列车,同样意义非凡。
(编辑:程浩校对:闫静宁)