除了好萊塢，中國(guó)高鐵也出“變形金剛”

王麟

中國(guó)高鐵動(dòng)車組的研發(fā)凝聚著科研人員的汗水和智慧，也是一部跌宕起伏的史詩(shī)。在2019年2月22日，又有好消息傳來(lái)，中國(guó)中車唐山公司研發(fā)的我國(guó)首列可變編組動(dòng)車經(jīng)過(guò)60余項(xiàng)廠內(nèi)試驗(yàn)，已經(jīng)具備了出廠投放運(yùn)營(yíng)的條件。原來(lái)，在以往8輛編組和16輛編組的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組之外，中國(guó)鐵路工程師們又研發(fā)出一些為了滿足特殊需求的動(dòng)車組型號(hào)，并逐步走進(jìn)大眾的視野。那么，這些特殊需求的動(dòng)車組都有哪些過(guò)人之處呢？就讓我們逐一盤點(diǎn)一下。

中國(guó)高鐵動(dòng)車組發(fā)展概況

中國(guó)高鐵飛速發(fā)展的10年，也是種類繁多的“和諧號(hào)”動(dòng)車組叱咤風(fēng)云的10年。按照時(shí)間段劃分，中國(guó)高鐵動(dòng)車組的發(fā)展歷程可粗略分為四大階段。

第一階段是2004年之前的動(dòng)車自主研發(fā)階段，這段時(shí)間很多鐵路局自己研發(fā)動(dòng)車組，進(jìn)行推廣應(yīng)用，誕生了諸如“大白鯊”“藍(lán)箭”“新曙光”等知名品牌。

第二階段是2004-2013年，通過(guò)引進(jìn)日、法、德三國(guó)高鐵技術(shù)并消化吸收再創(chuàng)新，誕生了“和諧號(hào)”動(dòng)車組。

第三階段是2013-2017年，是我國(guó)動(dòng)車自主研發(fā)再創(chuàng)新階段，在“和諧號(hào)”動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)十年的基礎(chǔ)上，研發(fā)成功完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組——“復(fù)興號(hào)”，包含CR400AF和CR400BF兩個(gè)著名品牌。

第四階段就是2017年以后，在“復(fù)興號(hào)”的基礎(chǔ)上，不斷探索高鐵動(dòng)車組的最前沿技術(shù)，向時(shí)速400千米以上的超高速動(dòng)車組繼續(xù)努力。

可變編組動(dòng)車，讓鐵路運(yùn)輸更靈活

高鐵動(dòng)車組因其結(jié)構(gòu)的特殊性，一般采取固定編組的模式，國(guó)內(nèi)的動(dòng)車組一般為8輛和16輛編組。8輛編組是標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)車組成，16輛編組是將兩臺(tái)8輛固定編組的動(dòng)車首尾銜接在一起形成的，使得客運(yùn)量加倍，滿足更加繁重的運(yùn)輸需求。

但是，固定編組的動(dòng)車組有不少缺點(diǎn)，那就是不靈活，無(wú)法根據(jù)客運(yùn)量的高低變化進(jìn)行調(diào)整，檢修備用率高，維護(hù)成本也居高不下。比如，在一些人口密度不大的地區(qū)，高鐵的客運(yùn)量較小，如果機(jī)械地開(kāi)行8輛固定編組的動(dòng)車，則上座率無(wú)法保證，造成車輛空跑，浪費(fèi)設(shè)備和運(yùn)輸能力。而此時(shí)，可變編組的動(dòng)車就能派上用場(chǎng)了。

那么，何謂可變編組的動(dòng)車呢？原來(lái)，高速鐵路可變編組動(dòng)車是一種新開(kāi)發(fā)的動(dòng)車組，組成的動(dòng)車組列車的編組數(shù)量，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。這類動(dòng)車組的設(shè)計(jì)都是模塊化的，可以將動(dòng)車組的拖車和動(dòng)車任意組合成新的車組，根據(jù)需要進(jìn)行增減改編動(dòng)車組數(shù)量。比起常用的8輛和16輛編組的動(dòng)車組，這種可變編組的動(dòng)車用起來(lái)方便多了。

當(dāng)然了，可變編組動(dòng)車組雖然使用靈活，能夠根據(jù)客運(yùn)量的大小同步增減車輛數(shù)量，但是孤掌難嗚，僅僅憑著可變編組動(dòng)車組自身，是不能完成運(yùn)輸旅客工作的，還要配套完成客運(yùn)組織規(guī)劃、列車運(yùn)行圖的繪制（列車時(shí)刻表的最初來(lái)源），動(dòng)車組的調(diào)配和檢修也要同步配套，因?yàn)榭勺兙幗M動(dòng)車組的改編和檢修作業(yè)在車體密封性、車鉤連接的緊密性、電力供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、控制系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)的安全性以及整體作業(yè)的快速性上都有很嚴(yán)格的要求。牽一發(fā)而動(dòng)全身，只有從整個(gè)系統(tǒng)的高度去組織可變編組動(dòng)車組的運(yùn)輸，才能發(fā)掘其應(yīng)有的潛力。

雙層動(dòng)車組。為高密度客運(yùn)提供服務(wù)

相比較而言，可變編組動(dòng)車組在很多時(shí)候是為低密度客運(yùn)量區(qū)域提供服務(wù)的，較小編組列車能夠節(jié)省設(shè)備，滿足實(shí)際的客運(yùn)量需求。而另一種新型雙層動(dòng)車組，則是為了提高單列動(dòng)車的客運(yùn)量而研制的。一般而言，標(biāo)準(zhǔn)的8輛編組的雙層動(dòng)車組可以比單層動(dòng)車組提高30%的運(yùn)量，16輛編組的雙層動(dòng)車組可提高50%的運(yùn)量。

在國(guó)外，法國(guó)和日本對(duì)研發(fā)推廣雙層動(dòng)車組情有獨(dú)鐘。法國(guó)早在1996年就推出了TGV Duplex型雙層動(dòng)車組，2009年推出TGV Dasye，在2011年又推出第三種雙層動(dòng)車組Euroduplex。日本在1994年和1997年先后研發(fā)推廣E1和E4系列雙層動(dòng)車組，但是沒(méi)有法國(guó)成功。法國(guó)的雙層動(dòng)車組在設(shè)計(jì)時(shí)，首先，車體高度和單層保持一致，車內(nèi)改造成雙層，材料從特種鋼換成鋁合金，質(zhì)量?jī)H僅增加5%;車內(nèi)設(shè)計(jì)滿足乘客舒適度需求，除了列車內(nèi)部，車體尺寸和重量均沒(méi)有明顯變化，對(duì)運(yùn)營(yíng)維修影響不大，成本增加有限，客運(yùn)量和競(jìng)爭(zhēng)力卻提升明顯。

按照我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的國(guó)情，可變編組和雙層的新型動(dòng)車組是未來(lái)重要的發(fā)展方向，相關(guān)的研究推廣工作正抓緊進(jìn)行。

中國(guó)高鐵動(dòng)車組中的“變形金剛”

我國(guó)中車唐山公司研發(fā)的首列可變編組動(dòng)車有哪些過(guò)人之處呢？

只有深入了解其技術(shù)特點(diǎn)，才會(huì)被我國(guó)科研人員的智慧所折服。原來(lái)，這款動(dòng)車組是集可變編組、雙層結(jié)構(gòu)、大定員縱向臥鋪于一身的高鐵動(dòng)車組。我們前面講述的可變編組動(dòng)車組、雙層動(dòng)車組，都是單獨(dú)的一項(xiàng)技術(shù)，而我國(guó)的新型動(dòng)車組則將三類動(dòng)車類型集于一身，是不折不扣的“變形金剛”，展示了我國(guó)機(jī)車車輛工業(yè)的強(qiáng)大實(shí)力和技術(shù)水平。

這款新型動(dòng)車組采取模塊化設(shè)計(jì)，可以像搭積木一樣將不同的車體進(jìn)行排列組合，在2-16節(jié)之間隨意搭配車廂，大定員的縱向臥鋪車廂增加定員50%，雙層座車廂增加定員33%，而其中的商務(wù)座車廂增加定員高達(dá)70%，綜合定員數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了法國(guó)雙層動(dòng)車組50%的水平。這款動(dòng)車已經(jīng)申請(qǐng)專利80余項(xiàng)，獲得了中國(guó)優(yōu)秀設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)和中國(guó)設(shè)計(jì)智造獎(jiǎng)。按照中國(guó)鐵路大力發(fā)展智能裝備技術(shù)的指示精神，“變形金剛”動(dòng)車組更是智能裝備中的佼佼者。動(dòng)車配置智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，在變換搭配車廂的時(shí)候可自動(dòng)識(shí)別編組配置，可實(shí)現(xiàn)行李智能存儲(chǔ)、旅客智能訂餐、全列車Wi-Fi覆蓋、根據(jù)乘客需要自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光和影視系統(tǒng)等，技術(shù)先進(jìn)，令人期待！

可變軌距動(dòng)車，滿足國(guó)際運(yùn)輸需求

高鐵線路只有成網(wǎng)之后才能充分發(fā)揮運(yùn)輸潛力，而國(guó)內(nèi)的高鐵網(wǎng)絡(luò)如果與國(guó)外交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，其發(fā)展?jié)摿Ω遣豢晒懒俊５?，要想?shí)現(xiàn)高鐵的互聯(lián)互通，還是有一定難度的，最大的障礙就是動(dòng)車組的軌距不一樣。不但高鐵如此，普通的客貨鐵路運(yùn)輸無(wú)一不受這個(gè)條件制約。原來(lái)，國(guó)際上通用的鐵路標(biāo)準(zhǔn)軌距是1435毫米，但是也有1500毫米、1520毫米、1000毫米等寬窄軌距，當(dāng)不同軌距的鐵路想要銜接的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題——根本接不上。那么，有沒(méi)有解決辦法呢？有的。一種辦法就是將乘客和貨物在不同軌距的列車上進(jìn)行倒換，但是耗時(shí)耗力;第二種辦法是乘客和貨物不動(dòng)，只更換列車的轉(zhuǎn)向架，這種方式省事很多，但是耗時(shí)還是過(guò)長(zhǎng)，影響運(yùn)輸效率;第三種辦法就是既不倒換乘客和貨物，也不更換列車轉(zhuǎn)向架，而是在列車低速運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整車輪的軌距，不間斷地在不同軌距之間的線路上進(jìn)行變換。很顯然，第三種辦法最省時(shí)省力，效率最高。能夠完成變軌工作的列車便是“可變軌距列車”。

對(duì)于高鐵運(yùn)輸而言，可變軌距的動(dòng)車組技術(shù)起源于西班牙，時(shí)間是20世紀(jì)60年代，其中最著名的品牌就是Talgo變軌距動(dòng)車組。隨后歐洲其他國(guó)家陸續(xù)開(kāi)展變軌距技術(shù)的研究，如波蘭SUW2000變軌距列車、德國(guó)DB AG/Rafil Type V變軌距列車等，日本、瑞士、韓國(guó)、俄羅斯、中國(guó)等也在變軌距技術(shù)上進(jìn)行了研發(fā)。

無(wú)論哪種變軌距車型，其核心的變軌技術(shù)都是大同小異的。我們以列車從標(biāo)準(zhǔn)軌距向?qū)捾壘噢D(zhuǎn)變?yōu)槔?，介紹一下變軌距作業(yè)流程。首先，從標(biāo)準(zhǔn)軌距上開(kāi)來(lái)的動(dòng)車組以時(shí)速15千米的速度駛進(jìn)變軌區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的車體兩側(cè)設(shè)置了支撐軌，可以托起車輪兩端的軸箱，進(jìn)而讓車輪不再承受壓力。隨后，解鎖軌下拉車輪上的鎖緊桿，讓車輪卸載，在導(dǎo)軌的引導(dǎo)之下，車輪可以左右滑動(dòng)，從1435毫米的軌距變換到1520毫米的軌距。等動(dòng)車完全進(jìn)入寬軌距范圍之后，鎖緊桿重新把車輪鎖緊，兩側(cè)的支撐軌消失，車輪重新恢復(fù)承載，變軌作業(yè)完成。

整個(gè)變軌流程看似簡(jiǎn)單，技術(shù)要求卻非常高，隨著國(guó)家“一帶一路”倡議實(shí)施，中國(guó)高鐵與西亞、中亞以及東南亞國(guó)家的互聯(lián)互通是必然的選擇，此時(shí)，就需要變軌距的動(dòng)車組大顯神威了。我國(guó)的高鐵變軌距動(dòng)車組也在緊鑼密鼓的研發(fā)之中，相信在不久的將來(lái)，這款動(dòng)車組將在國(guó)際高鐵運(yùn)輸中大放異彩，將中國(guó)高鐵品牌繼續(xù)向全世界傳播。

（責(zé)任編輯：司明婧 責(zé)任校對(duì)：曹偉）