中国高铁再突破，时速400公里变轨距成功下线，洲际运营再添利器
老陈聊科普2020-10-31 09:00
在高铁不断平稳提速的今天，中国高铁成绩斐然，走在了世界前列。最近又有好消息传来：我国的“先进轨道交通”重点项目再次有了新突破，时速平稳运行在400 km/h，同时具有可变轨功能的高速动车组正式下线。这意味着我国高铁技术不但再次稳定提速，而且在行驶过程中可以根据轨道宽窄自动变化车轮间距。那么该次突破是如何做到的？这将给世界高铁发展带来什么样的格局？
列车运行中自动改变轨距，我国高铁跻身世界先进水平，科研体现实力
10月21日上午，国家重点研发计划，“先进轨道交通”重点专项，时速400公里可变轨高速动车组在吉林长春下线。这列动车组列车可以在全球90%铁路网上实现互联互通。
我国高铁从无到有，从落后到先进就是不断刻苦攻关的过程，近日的400km/h跨国互联互通高速动车组正式下线就是最好的例证。
据了解该高性能动车组能可以适应不同的气候条件、不同的轨道间距、不同的供电制式标准，在国际铁路间实现高速平稳运行，具有节能环保、主动安全、智能维护等特点。
该高铁是面向俄罗斯、欧洲、东南亚目标市场，分别研制具有跨国互联互通特征的时速400公里高速动车组，这是新时代我国高速铁路装备具有里程碑意义的重大创新成果，而此次作为突破点最亮眼的就是运行过程中全自动变轨。
由于早期的铁路建设缺乏同意的国际标准，世界上有多大十余种宽度不一的轨距，其中使用最多的标准轨距（1435mm）、欧式宽轨（1676mm）、俄式宽轨（1520mm）和米轨（1067mm），四种加起来约占世界铁路的总里程的90%。
由于火车转向架中一对轮子的间距是固定的，所以无法在不同的轨距的轨道上运行，就就给国际铁路联运造成了不小的困难，怎么解决呢？
目前主要有三种方法：
第一种简单有效，直接在便捷换乘下一个国家的列车继续行程，目前这种方式主要用于国际铁路货运，“中欧班列”就属于这一种。
第二种，在边界口岸更换列车的转向架，首先用架车机把火车抬起来，是火车原有的转向架和车体分离，然后更换一批能够满足另一个国家的轨距的转向架，最后将原来的车体重新落到新的转向架上，列车就可以顺利出国了。目前“北京-乌兰巴托-莫斯科”国际铁路联运用的就是这种方案。整个列车更换转向架需要大约2-3小时，乘客和货物虽然可以不用换车，但等待时间比较长，耗费的人力、物力成本较高，
最后一种方法就是上面说的——可变轨距高速列车，无需停车即可自动实现转向架的轨距调整。首先应用这一技术的是西班牙的一家公司，由于他们的铁路轨距为1668mm，这与邻国法国（1435mm）不兼容，于是早在1969年这家公司就开发出了商用的可变轨距列车。1995年又研制出了高速可变轨距转向架和地面装置，50年来这家公司在行业内可谓是“独领风骚”，只买产品，不买技术和授权专利。
虽然近些年很多国家都在尝试研制自己的变轨距产品，但基本原理都比较相似。想要实现列车自动变化轨距，需要转向架和对面变轨装置的完美配合，过程基本如下：
1.车轮驶入地面变轨装置的下沉轨道，是车轮外侧原本悬空的轴箱落在轴箱支撑轨道上，并将车辆的重量转移到轴箱上，此时车轮悬空。由于其他带动力的车厢依旧在运行，列车仍然可以继续前行。2.通过地面变轨装置的解锁导轨，将保持车轮的锁销打开。3.通过导轨给车轮施加一个向内或者向外的力量，使得车轮间距扩大或者缩小。4.通过地面变轨装置的导轨将锁销插入到新的位置，确定新的车轮与车轴的位置关系。5.让车轮重新与轨道接触，将列车的重量再由轴箱转移回车轮上，整个变轨过程就结束了。
西班牙的那家公司的设计是让轴箱与轴箱支撑轨道进行滑动摩擦，这就不断的往轨道上喷洒润滑剂，从而既能起到支撑作用又有助于保持车辆的前行，而我国此次下线的自动变轨距高铁将平直的轴箱支撑轨道改成了数百个辊轴，将滑动摩擦变成了滚动摩擦，由于摩擦力减小，就无需使用润滑剂，变轨装置也不再需要进行特殊的保温处理，运营维护成本极大降低。
如今，我国研制的自动变规矩高铁，设计时速提高50公里、可实现自动变轨距，意味着城际、国际间抵达速度更快、用时更短、出行更便捷。下线的高速动车组变结构走行系统，利用变轨距转向架，一列车只需3分钟即可在行进过程中完成自动变轨运行。
这一产品的成功研发，打破了国外技术的寡头把持，填补了国内变轨技术的空白。可变轨技术的应用，大大减少了列车穿行不同轨距的等待时间，这就为洲际高铁兼容运营提供了有力的低成本、高效能的设备保障。
再次提速，更多创新，配套日趋完善，中国高铁全球运营或成可能
作为“先进轨道交通”重点专项：“时速400公里及以上高速客运装备关键技术”项目，该高铁车辆的下线意味我们突破了以下几点：一是上面说的运行过程中全自动变轨，二是节能化高速运营。
自动变轨距、降噪耐严寒、节能又安全，这一系列的综合创新，使之成为中国高速铁路装备具有里程碑意义的重大创新成果。
该高铁应用了智能复合传感器技术、大数据技术以及特征提取技术，实现了运营状态下的智能评估、状态诊断和预警报警。同时通过车载设备、车地数据传输、地面系统，可以构建车地一体的全寿命周期管理平台，为列车运营和维护提供决策建议，实现主动安全保障和智能维护。
该高铁采用“多目标均衡综合节能技术”，在同等运行速度条件下人均能耗每公里降低10%，噪音降低2分贝，这意味着当列车以400km/h运营时，能耗与噪音水平与350km/h的高速动车组相当，在提升速度的同时并不增加能耗，堪称节能环保的绿色列车。
该高铁还有极强的环境适应性，能够在±50°C的这样的苛刻温度条件下运营，可以满足不同牵引供电制式和铁路运输标准，基本覆盖全球90%的铁路网上实现互联互通。
更加令人欣喜的是该高铁的的成功研发是我国科研院所集体智慧的结晶，该项目是科技部在2016年提出众多计划中率先实施的 “400km/h及以上高速客运装备关键技术”之一。
制造公司牵头30余家产、学、研重点单位，在高速动车组系统集成、变结构走行、牵引变流、列车运行多目标优化控制等关键核心技术领域相继都实现突破，同时还构建了具有代际特征的设计、制造、试验技术平台，并且最终形成跨国互联互通高速动车组的技术、标准、装备和服务能力。
总结：
基于这样的重点项目形成的技术和产品研发、制造平台，我国交通装备制造企业按照这样的全球视野生产互联互通高速列车产品，一方面可满足我国高速铁路未来技术和建设运营发展需求，另一方面能够对高端装备“走出去”以及“交通强国”战略的实施提供强大的技术支撑。而我国要如何在全球轨道交通占据一席之地？又需要凭借什么才能建立新的具有引领意义的高速客运装备技术和标准体系？
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