高鐵是我國自主創(chuàng)新的一個成功范例，也是新質生產力的重要體現(xiàn)。進入“十四五”以來，我國高鐵在領跑世界的同時，不斷研發(fā)新技術，研制新產品。由國鐵集團牽頭實施的CR450科技創(chuàng)新工程目前正全面推進，這是瞄準高鐵發(fā)展未來，努力實現(xiàn)高鐵更高速度商業(yè)運營的關鍵舉措。
CR450科技創(chuàng)新工程主要包括CR450動車組和時速400公里高鐵線路、橋梁、隧道等基礎設施技術創(chuàng)新。目前，CR450動車組樣車正在加緊研制，樣車何時下線？列車提速需要哪些新技術？未來怎樣帶動相關產業(yè)發(fā)展？一起走進CR450動車組樣車研制一線↓↓↓
記者探訪CR450
關鍵系統(tǒng)實驗室
走進CR450動車組關鍵系統(tǒng)實驗室，中國鐵道科學研究院首席研究員趙紅衛(wèi)首先帶記者看的是制動系統(tǒng)數(shù)字模型。在她看來，從時速350公里到400公里，最關鍵的技術，不是能不能跑起來，而是能不能停得住、停得穩(wěn)、停得準。
中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi)：最重要的是制動系統(tǒng)，它要能夠停得下來。我們在頂層的技術指標要求，制動距離要達到和CR400時速350公里時候的制動距離保持一致，也同樣是6500米，就要提升整個列車的制動能力。
記者隨后模擬剎車，大屏幕上顯示，制動缸數(shù)據(jù)模塊發(fā)生明顯變化，而這些數(shù)據(jù)來自成百上千次真實的試驗記錄。
鏡頭中燒紅的圓盤就是正在試驗的制動盤，它在仿真極端工況下，逐漸由黑變紅，再由紅變黑，溫差可以超過700℃。而變化過程中積累的數(shù)據(jù)都會存入“智慧大腦”，搭建數(shù)字模型，對每一個環(huán)節(jié)進行精量計算。
中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi)：我們原來的CR400制動響應時間在2.3秒左右，這一次我們要提升到1.7秒，響應時間可以進一步壓縮列車制動距離。
不只是制動系統(tǒng)，從牽引動力、網絡控制到安全監(jiān)測，每個關鍵系統(tǒng)都有自己的專屬數(shù)字模型。通過精準計算，他們找到了讓列車跑得快、停得穩(wěn)、能耗低的關鍵，那就是讓它的“體力”更強、“體重”更輕。
中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi)：我們要想達到時速400公里，還是要提升功率。CR400的牽引功率是9600千瓦，在CR450上功率達到了11000千瓦，我們還減輕了列車的重量。
多項技術攻關
確保CR450時速達到400公里
根據(jù)已知的試驗數(shù)據(jù)，CR450車體的重量大約10噸，比既有的CR400復興號列車減少12%左右；同時運行阻力、能耗指標各降低20%；制動性能和牽引效率分別提升20%和3%，讓列車在制動距離、噪聲、能耗指標不變的情況下，實現(xiàn)運營時速提高50公里，達到時速400公里。
CR450動車組樣車將在年內下線
2017年9月起，復興號中國標準動車組CR400型列車在京滬高鐵上線運營，它以時速350公里，打造了世界高鐵運營速度的新標桿。
正在研制的CR450動車組，又將在速度上實現(xiàn)哪些新突破，什么時候可以下線呢？
在中車長客的焊接車間里，一排排機械手正在焊接CR450轉向架。工作人員告訴記者，廠里主要用機械手代替人工焊接，生產效率大幅提升。
中車長客股份公司首席操作師 謝元立：速度等級的提升，對我們的焊接工藝提出了更高的要求。機械手焊接完全按照程序編輯的行走路徑，避免了人為因素的干擾，可以達到無缺陷。
CR450動車組的研制是在2017年下線的復興號中國標準動車組CR400的基礎上又一次技術突破，列車運行時速將從350公里提升到400公里。
CR450科技創(chuàng)新工程自2021年啟動以來，先后完成了17項新技術部件樣機研制，搭載CR400綜合檢測列車開展57項科研試驗，創(chuàng)造了動車組明線單列時速453公里、相對交會時速891公里和隧道交會時速840公里新紀錄。
國鐵集團科技和信息化部主任 張大勇：目前，時速400公里鐵路基礎設施技術創(chuàng)新和更高速度綜合試驗段建設取得重要進展。CR450動車組已完成頂層指標和總體方案制定，進入施工設計和樣車研制階段，樣車將在年內下線，并將開展一系列試驗。
輕質新材料廣泛應用
撬動高鐵大市場
記者在采訪中了解到，按照設計要求，CR450動車組在時速提高50公里的同時，噪聲和能耗等環(huán)保指標都不超過CR400復興號列車。這得益于輕質高效的新材料、新技術的應用，與此同時，這些新材料新技術也帶動了高鐵產業(yè)鏈不斷提質升級。
CR450牽引系統(tǒng)的永磁電機，是第一次應用在我國商業(yè)運營的高鐵列車上。工作狀態(tài)下，它的帶電在兩千伏以上，轉數(shù)每秒一百轉，功率提高14.5%。
不只是含有稀有金屬的永磁材料，CR450動車組采用了大量碳纖維復合材料，這種材料相比傳統(tǒng)材料密度更低，擁有輕量化、高強度、耐高溫、抗疲勞等一系列技術指標優(yōu)勢，為高速列車輕量化提供了優(yōu)選方案，有利于車輛減重、提速和降低能耗。
中車四方股份公司高速動車組總體高級主任設計師 聶穎：我手里拿的是一個碳纖維的墊片，像CR450，設備艙還有排障器都應用了碳纖維材料，比傳統(tǒng)材料能夠降低30%的重量，這樣車身更輕，跑起來能耗更低。
從時速300公里、350公里到400公里，高鐵列車越跑越快，不僅是材料越換越新，也帶動整個高鐵產業(yè)鏈不斷提質升級。目前，我國已經在吉林長春、山東青島、湖南株洲等地建成了與高鐵密切關聯(lián)的特色產業(yè)集群。
中國鐵道科學研究院首席研究員 趙紅衛(wèi)：像一些主機企業(yè)，他們周邊有很多的配套供應商，形成了千億級的產業(yè)規(guī)模。高鐵的發(fā)展，對于整個的工業(yè)轉型升級還是有非常大的拉動作用。
數(shù)據(jù)洞察：
“數(shù)”說高鐵科技創(chuàng)新
即將在年內下線的CR450動車組，將促進我國高速鐵路動車組、基礎設施系統(tǒng)技術創(chuàng)新，填補時速400公里高鐵技術標準體系空白。CR450科技創(chuàng)新工程取得的相關科研成果將廣泛運用于鐵路建設和運營領域，進一步提升鐵路科技自立自強能力，鞏固擴大我國高鐵技術世界領跑優(yōu)勢。
科技創(chuàng)新，讓高鐵越跑越快。中國高鐵依靠自主創(chuàng)新，基礎設施和移動裝備水平不斷提升，一步一個臺階，經歷了時速200公里、250公里、300公里、350公里，未來將開啟時速400公里的新時代。如今，中國高鐵已經形成全球最大的運營網絡，國內通車里程超過4.5萬公里，復興號通達31個省區(qū)市，超過22億人次乘坐復興號旅行。
科技創(chuàng)新，讓距離越來越近。從時速350公里到時速400公里，提速50公里，這不僅是一個數(shù)字，更是一種時空距離的重構。研究表明，乘坐時速200公里以上的動車組，最佳旅行距離在800公里以內；時速300公里的高鐵，最佳旅行距離在1200公里左右；時速達到400公里等級，最佳旅行距離將延長到1600公里。
科技創(chuàng)新，讓產業(yè)越做越大。一列復興號動車組大概由50多萬個零件組成，涵蓋了機械、冶金、材料、電力電子、化工、信息控制、計算機、精密儀器等眾多技術領域。國鐵集團牽頭組建了涵蓋鐵路行業(yè)內外重點企業(yè)、高校和科研單位的鐵路科技創(chuàng)新聯(lián)盟，實現(xiàn)產學研深度融合。從研發(fā)、制造，到運維服務的全鏈條協(xié)同發(fā)展，已經形成260個獨立的技術系統(tǒng)，設計生產動車組零部件的核心企業(yè)超過100家、關聯(lián)企業(yè)2100多家，覆蓋國內20多個省區(qū)市。
（總臺記者 鄭連凱 王朝朋 王偉 吳剛 浙江臺）