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“复兴号”今天正式驶上青藏线,都叫“复兴号”,它和我们平常坐的有啥不一样?

时间:2023-07-02 01:55:03 来源:科普之家 作者:科普中国 栏目:百科 阅读:613

据新华社报道,复兴号动车组预计于今天正式在青藏铁路西格段(西宁-格尔木)运行。

复兴号动车组投入运行后,青藏铁路西格段的列车运行速度将从原来的时速120公里提速至时速160公里,长达829.251千米的旅途将缩短至5.2小时以内,最短为4.8小时,较现状最快列车的6.8小时缩短了近2小时,可以说,这是青藏铁路建设和运营史上的里程碑事件。

青藏铁路行驶复兴号.jpg(6月23日7时,青藏铁路西格段复兴号动车组开始试运行。图片来源:新华社)

实际上,这并不是世界屋脊上首次开行“复兴号”,早在2021年6月25日,拉萨到林芝段电气化铁路开通,复兴号动车组便已驶入青藏高原。随后,为满足日益增长的需求,提升运能并提高乘客体验,青藏铁路的西宁到格尔木段也展开了全面提速改造工程,于是便有了我们文章开头提到的事件。

(一)跑在青藏铁路上的“复兴号”,和我们平常坐的有啥不一样?

青藏铁路上要跑复兴号动车组,背后的准备工作可不少,这涉及到整个西宁到格尔木段的线路提速改造。主要工程内容包括盐渍土路基、沙害路基和冻害路基改造;铁路轨道、桥梁升级和加固;信号系统升级改造;增加动车维修基地;铁路电气化升级改造;旅客服务信息系统更新换代;车站到发线延长以及站房改造等。

而首次在青藏铁路亮相的复兴号动车组也和平常我们乘坐的高铁列车不同。这是专门为青藏铁路量身定做的最高运营速度为160km/h的动力集中式动车组,9节车厢,是我们俗称的动车组“绿巨人”的升级换代产品。

绿巨人列车.jpg(6月23日开始在青藏铁路西格段试运行的复兴号动车组。图片来源:央视新闻截图)

青藏铁路复兴号动车组电气系统采用了高原适应性技术,电气绝缘性能得到提升,整车各电压等级设备按照相关标准进行选型和布置,以适应高原环境,并提高系统的可靠性。客车车厢电气元器件的散热性能得到优化,通过合理的器件排布和布线,增加通风口面积,提高元器件的散热效果。此外,动车组还进行了防雷保护和接地措施等电气防雷设计,以确保列车的安全运行。

众所周知,青藏高原海拔高,空气稀薄,所以紫外线格外强,为了提升防紫外线性能,复兴号动车组采用了多种技术措施。司机室车窗采用钢化安全防碎和PVB夹层玻璃,能有效阻挡99%的紫外线。客车车厢的车窗采用高防紫外线性能的卷帘帘布。同时,车窗胶皮等橡胶件采用具有耐紫外线特性的材料,经过耐老化性能试验,以提高防紫外线能力。对于拖车转向架,通过增加空气弹簧防护罩,有效阻挡高原紫外线的直射。

在环保性能方面,复兴号动车组也做出了改进。为避免污水排放对高原环境的影响,动车组配备了污物污水收集装置,对卫生间、洗面间、茶炉室和餐吧区的污水进行集中收集和定点排放,实现高原地区的零排放。

为提升旅客的乘坐舒适性,复兴号动车组进行了多项技术改进。采用分布式和弥散式供氧系统,能够将客车车厢氧浓度提高到适应高原环境的水平。通过采用多层隔声结构、隔热材料和隔音垫等措施,客车的噪声也得到有效控制。

空调送风系统和车门密封等部分也经过优化,降低了噪声水平。同时,空调和采暖系统也进行了性能提升,以适应高原环境下的制冷和加热需求。

此外,整列车压力波保护一体化设计能够提供舒适的乘车环境。为适应高原低气压环境,动车组进行了客车气密性设计,采取了焊缝密封、管路填缝和车门密封等密封措施,以提高车内的舒适性。

说完了青藏铁路西格段的这次提速升级换代,接下来我们聊聊高铁和动车组背后的一些趣知识。

(二)俗话说火车跑得快全靠车头带,高铁列车“复兴号”也是靠车头拉动的吗?

实际上,“火车跑得快全靠车头带”针对的是普速铁路“机车+车辆”的运行模式。这种模式一般通过机车车头提供动力,通过牵引装置将力传递到车辆上,以推动列车行驶。这种“机车+车辆”的牵引模式是临时组合,一旦到达目的地完成运营任务,机车和车辆就要分开,分别进入机务段和车辆段进行检修和存放。

高铁列车中的“复兴号”是中国研发的高速动车组列车,也被称为“中国标准动车组”。与传统火车不同,高铁列车是由多个车厢单元组成的整列列车,原则上一列动车组是不可分割的。车厢单元分为动车和拖车,动车指的是可以提供牵引动力的车厢,拖车指的是没有牵引动力的车厢。包括两端司机室在内的车厢单元链接在一起,形成一列动车组,一般采用8辆和16辆编组。

因此,高铁列车不仅依靠车头的动力,还可以通过中间的动车协同工作来提供牵引动力(动力分散模式)。当然,国外有些高速动车组也采用仅靠车头提供动力的模式(动力集中模式)。

那么,动力集中式和动力分散式高铁列车各有哪些优缺点呢?

1、动力集中式(Centralized Power)

特点:动力集中式动车组的动力系统主要集中在列车的一部分车厢(通常是两端车厢)中,被称为动力车。这些动力车提供牵引力和驱动力,而非动力车则没有独立的动力装置。

优点:设备布局相对简单,维护和操作相对容易,能够提供更大的乘客容量。

缺点:动力集中在特定车厢,增加了单点故障的风险。动力车厢的重量较大,车轮磨损和能耗较高。加速和制动过程中的牵引力分配不均匀。

2、动力分散式(Distributed Power)

特点:动力分散式动车组将动力系统分布在列车的多个车厢中,这些车厢都配备有独立的动力装置。车厢之间通过电气或机械连接协同工作。

优点:动力分散模式提高了列车的牵引力和加速性能。单个车厢故障不会对整个列车的运行产生严重影响。加速和制动过程中的牵引力分配更均匀。

缺点:车内动力装置较多,车辆布局相对复杂,维护和操作较为繁琐。需要更多的能源供应和动力控制系统。

动力集中式一般适用于中短途客运,具有较大的乘客容量和相对简化的车辆设计。而动力分散式适用于长途高速运输,具有更好的加速性能和运行稳定性,但需要更复杂的车辆配置和维护。

(三)我们平常所说的“高铁”和“动车”,究竟有什么区别?

高铁和动车是两个相互关联但又有所不同的概念,很多读者经常将其混淆。

高铁(High-Speed Rail)通常指的是具有较高设计速度(通常大于250公里/小时)和严格的技术标准的铁路系统,包括专用的高速铁路线路、高性能动车组、高标准的车辆和轨道技术等。

动车(Electric Multiple Units)是“动车组”的简称,是指动力集中或分散式的动车组。动车组可以在不同的铁路系统中运行,其运行速度可以根据具体的设计和使用条件而有所不同。一些动车组可以运行速度很高,但也有一些动车组被用于普通铁路上,因此其运行速度通常也较低。

在我国,很多人把G字头的列车称为高铁,实际上它和D字头的列车一样都是动车组。将高铁用作动车的代名词,这是不规范的称呼,需要读者加以区分。

(四)高铁线路多为新建,那么普通铁路可以升级为高铁吗?

原则上而言,普通铁路可以升级改造成高铁线路,但改造过程是一项复杂而具有挑战性的任务,需要从线路标准到轨道质量、信号系统等多方面的升级,这不但需要巨额资金,另外付出的代价很大,通过经济技术比较,性价比并不一定高,所以时速200-350k/h的高铁一般都是新建线路。

当然,如果普速铁路仅仅升级改造开行速度不太高的动车组,那另当别论,比如青藏铁路西宁至格尔木段改造就是现实可行的案例。那么,普速铁路升级改造成高铁主要包括哪些工程呢?

1、提高线路标准

高铁需要满足更高的技术标准,包括更严格轨道几何形状、更灵活的线路坡度、更大的曲线半径、更宽的铁路隧道、更坚固的桥梁、更可靠的信号和列车控制系统等。因此,需要对现有的普通铁路进行线路升级改造,以满足高铁的要求,这会涉及地质勘察、土建工程和线路优化等工作。

2、提高轨道质量

高铁列车运行需要更高质量的轨道系统,包括轨道平整度、轨道垂直度和轨道几何保持等方面。普通铁路上的轨道若想满足高铁列车的要求,可能会涉及到更换轨道材料、提升轨道维护水平和轨道检测技术等,想想就是一个大工程。

3、信号与通信系统升级

高铁列车需要更高级别的信号与通信系统,以保证列车的运行安全和效率。普通铁路上的信号系统需要进行升级和改造,包括采用先进的列车控制系统、信号设备和通信网络等。

4、电气化改造

高铁列车通常采用更高级别的电力牵引系统,因此,普通铁路需要进行电气化改造,以提供适应高铁运行的电力供应系统和设备。这可能涉及电气化设备的安装、供电线路的改造等。

5、车辆更新与技术升级

普通铁路升级成高铁线路还需要配备高速动车组列车,这意味着需要引入新的列车车辆,具备高速性能和适应高铁线路要求的技术特点。

(五)为什么大部分高铁不在晚上运行?

VCG211225861578高铁.jpg(图库版权图片,不授权转载,请联系原作者)

大部分高铁不在晚上运行的原因是多方面的,主要包括以下几点:

1、安全考虑

夜间能见度较差,特别是在没有良好照明的地区,高速行驶的列车可能面临较高的安全风险。白天运行可以提供更好的能见度,减少事故的发生概率。

2、维护和检修

晚上通常是铁路维护和检修工作的主要时间段。在夜间停运高铁列车,铁路运营部门有更多的时间进行线路检查、设备维护和修复工作,确保列车在白天运行时的安全和可靠性。

3、减少噪音和环境影响

高铁列车的高速行驶可能会产生噪音和振动,对周围居民和环境造成干扰。夜间停运高铁列车可以减少对居民的噪音干扰,保障他们的休息和生活质量。

4、人员安排和调度

高铁列车的运行需要配备大量的工作人员,包括列车驾驶员、乘务员、维修人员等。夜间运行可能需要额外的人员调度和安排,增加了运营成本和管理难度。

5、负荷平衡

白天通常是乘客出行需求集中的时间段,高铁列车在白天运行可以更好地满足乘客的出行需求。而晚上的乘客需求较低,夜间运行高铁列车可能会导致列车负荷不均衡和经济效益不高。

需要注意的是,并非所有高铁线路都完全不在晚上运行。一些高铁线路可能会在夜间的特定时间段运营有限的列车班次,以满足部分夜间的乘客需求。这通常发生在特定的客流高峰期或特殊的情况下,如假期交通高峰。

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出品:科普中国

作者:王麟,铁路高级工程师,中国科普作家协会会员,天津科普作家协会理事

监制:中国科学技术出版社有限公司、中科数创(北京)数字传媒有限公司

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