中国高铁重视CAE技术应用效果显著

2016-01-19 by:CAE仿真在线来源:互联网

我国的高铁建设迎来一个小高潮:金温铁路开通,成渝高铁开通,赣瑞龙铁路开通……昨天(12月26日),这三条高铁正式开通运营,2016年春运期间,公众将有更多、更舒适的乘车选择。同一天,银川至西安高铁(宁夏段)正式开建,加上前一天正式铺轨的沪昆高铁云南段,全国无高铁省份只剩下西藏自治区。此外,由中国铁建实施设计施工总承包的长沙中低速磁浮线开通试运行,这是我国首条投入运营的中低速磁浮线。

中国高铁碾压日本

随着国家领导人多次在国际场合推销中国高铁,“高铁外交”席卷全球,人们对高铁产业也日益好奇:高铁是怎样诞生的?高铁发展为何充满争议?中国汽车工业发展三十多年还只是外资打工仔,高铁为何能在短短时间内就屹立于世界“列强”之林?背后又经历了怎样曲折与惊心动魄的历程?大国崛起必然伴随交通工具的变迁,高铁作为国之重器是否拥有改变世界的力量……

为什么中国的高铁发展得特别快?

很多人认为高铁必然是各种高科技,其实并不是的。日本新干线开通的时候,才1964年,没有交流传动系统,车上没有单片机,没有网控,就是变压器、硅整流、机械开关、继电器,并不见得比SS3、SS4高明。再往早了说,西门子造的第一台电车,实验也能跑到200,最快的蒸汽机车实验也能跑到200公里时速。

其实,早年的动车组,主要还就是靠经验+实验。通过经验造样车,实验,再总结经验,然后再造样车,实验。一旦这个基本规律摸清楚了,类似的设计就容易很多了。但是就好比东海道原来跑210,要跑到270,必须有很大的技术突破,这个时候还是要不断地进行试验的。所以说当年新干线搞出来很不容易,而新干线的提速更体现了孜孜以求,不断上进的精神。

时至今日,中国再搞高铁,比当年日本人容易多了,比德国人、法国人也容易得多。体现在四个方面:

1、咱的起点就牛逼。经过这么多年的发展,已经形成了较为成熟的技术体系。通过引进,直接得到了第一手的设计材料。当初日本人的转向架失稳速度就在450,通过修改构架,调整悬挂和阻尼的参数,就能跑到600+不失稳。看到别人的转向架设计,在此基础上进行修改,比自己从206开始摸索要好得多。

有人问,这不是抄袭么?我说,你上学还不是要老师交给你,所谓搞科研你还要看文献看看别人是怎么做的呢。掌握别人设计,之后改进,充分满足自己的需求,本来就是研发、产品设计的一贯思路。唧唧歪歪的都应该退学自己去成才。

2、现在计算机仿真牛逼了。是的,商业软件包算算应力,算算共振,算算冲激响应,已经很准了,流体力学把边界设好了,也差不太多。原来要几个月做实验的,现在计算机搞一把模型,算一周了事。对于确定参数,比如走行部一系、二系悬挂的参数,特别有用。计算优化好了,直接做模型实验,一般也是和模拟结果差不多,就得了。

有人说日本从200到300用了二三十年,为啥中国三五年就搞定了,很大程度上就是因为当年日本人用画图板和试验台搞的设计,中国人现在可以用CAD和模拟软件搞定了。并不说中国人比当年日本人牛逼了,而是时代变了。你再慢吞吞的,那就是磨洋工,祸国殃民了。

3、材料和加工工艺牛逼了。材料越好,设计越简单。如果我的材料强度很差,又重;你的材料强度好,又轻,同样的重量,做一个力学性能差不多的棒,你直接搞实心儿的就行了,我费牛劲搞成空心的,然后把有限的材料用在应力集中的地方。可能你一天做成,我这水平好得一个礼拜,要是水平差,那就没戏了。现在铝合金和钢材都比当年要强,成型、焊接也比当年厉害多了,相对的,同样性能,设计就容易了;同样设计,性能就会更好。当然,美中不足的是,很多先进制造设备还是进口的。

4、咱搞的是牛逼的系统工程。啥叫系统工程?别的不说,车和路是耦合的。同样的车辆,在东海道上跑270,稍作调整,在京沪上跑300+,各项指标还要更好。土建不是啥高深的活儿,高深的东西也没法在野地里大范围施工。整个系统引进过来,土建掌握得最好。另外就是标准。优秀的土建加上高标准,就是顶级的线路。

顶级线路跑烂车都能跑个差不多,更何况跑好车呢?某几个就看着日本跑270-300,德国跑300,法国320,就不看看人家啥线路,啥线间距、曲线半径,啥平顺度,非把系统割裂开,只见树叶不见森林,说得好听就是小时候欠教育,不好听就是这么大年纪了怎么还这么脑残呢?

以上说了这么多,是不是高铁随便搞搞就能搞出来呢?并不是。世界之大,这么多国家,能自己搞高铁系统的,不就是这么几家么?笔者认为主要原因还是:

1、大国大市场。任何东西的研发,都要考虑到成本和收益的问题。(当然这个收益很多时候并不仅仅是经济收益。)很多人想跟台湾比,说台湾是买车,大陆是造车,大陆好得多……实际上没必要比。台湾高铁的土建是自己搞的,土建学起来成本低,又是投资的大头,自己搞。车辆直接向日本买就是了。

台湾高铁就比沪宁城际长点,运行时间不到2小时,一组车体每天能跑3对车,就算100对车40组车体就够了。自己生产要建厂,要研发,要上下游,要实验,划算么?不划算啊。上海局的潜在市场就几倍于台湾了,更何况未来局局上动车呢?在这么大的市场下,引进和研发成本可以摊得很薄,结果就是造价低廉,利国利民。

2、赶上了好政策。政策要求国产化。除了庞巴迪搞了“伪国产”,剩下南车四方、北车唐山长春都是要国产化的。不要以为国产化就是天经地义的,民航市场也大,也没搞国产化。现在炒得很火的C919也是军方希望有大飞机平台,之后用民机摊薄成本的。招标的时候直接堵上了整车进口,而是要求技术转让。转让了之后直接拿给车辆厂、株洲所、铁科院等等,你必须要限期拿出能用的东西来。

中国很多科研,就是把钱骗到手,分了,然后就散了,用伪国产来应付。多亏了跨域和曙光是狠人,把吃人饭不干人事的踢走了一批,提拔了之前残存的真正干事的人上来。加上自己水平高,盯得紧,牛鬼蛇神没法出洞,这才保证了国产化的大局。380A基本国产化了,北车走得慢,但是380C也是在380B的基础上走的国产化的路。

3、还有些底子。说中国制造业很强,当然不是,但是也不是萎了,就是个比上不足比下有余的情况,这个底子支撑航空发动机什么的,困难大些,支撑高铁,多数方面还算罩得住,罩不住的几点,先进口着就是了。正好又赶上经济危机,把IGBT的工厂给收了,还真是赶巧。至于其他金砖四国,别的指望修高铁的国家,能有中国这底子的也很少。

西班牙市场也挺大的,还不是主要靠进口;苏联当年多牛逼啊,现在还不是买西门子的;印度穷兵黩武,举国之力,飞机坦克都整不好的,也更没能力了;中亚那些更别提。所以啊,有人说中国高铁0出口,但是,过去两年除了欧盟内部,世界上有哪国高铁出口了?新干线还是0蛋呢,凭啥说中国?往前看,还是大有希望的么。

在支撑高铁发展的这些人里边,我特别想说的就是研发人员。我前边说中国现在搞高铁,比当年日本、德法容易多了,并没有任何中国的研发人员不如日欧的意思。实际上现在川崎、西门子也是在用类似的软件和方法搞设计,整出来的新车暂时也不比我们高明多少,也有不如我们的地方。

可以说这些研发人员,已经成长起来了。设备可以买,政策可以等,人才是最宝贵的。虽然现在500车没机会上线,380后续车也没研发,但是在城际车,在新250车上,他(她)们也将大放异彩。待到春来到,山花更比去年娇。

高铁安全吗?

高铁见闻:人类已有重要交通工具中最安全的,无论是事故率还是事故死亡率,都远远低于普通铁路、民用航空、道路交通。

高铁的核心技术有哪些?

高铁见闻:九大核心技术,总成、车体、转向架、牵引变流、牵引控制、牵引变压、牵引电机、列车网络控制和制动系统等核心技术。

中国高铁技术现处于什么水平?与日、欧、加拿大的比较优势在哪里?还有哪些不足?

高铁见闻:中国高铁总体技术水平已经处于第一梯队,与日、欧等相比,有不足也有优势。中国高铁综合竞争优势比较明显,我们可以从以下几个方面来理解:

第一,庞大的网络。中国已建成运营近1.7万公里,占全球的55%。时速300公里高铁线路长达9600公里,占全球60%。年运送人次高达9.1亿,占全球高铁年运送旅客人次的55%。我有那么庞大的线路,有那么多动车在线路上运营,有那么多人乘坐,这是无比宝贵的数据库,如在隧道、在大风沙、在东北高寒、在海南高湿环境中,我们都有非常丰富的经验,可以毫不夸张地说,中国高铁是世界高铁的博物馆。

这个庞大的网络还让中国迅速地实现空间换时间。什么意思呢?我们可以看两个数据。日本第一条新干线1964年开通,截至目前累计发送旅客人数超过70亿人次,中国高铁开通虽然只有短短的7年多时间,但是累计发送旅客人数已经接近40亿人次,而且现在还以每年10亿人次的速度在增长。

第二,交货期的保证。中国强大的基础设施建设能力以及制造能力,保证了中国高铁超强的交付能力。以印尼高铁为例,140多公里的线路,中国能够3年完成,日本却需要5年以上。

第三,标准的开放性。中国高铁符合国际标准化组织、国际电工委员会、国际铁路联盟的技术标准,并与阿尔斯通、西门子和庞巴迪技术标准兼容。印尼采用中国技术还意味着今后印尼的高铁市场仍将是开放的。而有些国家的技术与世界其他标准不兼容,一旦采用,将造成市场封闭和垄断。相反日本的新干线标准是封闭的,他建的任何东西都形成了一套自己的标准,我个人认为这与日本的岛国心态有一定的关系,搞什么东西都要搞出自己的一套。

新干线是世界上最早的高铁,安全记录运营、舒适度都是首屈一指的。但是他们在海外订单方面不是那么如意,这是一个根本原因。法国出口了很多,出口西班牙,出口韩国,出口美国,但是日本真正出口的现在只有台湾一个。而且实际上台湾开始选择的也不是日本,而选择的是西门子。

第四,成本具有竞争优势。有人会说,不就是因为你的人工费便宜么?这是一个很大的误解,人工费能占到多大的比例?中国高铁性价比优势,来自于对整个供应链的控制能力、来自于强大的成本管理能力以及批量化工业制造能力。我们知道同一个产品,生产的批量越大,单位成本就越低。有中国庞大的市场作为支撑,我们能够实现批量化生产,这与国外一些企业单子时有时无的断续生产线,成本是不一样的。

350公里的高铁何时能恢复运行?

高铁见闻:我只能说很快。

秋秋:最近发生的因为乘客把纸质票丢失了,所以无法乘车,铁路局要求其补票再上车,导致乘客起诉铁路局。这个情况怎么看?虽然购票须知上是有明文规定需要票证人齐全才能上车,那为什么网络购票需要实名制?实名制一联网就知道是否购票了没,何必要为难乘客?

高铁见闻:丢票的程序是这样的,第一,拿着现金补一张票,然后乘车;第二,确保丢失的票没有被人用来乘车;第三,在列车上让列车长开一个说明;第四,到站后,拿着补的票,去退票处退全款。所以丢失票还是可以继续乘车,但是会麻烦一些。

自迩:您好,我想问一下,什么时候高铁能像现在的普铁一样线路长、站点多、价格低呢?例如从乌鲁木齐到郑州或其他小城市。多谢。

高铁见闻:永远也不可能。因为定位不一样,高铁不会取代普通铁路,而是要在综合交通体系中合理分工。就像你问,什么时候人人都能拥有一辆劳斯莱斯?我看我们还是先把目标定位为长城、大众、别克吧。

liuchime:想请教两个问题:1、我们公路都是靠右行驶,但火车确是靠左侧轨道行驶有什么原因吗?2、看您有回答高铁人均百公里电耗不到4度,但票价为什么这么贵呢,哪些成本是最主要的呢?

高铁见闻:在我国汽车右行尽人皆知,但细心的朋友会发现,在乘坐高铁时,一列列高速动车组都是从我们的右边飞驰而过。靠左行走,还是靠右行走,不同国家和地区有不同的规定,这个也是常识了。但同样是在中国,汽车选择右行,而高铁选择靠左行驶,这是为什么呢?高铁左行,当然是因为中国的普通火车是左行的。那中国的火车为什么不像汽车一样采取右行,而要采取左行的呢?

有一个说法流传甚广:我国火车左行是由我国所处的地理位置决定的。因为地球是一个两极部位略扁的不规则的球体,并且自西向东转。我国地处北半球,当两列火车相遇时,火车靠左行,西边轨道上的火车受的力向西,东边轨道上的火车受的力向东,由于它们受的力都向外侧,火车不会相撞。

这个解释貌似非常有道理,其实又是东、又是西的,逻辑混乱。根据“科里奥利力”,北半球的地转偏向力为前进方向的右侧,按照铁路的走法,对向车位于本车右侧,理应更容易对撞,但事实并非如此,因为这个力实在是太小了。

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