搜索中國(guó)高鐵重視CAE技術(shù)應(yīng)用效果顯著
2016-01-19 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
我國(guó)的高鐵建設(shè)迎來一個(gè)小高潮:金溫鐵路開通,成渝高鐵開通,贛瑞龍鐵路開通……昨天(12月26日),這三條高鐵正式開通運(yùn)營(yíng),2016年春運(yùn)期間,公眾將有更多、更舒適的乘車選擇。 同一天,銀川至西安高鐵(寧夏段)正式開建,加上前一天正式鋪軌的滬昆高鐵云南段,全國(guó)無高鐵省份只剩下西藏自治區(qū)。此外,由中國(guó)鐵建實(shí)施設(shè)計(jì)施工總承包的長(zhǎng)沙中低速磁浮線開通試運(yùn)行,這是我國(guó)首條投入運(yùn)營(yíng)的中低速磁浮線。
中國(guó)高鐵碾壓日本
隨著國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人多次在國(guó)際場(chǎng)合推銷中國(guó)高鐵,“高鐵外交”席卷全球,人們對(duì)高鐵產(chǎn)業(yè)也日益好奇:高鐵是怎樣誕生的?高鐵發(fā)展為何充滿爭(zhēng)議?中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展三十多年還只是外資打工仔,高鐵為何能在短短時(shí)間內(nèi)就屹立于世界“列強(qiáng)”之林?背后又經(jīng)歷了怎樣曲折與驚心動(dòng)魄的歷程?大國(guó)崛起必然伴隨交通工具的變遷,高鐵作為國(guó)之重器是否擁有改變世界的力量……
為什么中國(guó)的高鐵發(fā)展得特別快?
很多人認(rèn)為高鐵必然是各種高科技,其實(shí)并不是的。日本新干線開通的時(shí)候,才1964年,沒有交流傳動(dòng)系統(tǒng),車上沒有單片機(jī),沒有網(wǎng)控,就是變壓器、硅整流、機(jī)械開關(guān)、繼電器,并不見得比SS3、SS4高明。再往早了說,西門子造的第一臺(tái)電車,實(shí)驗(yàn)也能跑到200,最快的蒸汽機(jī)車實(shí)驗(yàn)也能跑到200公里時(shí)速。
其實(shí),早年的動(dòng)車組,主要還就是靠經(jīng)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)。通過經(jīng)驗(yàn)造樣車,實(shí)驗(yàn),再總結(jié)經(jīng)驗(yàn),然后再造樣車,實(shí)驗(yàn)。一旦這個(gè)基本規(guī)律摸清楚了,類似的設(shè)計(jì)就容易很多了。但是就好比東海道原來跑210,要跑到270,必須有很大的技術(shù)突破,這個(gè)時(shí)候還是要不斷地進(jìn)行試驗(yàn)的。所以說當(dāng)年新干線搞出來很不容易,而新干線的提速更體現(xiàn)了孜孜以求,不斷上進(jìn)的精神。
時(shí)至今日,中國(guó)再搞高鐵,比當(dāng)年日本人容易多了,比德國(guó)人、法國(guó)人也容易得多。體現(xiàn)在四個(gè)方面:
1、咱的起點(diǎn)就牛逼。經(jīng)過這么多年的發(fā)展,已經(jīng)形成了較為成熟的技術(shù)體系。通過引進(jìn),直接得到了第一手的設(shè)計(jì)材料。當(dāng)初日本人的轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)速度就在450,通過修改構(gòu)架,調(diào)整懸掛和阻尼的參數(shù),就能跑到600+不失穩(wěn)?？吹絼e人的轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,比自己從206開始摸索要好得多。
有人問,這不是抄襲么?我說,你上學(xué)還不是要老師交給你,所謂搞科研你還要看文獻(xiàn)看看別人是怎么做的呢。掌握別人設(shè)計(jì),之后改進(jìn),充分滿足自己的需求,本來就是研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一貫思路。唧唧歪歪的都應(yīng)該退學(xué)自己去成才。
2、現(xiàn)在計(jì)算機(jī)仿真牛逼了。是的,商業(yè)軟件包算算應(yīng)力,算算共振,算算沖激響應(yīng),已經(jīng)很準(zhǔn)了,流體力學(xué)把邊界設(shè)好了,也差不太多。原來要幾個(gè)月做實(shí)驗(yàn)的,現(xiàn)在計(jì)算機(jī)搞一把模型,算一周了事。對(duì)于確定參數(shù),比如走行部一系、二系懸掛的參數(shù),特別有用。計(jì)算優(yōu)化好了,直接做模型實(shí)驗(yàn),一般也是和模擬結(jié)果差不多,就得了。
有人說日本從200到300用了二三十年,為啥中國(guó)三五年就搞定了,很大程度上就是因?yàn)楫?dāng)年日本人用畫圖板和試驗(yàn)臺(tái)搞的設(shè)計(jì),中國(guó)人現(xiàn)在可以用CAD和模擬軟件搞定了。并不說中國(guó)人比當(dāng)年日本人牛逼了,而是時(shí)代變了。你再慢吞吞的,那就是磨洋工,禍國(guó)殃民了。
3、材料和加工工藝牛逼了。材料越好,設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單。如果我的材料強(qiáng)度很差,又重;你的材料強(qiáng)度好,又輕,同樣的重量,做一個(gè)力學(xué)性能差不多的棒,你直接搞實(shí)心兒的就行了,我費(fèi)牛勁搞成空心的,然后把有限的材料用在應(yīng)力集中的地方。可能你一天做成,我這水平好得一個(gè)禮拜,要是水平差,那就沒戲了?，F(xiàn)在鋁合金和鋼材都比當(dāng)年要強(qiáng),成型、焊接也比當(dāng)年厲害多了,相對(duì)的,同樣性能,設(shè)計(jì)就容易了;同樣設(shè)計(jì),性能就會(huì)更好。當(dāng)然,美中不足的是,很多先進(jìn)制造設(shè)備還是進(jìn)口的。
4、咱搞的是牛逼的系統(tǒng)工程。啥叫系統(tǒng)工程?別的不說,車和路是耦合的。同樣的車輛,在東海道上跑270,稍作調(diào)整,在京滬上跑300+,各項(xiàng)指標(biāo)還要更好。土建不是啥高深的活兒,高深的東西也沒法在野地里大范圍施工。整個(gè)系統(tǒng)引進(jìn)過來,土建掌握得最好。另外就是標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)秀的土建加上高標(biāo)準(zhǔn),就是頂級(jí)的線路。
頂級(jí)線路跑爛車都能跑個(gè)差不多,更何況跑好車呢?某幾個(gè)就看著日本跑270-300,德國(guó)跑300,法國(guó)320,就不看看人家啥線路,啥線間距、曲線半徑,啥平順度,非把系統(tǒng)割裂開,只見樹葉不見森林,說得好聽就是小時(shí)候欠教育,不好聽就是這么大年紀(jì)了怎么還這么腦殘呢?
以上說了這么多,是不是高鐵隨便搞搞就能搞出來呢?并不是。世界之大,這么多國(guó)家,能自己搞高鐵系統(tǒng)的,不就是這么幾家么?筆者認(rèn)為主要原因還是:
1、大國(guó)大市場(chǎng)。任何東西的研發(fā),都要考慮到成本和收益的問題。(當(dāng)然這個(gè)收益很多時(shí)候并不僅僅是經(jīng)濟(jì)收益。)很多人想跟臺(tái)灣比,說臺(tái)灣是買車,大陸是造車,大陸好得多……實(shí)際上沒必要比。臺(tái)灣高鐵的土建是自己搞的,土建學(xué)起來成本低,又是投資的大頭,自己搞。車輛直接向日本買就是了。
臺(tái)灣高鐵就比滬寧城際長(zhǎng)點(diǎn),運(yùn)行時(shí)間不到2小時(shí),一組車體每天能跑3對(duì)車,就算100對(duì)車40組車體就夠了。自己生產(chǎn)要建廠,要研發(fā),要上下游,要實(shí)驗(yàn),劃算么?不劃算啊。上海局的潛在市場(chǎng)就幾倍于臺(tái)灣了,更何況未來局局上動(dòng)車呢?在這么大的市場(chǎng)下,引進(jìn)和研發(fā)成本可以攤得很薄,結(jié)果就是造價(jià)低廉,利國(guó)利民。
2、趕上了好政策。政策要求國(guó)產(chǎn)化。除了龐巴迪搞了“偽國(guó)產(chǎn)”,剩下南車四方、北車唐山長(zhǎng)春都是要國(guó)產(chǎn)化的。不要以為國(guó)產(chǎn)化就是天經(jīng)地義的,民航市場(chǎng)也大,也沒搞國(guó)產(chǎn)化?，F(xiàn)在炒得很火的C919也是軍方希望有大飛機(jī)平臺(tái),之后用民機(jī)攤薄成本的。招標(biāo)的時(shí)候直接堵上了整車進(jìn)口,而是要求技術(shù)轉(zhuǎn)讓。轉(zhuǎn)讓了之后直接拿給車輛廠、株洲所、鐵科院等等,你必須要限期拿出能用的東西來。
中國(guó)很多科研,就是把錢騙到手,分了,然后就散了,用偽國(guó)產(chǎn)來應(yīng)付。多虧了跨域和曙光是狠人,把吃人飯不干人事的踢走了一批,提拔了之前殘存的真正干事的人上來。加上自己水平高,盯得緊,牛鬼蛇神沒法出洞,這才保證了國(guó)產(chǎn)化的大局。380A基本國(guó)產(chǎn)化了,北車走得慢,但是380C也是在380B的基礎(chǔ)上走的國(guó)產(chǎn)化的路。
3、還有些底子。說中國(guó)制造業(yè)很強(qiáng),當(dāng)然不是,但是也不是萎了,就是個(gè)比上不足比下有余的情況,這個(gè)底子支撐航空發(fā)動(dòng)機(jī)什么的,困難大些,支撐高鐵,多數(shù)方面還算罩得住,罩不住的幾點(diǎn),先進(jìn)口著就是了。正好又趕上經(jīng)濟(jì)危機(jī),把IGBT的工廠給收了,還真是趕巧。至于其他金磚四國(guó),別的指望修高鐵的國(guó)家,能有中國(guó)這底子的也很少。
西班牙市場(chǎng)也挺大的,還不是主要靠進(jìn)口;蘇聯(lián)當(dāng)年多牛逼啊,現(xiàn)在還不是買西門子的;印度窮兵黷武,舉國(guó)之力,飛機(jī)坦克都整不好的,也更沒能力了;中亞那些更別提。所以啊,有人說中國(guó)高鐵0出口,但是,過去兩年除了歐盟內(nèi)部,世界上有哪國(guó)高鐵出口了?新干線還是0蛋呢,憑啥說中國(guó)?往前看,還是大有希望的么。
在支撐高鐵發(fā)展的這些人里邊,我特別想說的就是研發(fā)人員。我前邊說中國(guó)現(xiàn)在搞高鐵,比當(dāng)年日本、德法容易多了,并沒有任何中國(guó)的研發(fā)人員不如日歐的意思。實(shí)際上現(xiàn)在川崎、西門子也是在用類似的軟件和方法搞設(shè)計(jì),整出來的新車暫時(shí)也不比我們高明多少,也有不如我們的地方。
可以說這些研發(fā)人員,已經(jīng)成長(zhǎng)起來了。設(shè)備可以買,政策可以等,人才是最寶貴的。雖然現(xiàn)在500車沒機(jī)會(huì)上線,380后續(xù)車也沒研發(fā),但是在城際車,在新250車上,他(她)們也將大放異彩。待到春來到,山花更比去年嬌。
高鐵安全嗎?
高鐵見聞:人類已有重要交通工具中最安全的,無論是事故率還是事故死亡率,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通鐵路、民用航空、道路交通。
高鐵的核心技術(shù)有哪些?
高鐵見聞:九大核心技術(shù),總成、車體、轉(zhuǎn)向架、牽引變流、牽引控制、牽引變壓、牽引電機(jī)、列車網(wǎng)絡(luò)控制和制動(dòng)系統(tǒng)等核心技術(shù)。
中國(guó)高鐵技術(shù)現(xiàn)處于什么水平?與日、歐、加拿大的比較優(yōu)勢(shì)在哪里?還有哪些不足?
高鐵見聞:中國(guó)高鐵總體技術(shù)水平已經(jīng)處于第一梯隊(duì),與日、歐等相比,有不足也有優(yōu)勢(shì)。中國(guó)高鐵綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)比較明顯,我們可以從以下幾個(gè)方面來理解:
第一,龐大的網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)已建成運(yùn)營(yíng)近1.7萬公里,占全球的55%。時(shí)速300公里高鐵線路長(zhǎng)達(dá)9600公里,占全球60%。年運(yùn)送人次高達(dá)9.1億,占全球高鐵年運(yùn)送旅客人次的55%。我有那么龐大的線路,有那么多動(dòng)車在線路上運(yùn)營(yíng),有那么多人乘坐,這是無比寶貴的數(shù)據(jù)庫(kù),如在隧道、在大風(fēng)沙、在東北高寒、在海南高濕環(huán)境中,我們都有非常豐富的經(jīng)驗(yàn),可以毫不夸張地說,中國(guó)高鐵是世界高鐵的博物館。
這個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)還讓中國(guó)迅速地實(shí)現(xiàn)空間換時(shí)間。什么意思呢?我們可以看兩個(gè)數(shù)據(jù)。日本第一條新干線1964年開通,截至目前累計(jì)發(fā)送旅客人數(shù)超過70億人次,中國(guó)高鐵開通雖然只有短短的7年多時(shí)間,但是累計(jì)發(fā)送旅客人數(shù)已經(jīng)接近40億人次,而且現(xiàn)在還以每年10億人次的速度在增長(zhǎng)。
第二,交貨期的保證。中國(guó)強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力以及制造能力,保證了中國(guó)高鐵超強(qiáng)的交付能力。以印尼高鐵為例,140多公里的線路,中國(guó)能夠3年完成,日本卻需要5年以上。
第三,標(biāo)準(zhǔn)的開放性。中國(guó)高鐵符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、國(guó)際電工委員會(huì)、國(guó)際鐵路聯(lián)盟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并與阿爾斯通、西門子和龐巴迪技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兼容。印尼采用中國(guó)技術(shù)還意味著今后印尼的高鐵市場(chǎng)仍將是開放的。而有些國(guó)家的技術(shù)與世界其他標(biāo)準(zhǔn)不兼容,一旦采用,將造成市場(chǎng)封閉和壟斷。相反日本的新干線標(biāo)準(zhǔn)是封閉的,他建的任何東西都形成了一套自己的標(biāo)準(zhǔn),我個(gè)人認(rèn)為這與日本的島國(guó)心態(tài)有一定的關(guān)系,搞什么東西都要搞出自己的一套。
新干線是世界上最早的高鐵,安全記錄運(yùn)營(yíng)、舒適度都是首屈一指的。但是他們?cè)诤Ｍ庥唵畏矫娌皇悄敲慈缫?這是一個(gè)根本原因。法國(guó)出口了很多,出口西班牙,出口韓國(guó),出口美國(guó),但是日本真正出口的現(xiàn)在只有臺(tái)灣一個(gè)。而且實(shí)際上臺(tái)灣開始選擇的也不是日本,而選擇的是西門子。
第四,成本具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。有人會(huì)說,不就是因?yàn)槟愕娜斯べM(fèi)便宜么?這是一個(gè)很大的誤解,人工費(fèi)能占到多大的比例?中國(guó)高鐵性價(jià)比優(yōu)勢(shì),來自于對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的控制能力、來自于強(qiáng)大的成本管理能力以及批量化工業(yè)制造能力。我們知道同一個(gè)產(chǎn)品,生產(chǎn)的批量越大,單位成本就越低。有中國(guó)龐大的市場(chǎng)作為支撐,我們能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn),這與國(guó)外一些企業(yè)單子時(shí)有時(shí)無的斷續(xù)生產(chǎn)線,成本是不一樣的。
350公里的高鐵何時(shí)能恢復(fù)運(yùn)行?
高鐵見聞:我只能說很快。
秋秋:最近發(fā)生的因?yàn)槌丝桶鸭堎|(zhì)票丟失了,所以無法乘車,鐵路局要求其補(bǔ)票再上車,導(dǎo)致乘客起訴鐵路局。這個(gè)情況怎么看?雖然購(gòu)票須知上是有明文規(guī)定需要票證人齊全才能上車,那為什么網(wǎng)絡(luò)購(gòu)票需要實(shí)名制?實(shí)名制一聯(lián)網(wǎng)就知道是否購(gòu)票了沒,何必要為難乘客?
高鐵見聞:丟票的程序是這樣的,第一,拿著現(xiàn)金補(bǔ)一張票,然后乘車;第二,確保丟失的票沒有被人用來乘車;第三,在列車上讓列車長(zhǎng)開一個(gè)說明;第四,到站后,拿著補(bǔ)的票,去退票處退全款。所以丟失票還是可以繼續(xù)乘車,但是會(huì)麻煩一些。
自邇:您好,我想問一下,什么時(shí)候高鐵能像現(xiàn)在的普鐵一樣線路長(zhǎng)、站點(diǎn)多、價(jià)格低呢?例如從烏魯木齊到鄭州或其他小城市。多謝。
高鐵見聞:永遠(yuǎn)也不可能。因?yàn)槎ㄎ徊灰粯?高鐵不會(huì)取代普通鐵路,而是要在綜合交通體系中合理分工。就像你問,什么時(shí)候人人都能擁有一輛勞斯萊斯?我看我們還是先把目標(biāo)定位為長(zhǎng)城、大眾、別克吧。
liuchime:想請(qǐng)教兩個(gè)問題:1、我們公路都是靠右行駛,但火車確是靠左側(cè)軌道行駛有什么原因嗎?2、看您有回答高鐵人均百公里電耗不到4度,但票價(jià)為什么這么貴呢,哪些成本是最主要的呢?
高鐵見聞:在我國(guó)汽車右行盡人皆知,但細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn),在乘坐高鐵時(shí),一列列高速動(dòng)車組都是從我們的右邊飛馳而過?？孔笮凶?還是靠右行走,不同國(guó)家和地區(qū)有不同的規(guī)定,這個(gè)也是常識(shí)了。但同樣是在中國(guó),汽車選擇右行,而高鐵選擇靠左行駛,這是為什么呢?高鐵左行,當(dāng)然是因?yàn)橹袊?guó)的普通火車是左行的。那中國(guó)的火車為什么不像汽車一樣采取右行,而要采取左行的呢?
有一個(gè)說法流傳甚廣:我國(guó)火車左行是由我國(guó)所處的地理位置決定的。因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)兩極部位略扁的不規(guī)則的球體,并且自西向東轉(zhuǎn)。我國(guó)地處北半球,當(dāng)兩列火車相遇時(shí),火車靠左行,西邊軌道上的火車受的力向西,東邊軌道上的火車受的力向東,由于它們受的力都向外側(cè),火車不會(huì)相撞。
這個(gè)解釋貌似非常有道理,其實(shí)又是東、又是西的,邏輯混亂。根據(jù)“科里奧利力”,北半球的地轉(zhuǎn)偏向力為前進(jìn)方向的右側(cè),按照鐵路的走法,對(duì)向車位于本車右側(cè),理應(yīng)更容易對(duì)撞,但事實(shí)并非如此,因?yàn)檫@個(gè)力實(shí)在是太小了。
這里面其實(shí)還有一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯問題。同處于北半球,為什么中國(guó)火車左行,而德國(guó)是右行?難道就我們懂科學(xué),人家德國(guó)就不懂科學(xué)了?而南半球的澳大利亞是靠左行的,人家澳大利亞也不講科學(xué)了?
有時(shí)候謊言往往喜歡披上科學(xué)的外衣,而真相揭開卻總是那么直白簡(jiǎn)單。其實(shí)火車左行還是右行,說到底還是一個(gè)習(xí)慣問題。我國(guó)早期的鐵路許多都是英國(guó)修建的,按照英國(guó)的形式設(shè)置信號(hào)系統(tǒng),英國(guó)的鐵路是左行的,我們的鐵路當(dāng)然也就是左行的了。
建國(guó)初期財(cái)力有限,所以火車左行的習(xí)慣就保留了下來,以后新建的線路為了省事、省力也就沿襲了下來。
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