如今，乘坐高鐵已成為人們?nèi)粘３鲂械闹匾绞?。從熱帶海濱到北方草原，從戈壁沙漠到崇山峻嶺，中國(guó)高鐵成為一道亮麗的風(fēng)景。
數(shù)據(jù)顯示，截至2024年底，我國(guó)高速鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)4.8萬(wàn)公里。我國(guó)是世界上高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、商業(yè)運(yùn)營(yíng)速度最高、高鐵技術(shù)最全面、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景最為豐富的國(guó)家。
中國(guó)高鐵為何又快又穩(wěn)？這背后藏著不少科技奧秘。
就動(dòng)車(chē)組而言，既要采用大功率牽引動(dòng)力，提供足夠的牽引力，達(dá)到列車(chē)最高速度、加速度性能和爬坡能力等動(dòng)力性指標(biāo)，又要有可以滿足列車(chē)安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行要求的車(chē)體、轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)系統(tǒng)等。
“快”的秘密，還藏在流線型的車(chē)頭中。因?yàn)樗俣仍娇?，空氣阻力越大，采用流線型車(chē)頭、加大長(zhǎng)細(xì)比，能夠減少阻力系數(shù)，提高運(yùn)行速度。比如，復(fù)興號(hào)CR400BF的“頭型”比和諧號(hào)長(zhǎng)2米左右，整體形態(tài)更具流線型，使其運(yùn)行阻力降低了12%，因此列車(chē)更快、更節(jié)能。
車(chē)頭兩側(cè)的導(dǎo)流槽，則是動(dòng)車(chē)組“穩(wěn)”的原因之一。當(dāng)列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)，氣流會(huì)帶來(lái)向上的抬升力，讓車(chē)頭“發(fā)飄”。應(yīng)用導(dǎo)流槽，有利于引導(dǎo)空氣從鼻錐流到導(dǎo)流槽產(chǎn)生向下的壓力，如同附加了一雙強(qiáng)有力的“手”，助力列車(chē)平穩(wěn)疾行。
動(dòng)車(chē)組跑得又快又穩(wěn)，還要?dú)w功于轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架，被稱為高速動(dòng)車(chē)組的“飛毛腿”，是在構(gòu)架上裝有兩個(gè)輪對(duì)組成的“小車(chē)”。它可用于鐵路車(chē)輛轉(zhuǎn)向，配合道岔完成拐彎。
轉(zhuǎn)向架如何適應(yīng)高速運(yùn)行？隨著速度的提高，車(chē)輛可能會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，一旦失穩(wěn)，車(chē)輪將沖擊鋼軌，甚至造成脫軌。高速轉(zhuǎn)向架通過(guò)采用軸箱彈性定位、空氣彈簧、軸箱彈簧、各類(lèi)減振器、弧形車(chē)輪踏面等，避免在車(chē)輛運(yùn)行速度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)。高速動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架的失穩(wěn)臨界速度可達(dá)到500千米每小時(shí)以上，這讓我國(guó)高速鐵路運(yùn)行具有較高的安全冗余。
安全平穩(wěn)運(yùn)行，軌道也功不可沒(méi)。高速鐵路的線路盡可能取直，減少?gòu)澋?，且力求平順。鐵路軌道由橋梁、隧道、路基來(lái)支撐，由于它們的結(jié)構(gòu)不同，剛度和沉降規(guī)律也不同。為此，鐵路部門(mén)專(zhuān)門(mén)在它們之間設(shè)置了過(guò)渡措施，控制鐵路的豎向差異沉降。尤其是無(wú)砟軌道路基，其差異沉降的標(biāo)準(zhǔn)是嚴(yán)苛的5毫米。
高鐵的軌道，由500米長(zhǎng)的鋼軌無(wú)縫連接組成。其中，焊接接頭軌頂行車(chē)面導(dǎo)向面的平直度要控制在0.2毫米。同時(shí)，焊接接頭要能夠承受1噸重的鐵錘從5.2米高度落下的沖擊，做到不裂不斷。平時(shí)，還要用鋼軌打磨車(chē)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)打磨，確保高鐵軌道始終處于最佳狀態(tài)，提高平順性。
從一個(gè)零部件到一條軌道、一列動(dòng)車(chē)，高鐵蘊(yùn)涵的科技含量還有許多。正是這些“黑科技”，保障高鐵跑得又快又穩(wěn)，讓高鐵上“杯水不灑、立幣不倒”成為現(xiàn)實(shí)，也讓通達(dá)的高鐵更好便利人們生活、助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。(張可新)
(作者為中國(guó)鐵道科學(xué)研究院研究員，本報(bào)記者李心萍采訪整理)
《人民日?qǐng)?bào)》(2025年01月11日 第 06 版)