為高速列車造安防
2019-01-09 來源：湖南日報
快速舒適又安全的中國高鐵，到2018年底營業(yè)里程超過2.9萬公里，遙遙領(lǐng)先世界。
為了一列列高速列車安全馳騁在祖國大地，在田紅旗院士的帶領(lǐng)下，中南大學(xué)軌道交通空氣動力與碰撞安全技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊立下了汗馬功勞。
這是一支歷經(jīng)20多年發(fā)展的團(tuán)隊，目標(biāo)始終如一。為對接國家發(fā)展高速鐵路重大需求，解決空氣動力制約高鐵發(fā)展、大風(fēng)危及行車安全、列車碰撞安全等難題，1994年成立高速列車研究中心團(tuán)隊在國內(nèi)率先開展研究，成為我國該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)源地和研究基地。
至今，團(tuán)隊研究成果已全部應(yīng)用于全國各鐵路設(shè)計院所、所有高速列車制造廠、全部鐵路運營公司，為我國既有鐵路6次大提速、高速、青藏、城軌等重大鐵路工程建設(shè)和發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
慧眼識別空氣動力變化，提前應(yīng)對降耗保平安
發(fā)展高速軌道交通，空氣動力學(xué)是繞不開的基礎(chǔ)學(xué)科。高速列車在行駛時，空氣阻力占總阻力的85%以上。減少阻力才能降低能耗，而且軌道交通特有的高速交會、高速穿越隧道、列車風(fēng)等誘發(fā)的空氣動力效應(yīng)嚴(yán)重危及行車安全?？梢哉f，高速列車行駛的每時每刻，列車及周圍看不見的空氣動力都在變化中，需要設(shè)計者慧眼識變，提前應(yīng)對。
團(tuán)隊創(chuàng)建了高速列車氣動外形結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法，從我國第一列已運營高速列車外形結(jié)構(gòu)設(shè)計開始，至今完成了已投入運營的39種流線型列車外形設(shè)計、試驗及體系化評估。建成的國際領(lǐng)先的500km/h列車氣動性能動模試驗系統(tǒng)，接納了我國所有高速列車動模型試驗。
除了氣動阻力，隧道也是高速列車的一道坎。當(dāng)高速列車進(jìn)入隧道時，前方的空氣會受到擠壓，這種擠壓狀態(tài)能夠以聲速傳播到隧道出口，然后驟然膨脹釋放出強烈的氣壓爆波，產(chǎn)生瞬間的沖擊壓力，影響乘客舒適性。同時，這種氣壓爆波對隧道周圍的設(shè)施和建筑物等都會有影響，會產(chǎn)生一個很大的爆破聲。
通過研究實驗，團(tuán)隊創(chuàng)立了高速鐵路隧道空氣動力學(xué)安全理論及技術(shù)，解決了不同外形列車、各型隧道瞬態(tài)沖擊壓力抑制技術(shù)難題，完成包括京滬、京廣在內(nèi)的各種典型高鐵隧道氣動優(yōu)化，使氣壓爆波減小50%、瞬變壓力降低10%～35%，實現(xiàn)高速列車350km/h不減速穿越長大隧道。
不期而至的大風(fēng)，還可能掀翻列車特別是高速列車。團(tuán)隊創(chuàng)建大風(fēng)環(huán)境下行車安全保障系統(tǒng)，解決了大風(fēng)環(huán)境下列車是否停輪、限速或正常運行科學(xué)決策難題。
建成世界唯一的軌道車輛實車撞擊測力全研究鏈試驗系統(tǒng)
列車碰撞常常帶來嚴(yán)重后果。由于碰撞是一個巨復(fù)雜強非線性過程，試驗是開展耐撞性研究的必備手段。
團(tuán)隊發(fā)明了耐沖擊吸能安全列車設(shè)計、試驗及評估技術(shù)，研建國際唯一的實際運營軌道車輛撞擊測力全研究鏈試驗系統(tǒng)，獲得CNAS認(rèn)可資質(zhì)和國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可。
據(jù)介紹，在這個試驗系統(tǒng)的支撐下，團(tuán)隊制訂了填補我國空白的列車耐撞性設(shè)計與試驗標(biāo)準(zhǔn)。到目前，完成了我國和出口城軌列車、“復(fù)興號”等高速列車吸能設(shè)計研究，支撐我國地鐵列車制造企業(yè)在有德、法、日等發(fā)達(dá)國家參與的國際競爭中成功中標(biāo)。
