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每逢假期出游季，乘坐高鐵動車成為很多人的出行選擇。從時速200公里到300公里，再到現(xiàn)在的時速350公里，中國高鐵越跑越快，也給人們的出行帶來更多便利。

據(jù)最新消息，CR450動車組樣車計劃今年年內(nèi)下線，運營時速將由350公里提升至400公里。從時速350公里提升至時速400公里，意味著什么？有何必要性？又是否具備可行性？

為何要提速？

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，以時速350公里打造了世界高鐵運營速度的新標桿。如今，時速400公里的CR450動車組正在加緊研制。

按照中國高鐵命名規(guī)則（CR是China Railway的縮寫，即中國鐵路，而后面的數(shù)字則表示速度等級），CR450是指實驗運行時速450公里、商業(yè)運行時速400公里的高速動車組列車。

從時速350公里到時速400公里，高鐵提速具有重要意義。

一方面，這是我國鐵路技術(shù)能力和水平持續(xù)進步的結(jié)果，也使我國高鐵保持著在世界范圍內(nèi)的領先優(yōu)勢。

據(jù)國鐵集團科技和信息化部負責人介紹，“CR450科技創(chuàng)新工程”是國家“十四五”規(guī)劃確定的重大科研項目。“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(shù)創(chuàng)新。

即將在年內(nèi)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(shù)創(chuàng)新，填補時速400公里高鐵技術(shù)標準體系空白。CR450科技創(chuàng)新工程取得的相關(guān)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(shù)世界領跑優(yōu)勢。

如今，中國高鐵已經(jīng)形成全球最大的運營網(wǎng)絡，國內(nèi)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。

另一方面，這是經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，將進一步壓縮各區(qū)域間時空距離，密切城市間聯(lián)系。

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(gòu)。

有研究表明，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(nèi)；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。

當前，中國現(xiàn)有的高鐵列車時速已經(jīng)可以達到350公里，如果未來時速提升至400公里，有可能將北京到上海之間的旅行時間從4個多小時縮短至4小時以內(nèi)。

此外，高鐵提速發(fā)展也促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。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、精密儀器等眾多技術(shù)領域。

國鐵集團牽頭組建了涵蓋鐵路行業(yè)內(nèi)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(chǎn)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(jīng)形成260個獨立的技術(shù)系統(tǒng)，設計生產(chǎn)動車組零部件的核心企業(yè)超過100家、關(guān)聯(lián)企業(yè)2100多家，覆蓋國內(nèi)20多個省區(qū)市。

時速350公里→時速400公里

可行嗎？

高鐵提速并非簡單的加速過程，涉及多方面考量。

首先，要跑得快。讓列車跑得快的關(guān)鍵，是讓它的“體力”更強、“體重”更輕。

“體力”方面，中國鐵道科學研究院首席研究員趙紅衛(wèi)表示，要想達到時速400公里，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。

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(zhuǎn)數(shù)每秒一百轉(zhuǎn)，功率提高14.5%。

“體重”方面，CR450使用鎂合金、碳纖維等新材料，滿載旅客時的“體重”從500多噸下降到460多噸。

其次，要停得穩(wěn)。趙紅衛(wèi)認為，從時速350公里到時速400公里，最關(guān)鍵的技術(shù)，不是能不能跑起來，而是能不能停得住、停得穩(wěn)、停得準。

當行駛時速400公里時，一次緊急停車產(chǎn)生的能量可以在兩分鐘內(nèi)將6.8噸的水從冰點燒到沸點。在如此大的能量推動下，列車能不能安全停下呢？

下圖中高速旋轉(zhuǎn)的紅色圓盤正在測試的就是閘片和制動盤的匹配度，看看剎車系統(tǒng)靠不靠譜。這個燒紅的圓盤正在不停地采集數(shù)據(jù)，列車的智能系統(tǒng)也正精準計算出起步、提速、停車的最佳方案。

趙紅衛(wèi)說：“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(shù)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。”

最后，要能耗低。提速意味著能耗增加，如何降低能耗？高速列車輕量化是關(guān)鍵。

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(shù)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說，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。

通過一組數(shù)據(jù)來看CR450交出的“成績單”——

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。

此外，要想實現(xiàn)時速400公里運行，不僅對列車有要求，對高鐵線路也有要求。目前正在修建中的成渝中線高鐵，設計時速350公里，在部分區(qū)段預留進一步提速條件。

“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(shù)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表示，目前，時速400公里鐵路基礎設施技術(shù)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(nèi)下線，并將開展一系列試驗。

高鐵已不僅僅是一項交通工具，更是中國科技創(chuàng)新能力和綜合國力的體現(xiàn)?；蛟S，在不久的將來，時速400公里高鐵將呼嘯而來。

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