與中國高鐵一起奔跑
- 發佈時間:2015-03-23 01:30:51 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
□ 鄧旺強
十四年前,德國。陶桂東第一次接觸到世界先進的ICE高速列車,250公里時速給他的震憾,至今記憶猶新。
十四年後,飛馳在中華大地鐵道線上的一千多列高速列車,近一半出自他所在的中國南車四方股份公司設計團隊之手。
他是這個團隊的高級主任設計師,高速動車組設計專家。由他擔當主任設計師的CRH380A,跑出486.1公里每小時的世界鐵路運營試驗最高速,成為中國高鐵一張閃亮的名片;他主持廣深港動車組技術投標,與眾多國際巨頭同臺競技,成功中標,為中國高鐵“走出去”邁出了實質性的第一步。
如今,他正帶領團隊研發中國標準動車組,我國高速列車技術標準、産品系列的升級又將迎來關鍵一步。
首次體驗250公里時速,既欣羨也不是滋味
1996年,綠皮車與紅皮車的年代,陶桂東從北方交通大學畢業,分配到四方機車車輛廠(南車四方股份的前身)。科班出身的陶桂東愛動腦、肯鑽研。從一張張座椅開始,進廠沒多久,陶桂東就基本把火車部件的圖紙畫了個遍,很快成為老師傅眼裏的“設計多面手”。
2001年,陶桂東到德國研究塞拉門技術,在ICE高速列車上體驗了一把250公里的時速。讓第一次接觸高鐵的陶桂東心裏既欣羨,也不是滋味。他説:“國內綠皮車拖慢的不僅是客流速度,還有軌道工業發展水準。”
2004年,國家規劃高速鐵路網,確立“引進先進技術、聯合設計生産、打造中國品牌”的總方針。南車四方股份引進時速200公里高速動車組,開啟引進消化吸收再創新之路。陶桂東迎來了“親手”設計高速列車的機會。
然而,技術引進遠不是“拿來就用”那麼簡單。參與設計的陶桂東説,外方設計沒考慮國情路情,照搬現成技術行不通。陶桂東和設計團隊前後進行了110多項設計優化,才解決引進技術“水土不服”的難題。兩年後,南車四方股份成功下線首列國産化時速200公里高速動車組。
2007年,南車四方股份在原有技術基礎上自主提升,設計開發時速300公里的CRH2C高速動車組。業內公認,高速列車時速到了200公里以上,每提高50公里,技術難度上升一個臺階。為了摸透動車組在高時速下的系統行為規律,陶桂東和技術人員在京津、武廣、鄭西等線路上跟車試驗,歷時整整1年,突破了制約速度提升的一系列關鍵技術。“高速列車這種大工程,必須走完全自主創新這條軌道。”在陶桂東看來,CRH2C的成功研製為高速列車的全面自主創新邁出了重要一步。
擎旗CRH380A,“攢出”最佳性能整車
“思路清晰,有股狠勁,是個典型的‘技術男’。”同事這樣評價陶桂東。正是憑著這股狠勁,他在高速動車組研發中屢擔重任。
2008年,南車四方股份著手自主開發世界上最高標準的時速380公里CRH380A新一代高速動車組。以此為標誌,我國高速列車跨入全面自主創新的新階段。
33歲的陶桂東,受命擔當CRH380A主任設計師,成為設計團隊主要領軍人之一。
未及興奮,難題迫人。“設計世界運營速度最快的高速列車,根本沒有經驗可借鑒,我們不是打破成規,而是在開創先例。”陶桂東説。
在300多人的設計團隊裏,陶桂東負責列車的系統整合。系統整合是高速列車關鍵技術之一,直接關乎車輛運作安全和乘坐舒適性。4萬多個零部件,上百個子系統,對動車組的設計而言,如何通過系統整合“攢出”最佳性能的整車,是首要的突破點。
“時速380公里,我們心裏也沒底。”儘管有前期的技術積累,高速帶給陶桂東的考驗前所未有,拿動車組介面關係來説,很多部件的設計精度是以0.001毫米來進行誤差計算的。
從那時起,陶桂東帶領設計團隊展開歷時2年的攻關。用他自己的話説,“每天就是在打仗”。那段日子,陶桂東早上6點就進入工作狀態,帶領技術人員審核圖紙、研究方案,到現場試驗。“每個設計方案,每項技術參數,都需要反覆比選。”團隊裏的同事記得,設計週期緊張,陶桂東一連半年沒怎麼休息過。
速度攀升150公里,噪聲強度基本沒變
和時間賽跑,設計上的難題也接踵而至。
噪聲控制首當其衝。作為國際高精尖技術之一,噪聲控制是各國研發高速列車必須突破的“瓶頸”問題。“噪聲過強,會直接導致列車不能投用。”陶桂東説,列車的噪聲會隨速度的攀升呈幾何數級增長,而到時速380公里,噪聲控制無先例可循。
在前期積累基礎上,陶桂東對列車噪聲做了大量分析研究,他提出根據隔聲設計原理有針對性去解決,並探索出“隔、降、吸、減”4種方法。
這對材料和設計結構的要求近乎完美。整整1年多,陶桂東帶領技術人員撲在現場,進行了500多次科學試驗,反覆比選材料,調設計結構。光車窗隔音這一項,他和團隊就試驗了上百次,“前後否決過20多種方案”。
如今,當一列列CRH380A以350公里每小時的速度飛奔時,車裏的噪聲只有68分貝,“跟人説話的聲音差不多,比小汽車還低”。值得一提的是,和初期引進的時速200公里原型車相比,CRH380A時速攀升了150公里,但噪聲強度基本沒變。
兩年下來,陶桂東帶領團隊,還攻克了動車組總體技術指標、系統介面關係、重量控制、司機室整合設計等一系列設計難題。
與德法日同臺競技,拿下廣深港動車組
2010年12月3日,長編組的CRH380AL在京滬高鐵風馳電掣,跑出486.1km/h的速度,創造世界鐵路運營試驗最高速!陶桂東説,令他自豪的,除這第一速度外,更重要在於“有自己的品牌,我們的高速列車有了‘走出去’的資質”。
2011年,香港鐵路有限公司面向全球招標,採購廣深港高速動車組。南車四方股份迎來高速列車“走出去”的第一戰。這也是高速列車領域國內企業首次參加國際角逐。
陶桂東再擔重任,挂帥技術投標工作,與德國西門子、日本川崎、法國阿爾斯通等國際巨頭同臺競技。
香港方面有嚴密的品質審核體系,尤其對列車技術的要求非常嚴格,近乎苛刻。“拿列車的防火性能來説,能燒多長時間,精確到了秒!”陶桂東記得,香港對動車組的每一項技術指標都作了精確規定,不僅如此,還要求投標方拿出具體可行的技術方案。
陶桂東的“狠勁”再次被激發出來。他和設計人員通宵達旦地研究香港方面的技術要求,推敲設計方案。當時,光列車的防火性能就涉及到50多種材料。從每一種材料的選型驗證,到每一處防火結構的設計,陶桂東帶領團隊“啃”下了數不清的難題。
兩個月後,陶桂東團隊的投標文件出爐:400多份設計報告,2萬多頁技術文件,“整整裝了兩個大箱子”!
結果發佈,南車四方股份在與德國西門子、日本川崎和法國阿爾斯通的競標中勝出,拿下廣深港動車組。國內高速列車由此邁出了“走出去”的第一步。
眼下,南車四方股份正研製中國標準動車組,陶桂東再度擔當主要負責人。在他看來,這對我國高速列車技術標準、産品系列的升級,又將是重要的一步。
生逢高鐵時代,作為一名設計師,陶桂東坦言自己在跟高速列車賽跑。“得使勁跑,跑得慢,就會被淘汰。”陶桂東笑言,目光堅毅。