CR450动车组样车亮相,运营时速将提升至400公里。从时速350公里提升至400公里,意味着什么?有何必要性?又是否具备可行性?

为何要提速

2017年9月起,复兴号中国标准动车组CR400型列车在京沪高铁上线运营,以时速350公里打造了世界高铁运营速度的新标杆。如今,时速400公里的CR450动车组样车发布。

按照中国高铁命名规则(CR是ChinaRailway的缩写,即中国铁路,而后面的数字则表示速度等级),CR450是指实验运行时速450公里、商业运行时速400公里的高速动车组列车。

从时速350公里到时速400公里,高铁提速具有重要意义。一方面,这是我国铁路技术能力和水平持续进步的结果,也使我国高铁保持着在世界范围内的领先优势。据国铁集团科技和信息化部负责人介绍,“CR450科技创新工程”是国家“十四五”规划确定的重大科研项目。“CR450科技创新工程”主要包括CR450动车组和时速400公里高铁线路、桥梁、隧道等基础设施技术创新。12月29日发布的CR450动车组样车,将促进我国高速铁路动车组、基础设施系统技术创新,填补时速400公里高铁技术标准体系空白。CR450科技创新工程取得的相关科研成果将广泛运用于铁路建设和运营领域,进一步提升铁路科技自立自强能力,巩固扩大我国高铁技术世界领跑优势。

另一方面,这是经济社会发展的需要,将进一步压缩各区域间时空距离,密切城市间联系。从时速350公里到时速400公里,提速50公里,这不仅是一个数字,更是一种时空距离的重构。有研究表明,乘坐时速200公里以上动车组,最佳旅行距离在800公里以内；时速300公里的高铁,最佳旅行距离在1200公里左右；时速达到400公里等级,最佳旅行距离将延长到1600公里。

此外,高铁提速发展也促进相关产业发展。一列复兴号动车组由50多万个零件组成,涵盖了机械、冶金、材料、电力电子、精密仪器等众多技术领域。国铁集团牵头组建的涵盖铁路行业内外重点企业、高校和科研单位的铁路科技创新联盟,实现产学研深度融合。从研发、制造,到运维服务的全链条协同发展,已经形成260个独立的技术系统,设计生产动车组零部件的核心企业超过100家、关联企业2100多家,覆盖国内20多个省区市。

提速可行吗

高铁提速并非简单的加速过程,涉及多方面考量。

首先,要跑得快。让列车跑得快的关键,是让它的“体力”更强、“体重”更轻。“体力”方面,中国铁道科学研究院首席研究员赵红卫表示,要想达到时速400公里,要提升功率。CR400的牵引功率是9600千瓦,在CR450上功率达到了11000千瓦。CR450牵引系统的永磁电机,是第一次应用在我国商业运营的高铁列车上。工作状态下,它的带电在2000伏以上,转数每秒100转,功率提高14.5%。“体重”方面,CR450使用镁合金、碳纤维等新材料,满载旅客时的“体重”从500多吨下降到460多吨。

其次,要停得稳。赵红卫认为,从时速350公里到时速400公里,最关键的技术,不是能不能跑起来,而是能不能停得住、停得稳、停得准。当行驶时速400公里时,一次紧急停车产生的能量可以在两分钟内将6.8吨的水从冰点烧到沸点。在如此大的能量推动下,列车能不能安全停下呢?赵红卫说:“最重要的是制动系统,它要能够停得下来。我们在顶层的技术指标要求,制动距离要达到和CR400时速350公里时候的制动距离保持一致,同样也是6500米,就要提升整个列车的制动能力。”

最后,要能耗低。提速意味着能耗增加,如何降低能耗?高速列车轻量化是关键。CR450动车组采用了大量碳纤维复合材料,这种材料相比传统材料密度更低,拥有轻量化、高强度、耐高温、抗疲劳等一系列技术指标优势,为高速列车轻量化提供了优选方案,有利于车辆减重、提速和降低能耗。中车四方股份公司高速动车组总体高级主任设计师聂颖说,CR450的设备舱以及排障器都应用了碳纤维材料,比传统材料能够降低30%的重量,这样车身更轻,跑起来能耗更低。

此外,要想实现时速400公里运行,不仅对列车有要求,对高铁线路也有要求。目前正在修建中的成渝中线高铁,设计时速350公里,在部分区段预留进一步提速条件。

国铁集团科技和信息化部主任张大勇表示,目前,时速400公里铁路基础设施技术创新和更高速度综合试验段建设取得重要进展。在不久的将来,时速400公里高铁将呼啸而来。