科技日报记者 何亮
12月29日10时，随着面纱徐徐揭下，全球设计运营时速最快的高铁列车——CR450动车组样车正式亮相。
CR450动车组最大的创新突破，正是列车以时速400公里运行时，噪声、能耗、制动距离等指标与既有复兴号时速350公里运行时相当。
提速50公里，同时关键性能指标不“衰减”，这意味着CR450动车组要更节能、更轻盈、更静谧、更智能！
阻力更小：给转向架穿上“裤子”
列车高速飞驰，气动阻力会随速度的二次方增长。
从时速350公里提速至400公里，阻力将增加近30%。此时，列车牵引系统的绝大部分力气都消耗在与空气的“对抗”中。“要想跑得快，不仅要动力更强，还要阻力更小。”中国铁道科学研究院集团有限公司首席研究员赵红卫说。
如何有效减阻？CR450动车组的外形设计是关键。CR450动车组样车共有两列，一列CR450AF彰显“锐龙追梦”，一列CR450BF寓意“科技之光”。它们的样貌和风格虽各有千秋，但“既好看又好用”是两者的共同特点。
“在限定的空间和尺度下，追求空气动力学性能的最优，同时反映刚柔并济的中式美学，是我们的最大亮点。”中车长客股份有限公司副总工程师朱彦介绍，基于仿生学设计的CR450BF车头造型，充分展现了动车组的高速度与力量感。
更值得骄傲的是，经过测试，两个新车头均使列车运行时阻力降低2%左右，性能更优越、运行更节能。
除了车头减阻，CR450动车组还首次采用转向架裙底板一体化全包覆结构，它就像给动车组穿了一条“裤子”，让动车组不惧狂风呼啸。再加上新型材料的加持，一系列创新举措让CR450动车组整车更加平顺化，列车空气动力学性能有效提升，运行过程中的空气阻力降低20%以上。
体重更轻：全身进行轻量化设计
为了使列车速度加快、能耗降低，要在“瘦身”的同时强健体格。研发团队开出的“药方”是一副“复合冲剂”——进行全要素轻量化设计。
“我们应用碳纤维等新材料，大范围使用‘拓扑优化’技术，通过精准的受力分析，找到最优的受力结构，在该加强的位置加强，在可以去除的部分去除，最终实现‘体重’更轻、‘体质’更强的目标。”中车四方股份有限公司副总工程师陶桂东说。
电气系统是整车的神经系统，一列复兴号动车组所使用的线缆头尾相连总长度超过180公里。为了使线缆的重量更轻、数量更少、设备占用空间更小，研发团队不断进行轻量化、小型化改进，最终将线缆总长度减少到130公里。
“给列车‘瘦身’，小到电缆线、大到转向架，每个部件都不放过。”陶桂东表示，研发团队以斤为单位，逐个称重，逐个把关。如今，列车较以往减重10%以上，接近一节车厢的重量。
噪声更低：采用化繁为简逐个击破策略
噪声，直接关乎乘坐舒适度。
提速50公里，通常会给列车带来近2分贝的噪声增量。朱彦直言：“想要降低噪声，通常需要更多的重量和更大的空间，可CR450动车组既要身体轻、空间足，噪声还不能大，这些给研制带来巨大挑战。”
单一材料的性能再优异，也不可能解决所有的噪声问题。面对复杂的系统性问题，研发团队采用化繁为简、逐个击破的策略，从噪声源和传递路径出发，先后用2年时间、进行上百种材料比对，最终定制化开发出符合CR450动车组需求的降噪结构和材料。
如今CR450动车组可实现客室内噪声降低2分贝，与既有动车组时速350公里运行时相当——乘客于风驰电掣中心静身安。
为了提速50公里，科研团队破解的难题不胜枚举。历经七年艰苦攻关，他们破除重重困难，成功让CR450动车组样车下线！
今后，面向CR450样车的试验验证与商业运行，科研团队还将不断迎难而上，勇闯高铁科技创新前沿的“无人区”。正如赵红卫所说：“我们的目标就是打造世界商业运营时速最快的高铁。”
（科技日报记者 洪星 摄）
