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政德兴 政风正 国家强

2019-08-18 12:42 来源:鲁中网

  政德兴 政风正 国家强

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磁悬浮、碳纤维 快来膜拜这位“未来列车”的技术大神

2019-08-18 07:30 来源:青岛日报
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百度   “3D藏宝图”并非一张实际的地图,而是利用多种探测手段对考古区域的扫描成像。

高速磁浮交通,一个技术难度极高的工程系统,一项长期被德国、日本等少数发达国家垄断的国际尖端技术。2016年担任高速磁浮课题负责人的他,在青岛抢占世界轨道交通的制高点——

丁叁叁:挑战磁悬浮的“快意行者”

最近两个月,中国中车科学家、中车四方股份公司副总工程师丁叁叁几乎成为媒体的“宠儿”。从5月23日时速600公里高速磁悬浮试验样车在青岛下线,到6月19日下一代碳纤维地铁列车在调试线上成功完成试跑,即将呼啸而来的“未来列车”“未来地铁”让人感受到了高铁技术的跨代升级,更让人们好奇,创造这些传奇的研发团队有着怎样不为人知的故事?答案,就在丁叁叁身上。

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▲丁叁叁正在检查磁浮样车。

茅以升铁道工程师奖、中国中车科学家、中华全国铁路总工会火车头奖章、青岛市拔尖人才、泰山产业领军人才、中国中车首届“最美中车人”……在中国高铁发展史上,从“和谐号”到“复兴号”,从碳纤维地铁到高速磁悬浮,丁叁叁是高速动车组技术专家和技术带头人,更是前沿技术的领军者。

“在高速列车这个领域,几乎没有什么技术是丁总不懂的!”走在中车四方的厂区内,每个人提起丁叁叁,都是一副仰望的神情。中车四方总工程师梁建英评价丁叁叁是高铁领域“十几年难得一见的全才”。一个技术大咖,靠着“硬核”科技实力,在中国高速列车里程碑上深深刻下了青岛印记。

一辆车的上万个零件,像图纸一样“印”在脑子里

或许,1989年从长沙铁道学院(现更名为中南大学)毕业的丁叁叁刚刚跨进这个行当的时候,没想过有一天他会站在中国高铁事业的“塔尖”上。“其实,我上学的时候喜欢文科,但是我们老家的人都觉得,学理科有出息,饭碗比较稳定。”丁叁叁说这话的时候,笑得特别朴实。

“我们制作产品宣传册的时候,想不出好的题目,就去找丁总帮忙。”中车四方技术人员告诉记者,丁叁叁爱读书,有着深厚的文学功底和文艺情怀。

选择了理工科的丁叁叁,没有遗憾,却一路惊喜。他从动车产品开发部的设计师做起,后来做到技术中心车体开发室主任、技术中心主任,自2016年开始,担任中车四方国家高速动车组总成工程技术研究中心主任和高速列车系统集成国家工程实验室常务副主任,成为这两个国家级研发创新平台的负责人,担当前沿技术研发的领军者。

从负责“某个部分”到负责“系统集成”,丁叁叁的专业跨度之大,令人咋舌。“我是学结构专业的,做系统集成的时候,会接触到其他系统各方面专业知识,比如空气制动专业,当时初次碰到阀类原理图,简直就跟看天书一样。”丁叁叁不气馁,抱着一本空气制动的专业书籍反反复复看了一个多月,到最后,那些图纸就像印到脑子里一样清晰。

而一辆高速列车,有几万个零部件,众多复杂系统相互关联,相互冲突,需要有人做技术决策。丁叁叁感叹,设计过程中最常遇到的就是有限空间里有限质量分配条件下各个专业的“博弈”。作为技术决策者,丁叁叁必须成为每个专业的行家,在长达十年的时间里,他每天除了啃书自学,一有时间就到现场琢磨列车各系统和零部件的状态。“以前我们做机车的时候,出现小失误,损失相对少一些。现在发展高铁,哪怕一块玻璃的安装设计失策,就是几千万的损失,可马虎不得。”

正是这样精益求精的探索,让丁叁叁带领团队填补了国内轨道交通装备领域的多项技术空白,引领我国轨道交通装备技术的一次又一次升级,不断推动我国高速列车的创新蝶变——

他先后主持或参与了时速250公里、350公里、CRH380A、更高速度试验列车、高寒抗风沙动车组以及“复兴号”等系列动车组的研发;

他带领团队攻克降低头车空气阻力、尾车空气升力等方面的技术难题,实现了头车降低阻力、尾车升力接近于零的优良气动解决方案,在试验台上跑出了时速605公里的速度。他的团队开创性地建立起了高速动车组空气动力性能研究的规范,攻克了高速动车组头型设计及评估关键技术,被称为“飞龙”的“复兴号”气动阻力比CRH380A降低15.7%,升力系数接近于零,侧风升力系数降低6%;

他带领研发团队成功突破高速列车碰撞安全核心技术,填补了我国高速列车碰撞吸能技术空白,为高铁安上一把“安全锁”,大幅提升了高速列车的被动安全防护能力,使高铁动车运行更安全;

他带领团队成功研发了我国首列城际动车组——CRH6A,核心技术完全自主化,填补了国内城际动车组领域的空白。并以此为基础搭建了全新的城际动车组CINOVA技术平台,形成了时速200公里、160公里、140公里不同速度等级的谱系化产品,在珠三角、长三角、京津冀、长株潭等城市群投入运营,成为“都市圈里的快捷使者”;

他带领团队成功突破了碳纤维大型复杂件结构设计、制造成型等关键技术,实现了碳纤维复合材料在车体、转向架构架、司机室等车辆主承载结构上的全面应用。2018年柏林国际轨道交通展上,中国中车新一代碳纤维地铁列车惊艳亮相,面对外国媒体连珠炮式的提问,丁叁叁温和地接替了翻译的工作,全程用流利的英语,把一个个专业术语解答得生动又形象。

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▲中车新一代碳纤维地铁列车。

抽丝剥茧解难题,啃下高速磁浮的“硬骨头”

丁叁叁眼下正在带领团队攻关的高速磁浮交通技术,是一个技术难度极高的工程系统,是一项长期被德国、日本等少数发达国家垄断的国际尖端技术。

我们为什么要攻关时速600公里高速磁浮?“高速磁浮填补的就是航空与铁路交通之间的速度空档,在行程1000-1500公里的城市之间,高速磁浮将是最佳交通选择。”面对记者,丁叁叁的解释通俗易懂——高速磁浮可以实现“快起快停”,比高铁更能发挥出速度优势,磁浮列车只需3分钟,跑出不到20公里,就能从零加速到时速600公里,而高铁加速到时速350公里需要6分钟、大约25公里的加速距离。因此高速磁浮用于长途交通,可在大型枢纽城市之间或城市群与城市群之间形成高速“走廊”,用于中短途运输,可实现城市群“同城化”。在丁叁叁的描述中,未来青烟威之间,大约20分钟就能“闪至”。

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尽管国内已有几条在营磁悬浮线路,但从已有的时速430公里提升到600公里,跨越的不仅仅是速度等级的门槛。“围绕车辆、牵引供电、运行控制、线路轨道等核心系统,我们要解决磁浮跨江穿山高速运行、长途多分区多车辆全自动追踪、任意点停车、救援及逃生等众多难题。”丁叁叁说,未来商业化运行的时速600公里磁浮交通,必然要使用更大电流电压的IGCT器件做牵引变流,实现多车追踪运行,安全设计、协同调度等都需要重新进行软硬件的构建。抱轨结构没有桥梁通道,一旦发生故障,乘客如何逃生?地面上架轨道每隔25米可以设一个桥墩,但如果遇到河流,几十米甚至上百米的跨距,如何应对磁悬浮列车剧烈的振动?高速运行中的列车,遇到突发状况,如何安全地快速停车?……摆在丁叁叁团队面前的难题,仿佛织成了一张巨大的网,纵横交错。

依托国家高速列车技术创新中心,由中车四方牵头,将我国自主研发磁悬浮的优势资源都整合了起来,国防科技大学、同济大学、北京交通大学、中科院电工研究所、中科院力学研究所等高校院所,以及各种主机厂、牵引系统配套厂等协同攻关,展开了牵引系统、信号系统、控制系统之间的大匹配以及车、地、轨之间的联动设计,系统攻克空气动力学、系统动力学、悬浮导向、大功率牵引、车地同步控制、加减速能力、轻量化与减震降噪、自动化运控及通讯、新型线路轨道等一系列关键技术,抽丝剥茧,一点点啃下高速磁浮的“硬骨头”。

首先攻关的是阻力问题。据丁叁叁介绍,车速越快,空气阻力越大,当列车跑到600公里/小时的速度时,超过90%的阻力都是气动阻力。只有设计出合适的“头型”,才能最大限度降低气动阻力对牵引动力的消耗。

还要解决升力问题。“许多人以为,悬浮车底下空气多点不是很好吗?实际上,升力不是越大越好,而是越稳定越好。”丁叁叁说,快速奔跑的车辆容易“飘”起来,气动升力太大,车辆控制能力就会下降,稳定性舒适性变差。特别在隧道当中,这种问题更加明显,不稳定的升力必须得到抑制。

电磁控制是核心技术问题。车轨之间电磁耦合现象随着速度攀升而急剧变化,磁悬浮列车依靠调节电磁线圈电流大小来调节电磁力变化,悬浮的列车无论垂直方向还是左右摆动,都不能触碰到轨道,因此速度越高对线路精度要求也越高。

最难解决的是一系列“矛盾问题”。追求高速度、大载重的磁浮列车必然需要车体轻量化,但是时速达到600公里时,受到的气动压力极大,特别在狭窄的隧道当中,气动压力有可能是目前时速350公里高速列车的10倍,这就需要车体具备高强度。又轻又强,还要考虑防噪、减振、隔热等需求,丁叁叁带领团队把问题一条条梳理出来,精确地让质量分配与整体系统设计相匹配。

设计高速磁浮列车,体现速度感、时代感和中国文化

“最好的设计作品,不应当是窝在办公室的格子间里憋出来的东西。如果能在塞纳河畔看看风景,品一品左岸的小咖啡,仔细地思考一个下午,或许会有更棒的灵感。”丁叁叁的文艺情怀,在他谈及高铁设计思路的时候,表现得尤为浓烈。在他看来,高速列车是一件工业艺术品,应该有足够的“好心情”来琢磨。

大学时代,他主修的是内燃机车,但书桌上,文学、艺术、哲学的书籍却占了“半壁江山”。工作后,他鼓励工程技术人员多一些人文素养,以此来提高系统逻辑思维能力,拓宽眼界。

“目前我们的工作紧张,压力很大,确实很难实现这种理想状态。但是许多好的设计除了经验的积累,也浸润了你曾经受过的文化滋养,与品位有关,与审美情趣有关。”丁叁叁总是努力创造条件,让设计人员去外面看一看,接触世界,从其他的产品中寻找借鉴。

设计“复兴号”的时候,丁叁叁团队压力很大,“有时候好的设计,生产不一定能实现,成品率很低。”丁叁叁回忆,当时他们设计的车体的棱线遭到很多人反对,因为那意味着更高的加工精度,一时半刻难以实现。但是,当游龙般的“复兴号”惊艳亮相时,赢得的赞叹让曾经的磨砺都值得,“最终完美的呈现,都是坚持的结果。”

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▲磁浮样车正静静地在轨道上“悬浮”。

如今,设计高速磁浮列车,丁叁叁坚持要有速度感、时代感和中国文化特色。记者在丁叁叁的案头见到了样车模型,依旧仿若游龙,造型流畅,配色以银色和蓝色为主,不像欧系列车那样张扬的色块,极具中国文化底蕴。车身两侧有一条突出的棱线,是丁叁叁特意加上去的。据了解,最早的设计方案没有这条线,但是加上之后,将原先大块的白板进行分割,呈现的视觉比例更舒适,同时它还有专业支撑,符合空气动力学需求,线条的导数具有连续性。车头顶端的窗户被处理成逐渐向后变窄的拉长型,好像是玻璃上的一滴水被疾风吹过后的变形,充满了速度感。窗户周边嵌入的碳纤维和灯饰,又让整个车身灵动了起来。

丁叁叁喜欢称自己为“行者”——因为与“行着”谐音,这是他对高铁这个行业的热爱,是他从高速到更高速,从一项空白到另一项空白不断填补当中的精神动力。

采访结束的时候,记者问丁叁叁,最近在看什么书?他说,你一定猜不到,是武侠。其实,这一点也不意外,在高铁的世界里,丁叁叁是技术创新道路上的“行者”,定然仗剑红尘,快意江湖。

(青岛日报/青岛观/青报网首席记者 王娉)

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