为了列车的飞奔——记中南大学高速列车研究中心
来源:红网 点击次数:次 发布时间:2002年11月12日 作者:唐夏
在中南大学铁道学院的山顶上,一座现代感极强的高速列车造型的建筑特别引人注目。白色瓷砖砌成的车体,流线型的火车头,一条鲜艳的红色底线镶嵌在蓝色的玻璃车窗底下,隐现在绿树丛林中,站在新中路口的立交桥上,极目远望,仿佛一趟即将飞奔的列车,这就是中南大学高速列车研究中心的列车气动、撞击动模型试验室 。
走进实验室,一条铮亮的铁轨展现在你的面前,这条轨道长170多米,两列列车模型相向对峙,这是目前世界上规模最大、国内唯一的“列车气动、撞击动模型试验装置”,气动模型缩比和试验线长度均超过了世界上另一套建造在英国的气动试验装置。早听说高速列车研究中心的12名员工和几十名研究生在这条试验线经过无数次地实验,创下了一个个令人可喜的数据和成绩。近日,记者慕名来到了高速列车研究中心,分享他们收获后的喜悦。
田教授和她的“中心”
在高速列车研究中心,我们见到了博士生导师、高速列车研究中心主任、年轻女教授田红旗,她一脸谦和、一脸微笑地接待了我们。她毕业于原长沙铁道学院,已在这个领域拚打十几年了。问及近几年来高速列车中心的科研成果,她津津乐道:这是我们“中心”共同的成果,是“中心”每一个工作人员辛劳和智慧的结果。她一口一个“中心”,让我们感觉到这是一支不寻常的团队。
“中心”成立于1994年,12名工作人员和几十名研究生就以这里为“家”了,他们几乎将所有的精力都投入到了科研中。这些年来,“中心”的人几乎没有休过双休日、寒暑假,遇上忙的时候,这里是灯火一片。田红旗告诉我们,这些年来,“中心”的人已形成了这样一种习惯,就是一天不到这里来,心里就感觉不踏实,有时晚上散步也不自觉地走到了“中心”,并且常常是不约而同。这里的研究生自打入校起,就开始了“研究”。一些同学“迷”上了研究,把自己的计算机也搬到了“中心”,来个“闭门造车”。功夫不负有心人,近几年来,“中心”获得五项大奖。1998年,“中心”曾获得中华铁路总工会火车头奖和铁道部先进集体,2000年,“中心”获得湖南省科技进步一等奖,2002年,获得国家科技进步二等奖,国家“九五”重点攻关优秀科技成果奖。田红旗本人也获奖累累。问及做这项工作苦不苦,她微微一笑,说道:这是我们的“必修课”,是我们的工作,我们从未感到过苦,因为付出后总有收获,有一种成就感。
0.5秒和0.7秒
在高速列车研究中心实验室,两辆相向的列车模型随着一声汽笛长鸣,从轨道上呼啸而过,在场的人还没反应过来,模型在轨道两端又嘎然止住。0.7秒内,模型列车从0加速到220km/h;在0.5秒内,模型列车速度从220km/h停下来,这是"中心"研究的列车在瞬态下的加速技术和紧急制动技术。
1998年,我国列车首次提速,这给原有的铁轨、隧道以及机车车头等带来了一系列问题。一段时间以来,人们被这样一些事实所困扰,列车运行阻力急剧增加,能耗过大,列车因负压过大将道渣吸起砸坏列车设备,涡轮增压器被烧坏,两车交会时,车窗玻璃被震碎,等等,这些严重阻碍了我国客运提速的发展。
为此,国家计委、科技部、铁道部分别将之列为“八五”、“九五”重点科技攻关计划项目,由“中心”牵头,联合我国航天航空技术力量,协作攻关。在亚洲最大的风洞完成了3次大型风洞试验和多次小风洞试验,研制了用于列车试验的专用地板和专用天平,完成了5次大型在线实车试验,开发了一套适合我国国情的实车试验测试技术,自行研制了红外光电测速系统、超声波测距系统、瞬态压力测试系统、稳态压力测试系统等“中心”还研制了3套软件用于流场分析。
在日本,为了测试机车外两车交会的气压,采用在车身上打孔的办法,这样不仅影响了美观,而且耗资巨大。于是“中心”一班人联合航天航空技术力量日夜研究,制作出了拍式感压片。这个看上去只有一元钱硬币大小的铜片,上面钻有一个直径为 0.5毫米的小孔,小孔与一根塑料胶管连接,将它贴在机车上,便可测定两车交会的气压波动。在数值计算方面,成功地解决了三维可压缩非定常列车交会空气压力波数值计算这一世界难题。铁道部也因此把列车交会安全评估试验这一评估权授予了高速列车研究中心。这就意味着今后我国每一趟将要运行的列车都要从这里得到 “通行证”。
为了保证行车安全,需严格控制提速列车和与之交会的普通列车的编组方式,如:单层和双层客车混编,机车牵引低于其高度的单层客车或牵引高于其高度的双层各车等,“中心”一班人大胆设想,首次开展了复杂断面混编列车气动性能研究,为我国确定列车编组方式提供了科学依据。
美丽的“中原之星”
在高速列车研究中心的会议室里,陈列着许多款式漂亮的列车模型和挂图,中原之星、大白鲨、春城号、神州号、先锋号、奥星、新曙光等等,从这些名字我们感受到那飞奔的速度。 中原之星,这趟列车外形看上去象一条巨大的鲸鱼,白、红、蓝三种颜色相间,美观精致,现在每天奔跑在我国的中原地带,成了一颗耀眼的巨星。去年9月,江泽民总书记参观了“中原之星”动车组和“奥星”交流传动机车外形结构设计后,给予了很高的评价。“中心”主任田红旗告诉我们,目前全国所有的流线型列车车体都由“中心”设计。
中心还创建了一套从列车空气动力性能分析到流线型外型和结构工程化设计,板梁数控加工一体化的流线型列车研制方法,将过去传统上由设计、工艺、加工等多部门协作耗时的工作,集中由计算机自动完成,极大地减轻了设计、施工人员的劳动强度,缩短了生产周期,过去做一个流线型司机室要很长的时间,现在只需几天就能组焊完成车体。这一系列的新型列车投入运营,将使我国现有列车运行速度由原来的120km/h提高到140km/h~160km/h,最高达200km/h,客运专线 270km/h列车的研制将跨入世界高速行列。
碰撞也“温柔”
在国际上,客运列车碰撞事故时有发生。为了尽量避免这种事故的发生,我国采用在列车首尾设隔离车厢等方法来提高安全系数,但这在经济上造成了很大的浪费。“中心”首创了一套耐冲击吸能车体设计方法,就是将撞击能量通过车厢两端的非载人区吸收,即使碰撞,也只使非载人区压缩变形,载人区影响不会很大。那时候,碰撞也变得“温柔”了,隔离车厢也有望取消。“中心”还反复研究试验,分析数据,建立了列车多体耦合撞击分析理论模型,研制出列车撞击过程模拟计算软件,并用这套软件分析了我国几次重大的列车碰撞事故,为事故的后处理工作提供了科学依据。今年年底,一列耐冲击吸能动车组列车在“中心”的指导设计下将投入运营,一批出口伊朗的耐冲击客车车体也正在设计中。
从这里出发,列车每天都是新的
“中心”的每一个数据都在改写着我国的铁路史,每一趟即将奔放的列车都载着“中心”每一个工作人员的智慧和辛劳。如今的“中心”已名声在外,教育部、铁道部、国家计委、科技部以及湖南省党政领导均来“中心”视察和指导工作。铁道部部长傅志寰、副部长孙永福、蔡庆华等每次来长沙,都要到“中心”来看看。4月中旬,孙永福副部长率铁道部有关司局、广铁集团公司、铁五局和长铁公司等单位的领导来中心视察,他饶有兴趣地听取了田红旗教授1个多小时的汇报,然后又亲切与研究人员座谈。“中心”的人更加充满了自信,充满了工作热情。田红旗说:我们有太多的事情要做,总觉得人手不够,时间不够。
有了这么一支强有力的生力军,我们有足够的理由相信:从这里出发,列车每天都是新的。