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【成都商报】成都这家“超级实验室”,藏着中国高铁每一个精彩细节

来源:成都商报    日期:2020/6/13 11:49:27    点击数:3870

6月3日,成都市科技创新大会召开,吹响科技赋能城市发展的号角。紧接着,6月9日,成都与上海交通大学、西南交通大学分别签署战略合作协议。其中,成都与西南交通大学的合作内容包括加快建设多态耦合轨道交通动模试验平台,推动新一代中低速磁悬浮、新制式城市轨道交通试验线及项目加快落地,为科技创新带来实质性进展。

红星新闻记者了解到,上述合作内容的载体和一个“超级实验室”有关。西南交通大学筹建的牵引动力国家重点实验室,是我国轨道交通领域第一个国家重点实验室,中国高铁的每一个精彩细节几乎都是在这里经理论分析、试验验证、跟踪试验而来。

牵引动力国家重点实验室

建试验台 

开创中国机车车辆运行模拟新纪元

2015年夏天,一位来中国旅行的瑞典人在乘坐京沪高铁时录了一段视频,放到网上就火了。视频中,他将一枚硬币立到高铁的窗台上,这枚硬币竟然坚持了8分钟才倒掉。即便在多年后的今天,谈到中国高铁创造的奇迹和惊喜时,仍有不少人讲出这个故事。

高速列车上硬币不倒的奥秘,在西南交通大学牵引动力国家重点实验室里能找到答案。

“列车在高速行驶下受到很多外部激扰,比如风、会车等等。在扰动之下要跑得平稳,这就有难度了。”西南交通大学首席教授张卫华曾说,有人在日本试过,没成功,在欧洲试过也没成功,只有在中国才能有这么好的平稳运行品质,这个品质就来自于实验室的重大原始性创新突破——滚动振动试验台。

滚动振动试验台

为了模拟轮轨关系,建立机车车辆模拟运行环境,牵引动力国家重点实验室研制了机车车辆整车滚动试验台,“当初建立试验台,能参考的仅是国外类似试验台的几张照片。”张卫华和同事们北上南下、东奔西跑,四处寻找能制造部件的厂家。“有一次去安徽淮北一个厂家调研,出来时又饿又冷,在一个建筑工地的职工食堂找午餐,两个人花了5角钱饱餐了一顿川菜,因为是四川建筑队的食堂。”他回忆道。

1994年,机车车辆滚动振动试验台建成,开创了我国机车车辆运行模拟的新纪元,也正是在这一年,牵引动力国家重点实验室开始接受国家试验和研究任务。1999年,机车车辆滚动振动试验台获国家科技进步奖一等奖。此后,张卫华主持机车车辆滚动振动试验台的改扩建工作。2003年,和世界上同类试验台相比,新落成的试验台成为规模最大、功能最多、技术最先进的机车车辆(六轴)滚动试验台。几乎国内所有新车机车车辆都要在试验台上进行动力学参数优化和验证。

不走寻常路的列车

“成都造”空铁登上科技热搜

牵引动力国家重点实验室于1989年筹建,以轨道交通车辆为研究对象,开展以高速重载车位核心的基础性、前瞻性、战略性创新研究。

创新研究正在助力成都轨道交通产业创新前进,世界首列新能源空铁列车的研发过程,即是“产学研用”协同攻关模式的缩影。

在成都有列不走寻常路的列车,它不走地面而是悬空,萌萌的熊猫车厢装扮甚是抢眼,但更为抢眼的是它的标签——世界首列新能源空铁列车。在国外列车驱动方式为高压供电的大背景下,新能源的应用和环保是空铁列车的最大特点。

“2015年开始,我们依托动力锂电池技术和悬挂式轨道交通技术,提出了空铁概念。2016年,我们觉得这个技术各方面都比较成熟了,就开始投资兴建实验线。”牵引动力国家重点实验室研究员蔡成标曾介绍,空铁项目的研制背景是针对我国城市和旅游景区交通拥堵的社会难题,考虑到地铁、轻轨建设投资大、周期长、运营成本高的客观现实,继而创造性研发出一种占地少、投资小、工期短、景观性好、绿色环保的新能源悬挂式空中铁路交通技术。

2016年,由牵引动力国家重点实验室牵头,联合中国中车、中国中铁、攀枝花钢铁公司等七家大型国有企业协同研制,中国自主研制的世界首列新能源空铁在双流成功“起飞”,“成都造”空铁一度登上科技热搜。

热搜甚至持续到今天。作为全球首条新能源旅游空铁试验线,大邑空铁项目将于2020年年底建成,预计将于2021年初正式开通运营。大邑空铁设计时速70~80公里,实际运行中,空铁将按照每小时60公里的速度运行,充分满足乘客对于旅游、观赏的需求。

此外,大邑空铁列车车辆方案也于近日公布,设计时充分融入成都、大邑地区的文化元素,以古蜀文明、川西传统文明建筑、国宝熊猫、竹林,以科技、智慧出行、旅游观光为主题。最新出炉的效果图可以看到,新一代空铁列车的外形更加炫酷、科幻。

真空管道高温超导磁悬浮装置1

真空装置中

有未来超级高铁的雏形

最近几年,牵引力国家重点实验室持续开展的一项重点工作是,常导与高温超导磁浮车辆理论研究与系统技术。简单来说,这系列技术将覆盖中低速城轨、高速城际以及未来超高速洲际磁浮交通。由此,一个热词引来众多关注,即“超级高铁”。

高铁在真空状态下运行,科学家称为“后高铁时代”,也就是大众俗称的“超级高铁”。2013年,美国“高铁狂人”马斯克提出要建时速1200公里高铁,让“超级高铁”的认知度从学术界扩展到公众。

牵引动力国家重点实验室做“超级高铁”的研究,并非跟风。西南交大素有中国交通智库之称,学校一代代科学家为引领未来交通方向而努力。早在2004年,两院院士、西南交大教授沈志云就提出,有轨高铁的经济运行最高时速为400公里,速度还要高,就要发展“超级高铁”。“超级高铁”在真空管道内运行,通过磁悬浮支撑车体,减少了空气、轮轨的阻力,由此可以实现超高速。

西南交大也有做磁悬浮的基础——2000年,西南交大教授王家素、王素玉带头,成功研制出世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车“世纪号”,证明了高温超导磁悬浮车在原理上的可行性。2011年,师从王家素和王素玉的博士后邓自刚从日本留学后回到母校,2014年在西南交大首席教授、牵引动力国家重点实验室时任主任张卫华的支持下,在实验室内建成全球首个真空管道超高速磁悬浮列车环形实验线平台、国内第一个载人高温超导磁悬浮环形实验线,研究并验证了真空管道+高温超导磁悬浮的可行性。有媒体直接将此称为“未来超级高铁的雏形”。

“超级高铁”的走向如何?6月9日成都与西南交通大学签署战略合作协议上,已经能看出重要信息:加快建设多态耦合轨道交通动模试验平台,推动新一代中低速磁悬浮、新制式城市轨道交通试验线及项目加快落地等。这一创新项目的最新信息也同步披露,当前成都与西南交通大学正共同推进“多态耦合轨道交通动模试验平台”项目申报与建设,该平台计划2023年建成一个长度1500米、管道直径3米、最低气压0.005标准大气压、最高试验速度每小时1500公里的真空管道磁悬浮交通试验平台,将为真空管道超高速轨道交通的基础科学与共性关键技术,提供超高速与低气压的试验环境。

真空管道高温超导磁悬浮装置2

来源:成都商报2020年6月10日

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信息员:刘子敬     作者:叶燕 白茹 摄影:鞠红伟     责任编辑:阮琦

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