嚴防“脫韁的野馬”——揭秘京滬高鐵列車系列報道之二

嚴防“脫韁的野馬”
    ——揭秘京滬高鐵列車系列報道之二
    □ 本報記者 徐建華/文
    “高速運行時，動車會不會像脫韁的野馬脫軌而去？”
    “遭遇突發情況時，高速運行的列車能否安然無恙地停下來？”
    隨著京滬高鐵正式開通運營，人們在享受京滬高鐵千里京滬一日還便利的同時，對高速列車的安全疑問也不絕于耳。
    帶著這樣的疑問，記者詳細了解了京滬高速鐵路的主型車——中國北車CRH380BL高速動車組的安全性能。
    設計——注重結構安全
    飛機如果被鳥撞上會很危險，那高速飛奔的京滬高鐵，萬一碰上一個石子怎么辦，會不會也有危險？
    “CRH380BL動車組車頭上安裝的防彈減速玻璃，不僅鳥撞上沒事，就是石頭砸上都不怕。”對于京滬高鐵列車的安全性能，中國北車唐車公司安全可靠性主管李明高如數家珍。CRH380BL動車組車頭前窗玻璃撞上時速400公里的1公斤重的飛鳥或者20克鋁彈，玻璃都不會受損；撞上時速540公里的1公斤鋁彈，則會讓玻璃受損，但無法穿透，最多也就出現些裂紋，車內人員不會受到傷害。
    據了解，中國北車在CRH380BL動車組車頭設計中，同時對車頭流線型和車前窗玻璃進行了仿真分析和相關試驗，撞擊試驗只是其中一個環節。李明高透露，中國北車研發人員圍繞車體強度、疲勞強度、抗拉強度、碰撞吸能裝置、車頭空氣動力學特性、玻璃光學等近百個項目進行了試驗和檢測，確保了CRH380BL動車組專用玻璃“堅不可摧”。
    除了撞擊可能帶來危險，京滬高鐵的抗壓能力如何，同樣是安全性能的重要指標。原來當動車高速通過隧道的時候，會產生活塞效應，壓力會發生急劇的變化，列車進隧道的時候整車要承受150噸的壓力，出來的時候要承受150噸的張力。從這點上來說，動車組的運行工況甚至比飛機要惡劣得多。“CRH380BL動車組采用歐洲強度標準設計，車體為國產高強度大型中空鋁合金型材焊接而成，薄壁桶型整體承載結構，采用防撞車體結構，非常結實，以一定速度相撞不會對車體造成大的損傷，更不會造成人員傷害。”中國北車唐車公司總工程師孫幫成表示，針對列車運行速度等級的提升，中國北車對車下所有懸吊部件都進行了全面的強度分析，結合列車運用經驗及有限元分析結果，進行了系統優化，保證CRH380BL動車組所有部件滿足速度提升的需求。
    據介紹，在CRH380BL動車組安全設計中，中國北車的研發人員們采用了獨特防火設計結構、難燃阻燃材料和穩定的電氣系統，使列車具有優異的防火安全性。在發生意外火災時，車廂防火系統自動啟動，保證在15分鐘內火勢不會蔓延到相鄰車廂，同時保證列車在發生火災的10分鐘內仍可以80km/h以上的速度駛離難以救援的橋、隧區段，最大限度地保障旅客的生命財產安全。
    試驗——追求最佳狀態
    中國北車唐車公司CRH380BL轉向架主管張曉軍指出，火車速度的提高，會使來自軌道的激擾頻域變寬、激擾強度加大，如何在速度提升和軸重增加的條件下，保證轉向架具有足夠的臨界速度和結構安全可靠性，是高速列車研發面臨的巨大挑戰。
    對于CRH380BL動車組來說，轉向架位于車體底部，相當于它的腿，與軌道咬合并保證列車沿軌道運行的輪軌是其主要部件之一，列車所有的承重最終都由轉向架來承擔，它屬于列車最核心的部件和技術之一。轉向架質量的高低決定著列車的品質，決定著列車的速度以及能否沿軌道安全運行。“中國北車將轉向架的臨界速度提升到時速600公里，都能保證動車組具有足夠的安全裕量。用這一轉向架跑350公里、380公里、400公里，甚至更高的時速，都顯得游刃有余。”張曉軍說。
    同時，CRH380BL動車組還通過仿真分析試驗和實車試驗，全面驗證動車組的各項性能。“CRH380BL動車組列車在下線前經過大量的仿真計算分析，并且在樣車下線后還進行了系統的型式試驗，16大項試驗項目、50項小項試驗，全面驗證了動車組的牽引性能、制動性能、網絡控制、弓網受流性能、各種保護性能、電磁兼容、空氣動力學、隔聲降噪等性能。并且在投入運營前還經過了線路試驗和試運營，確保了車輛與線路達到最佳的匹配狀態。”孫幫成說。
    另外，CRH380BL動車組的再生制動功率還被提升了15%，這樣在制動時將動車組的動能轉變為制動所需的能量，保證CRH380BL動車組以時速300公里運行緊急制動時，制動距離不超過3800米。
    監控——突出故障自動導向安全
    據相關負責人介紹，CRH380BL動車組在安全防護系統的設計中，采用了故障導向安全的設計原則，包括故障診斷和遠程監控。也就是所有可能對車輛安全造成影響的問題一旦發生，不僅能夠在第一時間監測到相關數據，還能夠自動對車輛采取安全防護措施，進行減速或停車。目前，這一技術的安全水平、監測和控制能力處于世界領先地位。
    “CRH380BL動車組的傳感器比較多，獲得的信息量就比較大，就像給人看病一樣，獲得的信息越多，診斷才能越準確。”孫幫成介紹說，CRH380BL動車組上，有1000多個傳感器，對列車的關鍵系統和部位的溫度、速度、加速度、壓力、絕緣性能等均能進行實時的監測，并采集列車運行狀態的各種信息，然后顯示在司機室顯示屏上。這種信息一旦超出限值，或者司機在規定的時間內沒有對信息做出正確的回應和處理，列車監控網絡系統就會通過控制系統觸發列車的緊急制動，保證行車安全。同樣，當列車超過一定限制速度時，網絡控制系統可以實時報警并自動限速。
    另外，與其他高速動車組相比，CRH380BL動車組的故障保護信息代碼已經從此前的3位數上升為4位數，相當于信息采集和處理的數量上升了整整一個數量級，車在運行中出現什么故障，網絡控制系統能夠及時判斷，并給司機提示，告訴司機如何處理。即使在最不利的情況下，CRH380BL動車組的兩套相互獨立的網絡自動控制系統仍能做出自動處理，確保動車組運行安全。
    “遭遇障礙時，乘客就有能力迫使列車停下來。”中國北車唐車公司CRH380BL制動主管尹方說，為提升CRH380BL動車組的制動效果，中國北車在保證CRH380BL動車組平穩制動、確保乘客舒適的同時，增設了若干保障措施。如每節車廂兩端都有一個紅色的拉手，一旦乘客發現車內車外有意外發生，拉動這個拉手就會停車，此時司機也會得到消息，并判斷目前運行區段是否適合停車，并及時作出是否繼續行車的處理決定。
    如果司機遭遇意外怎么辦？尹方告訴記者，動車組車頭的司機室還設置了“防死人裝置”，司機腳下有一個按鈕，要求司機在一定時間內就得踩一次，一旦超出這個時間沒有踩踏，該按鈕就會發出警示，提示司機作出反應，如果司機在幾秒鐘之內沒有作出回應，列車就會自動停車。
    《中國質量報》
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