十一假期已经过去，很多小伙伴选择高铁作为出行方式，高铁极大地方便了人们的生活。

　　有关资料表明，时速350千米的高铁每小时耗电9600度、时速250千米的高铁每小时耗电4800度。一趟时速250千米的高铁从北京到南京要花费4小时、耗费近2万度电！可以供某“一晚低至一度电”的空调开上55年！

　　高铁的速度和花费有关系吗？高铁万一停电了，怎么办？今天小编从角度告诉你想知道的答案。

　　高铁最直观的是速度，这首先是个物理问题——

　　考点：匀变速直线运动

　　（2015重庆模拟）高铁专家正设想一种“遇站不停式匀速循环运行”列车，如襄阳→随州→武汉→仙桃→潜江→荆州→荆门→襄阳，构成7站铁路圈，建两条靠近的铁路环线。列车A以恒定速率360km/h运行在一条铁路上，另一条铁路上有“伴驱列车”B，如其乘客甲想从襄阳站上车到潜江站，先在襄阳站登上B车，当A车快到襄阳站且距襄阳站路程为S处时，B车从静止开始做匀加速运动，当速度达到360km/h时恰好遇到A车，两车连锁时打开乘客双向通道，A、B列车交换部分乘客，并连体运动一段时间再解锁分离，B车匀减速运动后停在随州站并卸客，A车上的乘客甲可以中途不停站直达潜江站。则（　　）

　　A.无论B车匀加速的加速度值为多少，路程S是相同的

　　B.该乘客节约了五个站的减速、停车、提速时间

　　C.若B车匀加速的时间为1min，则S为4km

　　D.若B车匀减速的加速度大小为5m/s2，则当B车停下时A车已距随州站路程为1km

　　【解题思路】该题的关键是要抓住AB的运动状态，A一直是匀速直线运动，B经历匀加速，匀速，匀减速三个阶段，完成乘客的上车下车。

　　【分析】解：B车加速平均速度均为v/2=50m/s，加速度不同，加速时间不同，则位移s不同，A错误；该车节省了三次加速减速停车时间，B错误；B车匀加速时间为1min，若达到最大速度，则平均速度为50m/s，位移为3000m，小于4km，C错误；B车减速的平均速度也是v/2=50m/s，列车从速度100m/s减速到零经历时间为20s，s=vt=1000m，而20s内列车A运输运动距离为2000m，因此当B车到站时，A车距车站1000m，D正确。

　　（2016银川市模拟）我国高铁技术迅猛发展，现已处于世界领先水平。目前正在修建中的银西高铁，横跨陕甘宁三省区，根据地形设计一弯道半径为3280m，限定时速为144km/h（此时车轮轮缘不受力）。已知我国的标准轨距为1435mm，且角度较小时，tanθ=sinθ，重力加速度g=10m/s2，则高速列车在通过此弯道时的外轨超高值为（　　）

　　【解题思路】要使火车安全通过弯道，则火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式列式求解。

　　【点评】解决本题的关键理清向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大，注意单位的统一。

　　考点：动能定理、牛顿第二定律

　　（2016 天津）我国高铁技术处于世界领先水平，它是由动车和拖车组合而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该列车组（　　）

　　A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反

　　B.做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3：2

　　C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比

　　D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1：2

　　【解题思路】根据受力分析，结合牛顿第二定律分析车厢之间的作用力；根据动能定理分析从关闭发动机到停下来滑行的距离；当牵引力和阻力的大小相等时，动车的速度达到最大值，由此可以求得将非动力车改为动力车的数量。

　　【解析】解：设每节动车的功率为P，牵引力为F，每一节车厢的质量是m，阻力为kmg， A、启动时乘客的加速度的方向与车厢运动的方向是相同的，所以乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相同。故A错误； B、做加速运动时，有两节动力车厢，对整个的车进行受力分析得： 2F-8kmg=8ma 对6、7、8车厢进行受力分析得： F1-3kmg=3ma 对7、8车厢进行受力分析得： F2-2kmg=2ma 联立可得： F1： F2＝ 3 ：2 .故B正确； C、设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s，则：？8kmg?s＝0?8× 1 2 mv2 可得：s= v2 2kg 可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比。故C错误； D、当只有两节动力车时，最大速率为v，则： 2P=8kmg?v 改为4节动车带4节拖车的动车组时：

　　【点评】当机车的速度达到最大时，机车做匀速运动，此时机车处于受力平衡状态，即此时的牵引力和受到的阻力的大小相等，再根据瞬时功率的公式即可解答本题。

　　考点：共点力平衡、力的合成与分解

　　（2017 江苏二模）我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁（如图甲所示）在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动。图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是（　　）

　　A.A受到2个力的作用

　　B.B受到3个力的作用

　　C.A受到桌面对它向右的摩擦力

　　D.B受到A对它向右的弹力

　　【解题思路】本题考查共点力平衡条件的应用，解题的关键在于明确物体做匀速运动，故合外力零，因水平方向没有外力作用，故不会受到摩擦力作用。

　　【分析】解：车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时AB均在向右做匀速运动，故AB均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时AB间也没有弹力作用，故A正确，BC D错误。故选：A.

　　考点：功率、平均功率和瞬时功率

　　（2017重庆模拟）截止2013年底，我国高速铁路营业里程11152公里，其中时速300～500公 里线路6354公里，我国的高铁技术已经领先国际水平，假设某列高速列车在行驶中受到的阻力大小与速率的平方成正比，若让高速列车的最大速率变为原来的两倍，该动车发动机组的输出功率应变为原来的（　　）

　　【解题思路】解决本题的关键：一是能够正确的写出阻力与速度大小的表达式，二是利用功率的计算方法P=Fv

　　【分析】 解：匀速运动时，牵引力等于阻力，故F=f=kv2，故机车的功率P=Fv=kv3，故与速度的三次方成正 比，故速度变为原来的两倍，功率变为原来的8倍，故A正确，BCD错误故选：A

　　考点：加速度、质点的认识

　　（2016重庆模拟）哈尔滨西客站D502次列车是世界首条高寒区高速铁路哈大高铁正式开通运营。哈大高铁运营里程921公里，设计时速350公里。D502次列车到达大连北站时做匀减速直线运动，开始刹车后第5s内的位移是57.5m，第10s内的位移是32.5m，则下列说法正确的有（　　）

　　A.在研究列车从哈尔滨到大连所用时间时不能把列车看成质点

　　B.时速350公里是指平均速度，921公里是指位移

　　C.列车做匀减速运动时的加速度大小为6.25 m/s2

　　D.列车在开始减速时的速度为80 m/s

　　【解题思路】能否把物体看做质点关键是看大小或形状是否影响所研究的问题，位移是指初位置到末位置的有向线段，根据相邻相等时间内位移之差等于常数即可求得加速度，根据运动学公式求的减速时的初速度。

　　【解答】解：A、研究列车从哈尔滨到大连所用时间时，由于哈尔滨到大连距离远远大于列车的长度，故可以看做质点，故A错误；

　　B、时速350公里是指平均速度，921公里是指运动轨迹的长度，是路程，故B错误；

　　C、根据△x=aT2可得，故C错误；

　　D、第5s内的位移为 ，解得v0=80m/s，故D正确。故选：D

　　【点评】本题主要考查了运动学公式及位移、质点的内容，知道当物体的大小或形状对所研究的问题没有影响时，可以把物体看成质点，属于基础知识。

　　考点：楞次定律；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律

　　（2014怀化模拟）2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到500km/h，可载5人，如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平移动到磁铁A的正上方，它就能在磁力的作用下悬浮。下列表述正确的是（　　）

　　A.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流。当稳定后，感应电流消失

　　B.在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流。当稳定后，感应电流仍存在

　　C.在B放入磁场的过程中，如A的N极朝上，从上向下看，B中感应电流为顺时针方向

　　D.在B放入磁场的过程中，如A的N极朝上，从上向下看，B中感应电流为逆时针方向

　　【解题思路】此题的关键是对“超导”的理解，所谓超导体就是没有电阻的导体，没有电流热效应现象发生，一旦有电流出现，电流将不会消失。

　　【解答】解：在B放入磁场的过程中，根据楞次定律不难判断出B中会产生感应电流，并且如A的N极朝上则B中感应电流方向从上向下看应为顺时针，所以C正确D错误；而因为B是超导体没有电阻，故即使B稳定后电磁感应现象消失B中的电流也不会消失，故B正确A错误。

　　【点评】认真审题是解题的关键，本题易错选A，易认为B稳定后B中没有电磁感应现象发生，而得出感应电流消失的结论，再就是要熟练掌握楞次定律。

　　高考数学告诉你当你坐高铁时，高铁的速度和你的费用的关系，当高铁的速度为多少时，你所花的费用最低？让你明白你的钱都花在了哪？

　　考点：导数在最大值、最小值问题中的应用；函数模型的选择与应用

　　（2016淮安模拟）甲、乙两地准备开通全线长1750km的高铁。已知运行中高铁每小时所需的能源费用W（万元）和速度V（km/h）的立方成正比，当速度为100km/h时，能源费用是每小时0.06万元，其余费用（与速度无关）是每小时3.24万元，已知最大速度不超过C（km/h）（C为常数，0＜C≤400）。

　　（1）求高铁运行全程所需的总费用y与列车速度v的函数关系；

　　（2）当高铁速度为多少时，运行全程所需的总费用最低？

　　【解题思路】（1）先设出函数关系式，代入速度与每小时燃料费的关系值求出比例系数即可；（2）根据题设要求设出行驶总费用与速度之间的函数关系式，再利用函数的导数去求函数的最小值即可。

　　【点评】本题是实际应用题，考查学生建立函数模型的能力，以及利用函数的导数研究给定区间上函数的最值问题，是高考的常考知识点。

　　万一高铁停电了，怎么办？高考化学给你答案。

　　高考化学涉及高铁主要是原电池和电解池，我国的高铁技术处于世界领先地位。高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。

　　考点：原电池和电解池

昨日大风，一女士歪着身子在风中行走。

昨日，一名游客“全副武装”顶风前行。 新华社发

一女士走过，大风把头发吹得遮住整个脸。

昨日，昌平区十三陵镇皇家艺苑小人国大酒店门前路口，一辆巴士被大树砸中，40余名韩国游客被困，后被消防员救出。昌平消防支队胡永刚 供图

　　受大风影响，北京南至天津南间部分接触网停电、天津南站设备故障

　　本报讯 （记者刘春瑞）昨日北京大风“吹断”京沪高铁，这是京沪高铁自开通以来，首次被强风“逼停”。

　　昨日下午，铁道部表示，受大风影响，京沪高铁北京南至天津南间部分接触网停电、天津南站发生设备故障，进京方向至少8列动车组晚点。昨晚，铁道部表示，随着风力逐步减弱，京沪高铁已于昨晚7时02分恢复正常运行。

　　北京铁路局表示，昨日下午1时26分，北京铁路部门接到大风影响通知后，立即组织供电、调度等部门，加强设备检查和列车运行组织。同时，组织2组动车组备用车底赶赴北京南站，确保始发高铁正点运行。

　　截至昨日16时30分，已造成多趟动车组列车晚点，其中进京方向8列。G110次列车晚点1小时53分，G32次列车晚点1小时54分，G2次列车晚点1小时51分，G34次列车晚点1小时50分，G112次列车晚点1小时46分，D356次列车晚点1小时35分，D334次列车晚点1小时43分，D316次列车晚点1小时。

　　北京南站官方微博显示，由于大风影响造成23日南站始发的G19次等9趟列车不能正点发出，有乘坐上述车次列车的旅客请安排好行程，售票窗口可以办理退票。

　　对于此次京沪高铁晚点，铁道部表示，受大风影响，京沪高铁北京南至天津南间部分接触网停电、天津南站发生设备故障。

　　昨晚，铁道部再次发布消息，随着风力逐步减弱，京沪高铁已于昨晚7时02分恢复正常运行。

　　京沪高铁晚点列车16趟

　　G3次 晚点43分钟

　　G37次 晚点87分钟

　　G39次 晚点86分钟

　　G41次 晚点76分钟

　　G43次 晚点32分钟

　　G44次 晚点20分钟

　　G53次 晚点83分钟

　　（上海铁路局官方微博）

　　昨日大风天，午后至入夜平均风力在五六级，阵风达到八九级。北京市气象台昨日11时发布大风蓝色预警信号。据悉，预警是在某种可能对人生活造成影响的天气状况已经出现之后发出的警示性信号，当风力已经达到六级以上时，就要发布大风蓝色预警信号。

　　北京市气象台首席预报员孙继松表示，所谓“阵风”就是一阵阵吹来的瞬时风，其风力一般比平均风力高2到3级。此次大风，范围大是全市性的，且风力很大，也是最近几年来最大的风，但并非异常天气现象。昨晚9时许，大风蓝色预警信号解除。

　　市气象台首席预报员孙继松解释，昨日大风起因有点特殊，并非完全是冷空气造成。冷暖空气共同作用，东西向的气压梯度大，“相当于气团边界比较陡，产生了梯度风。孙继松表示，春天出现这种类型大风的概率比较大，但此次大风和沙尘暴并没有关系，吹起的扬尘只是城市里地面上的扬尘。他解释，昨日内蒙古上游并没有大范围大风，强冷空气势力不强。昨日大风并不代表沙尘暴来临，但越往后，沙尘暴出现的可能性越大。

　　据悉，今日风力会减小，平均在四五级左右，阵风为五六级，但不会影响气温，今日气温还会有上升。

　　动车变慢车 晚约5小时

　　昨日，青岛至北京南D336次列车的乘客高先生称，下午2时40分许，列车停在济南西站，列车长在广播中向乘客解释前方线路故障。

　　过了大约1小时，列车启动，在离沧州西站几十米距离的地方再次停下来。此时，不少乘客情绪很焦躁，抱怨“动车简直就是慢车”。

　　高先生称，乘务人员一直耐心向乘客解释原因，还给乘客倒了热水。

　　昨晚7点半，高先生听到列车广播，8号车厢一位乘客突发疾病，由于列车上没有随行医务人员，正在乘客中找医生。

　　过了5分钟，列车乘务员在广播里说，一位姓李的大夫诊断治疗好了生病的乘客，该乘客现在没事了，只是头晕。

　　随后，D336次列车开始开动，车厢的秩序恢复正常。“火车一开，大家的情绪好多了。”高先生说。

　　昨晚8时50分许，高先生乘坐的D336次列车终于到达北京南站。按照列车时刻表，D336次正点到达北京南站的时间为下午4时。

　　武广铁路客运专线有限公司的高军博士曾发表《时速350km/h高速铁路客运专线防侧风问题的研究》的论文。

　　论文称，强风对列车的作用力可导致高速列车翻车。这种强风是狂风与列车在行驶过程中产生的风速的结合体。这种结合体一方面减轻了一条钢轨上的压力而加重了另一条钢轨上的压力。当一条钢轨上压力减轻到一定程度时，这一侧车轮就将浮起，从而导致脱轨甚至翻车。

　　高军认为，在曲线、桥梁和高路堤处是侧风肆虐的主要地点。由于风是一种多变的、无规律性的、偶然杂乱的现象，只能根据气象站提供的风速，并结合每日的观测结果，通过统计学法进行分析，以确定最危险的区域。

　　据高军的论文，武广高铁沿线设置了多个风速测定站，每站有4个测风仪，组成了见识系统，每个风速测定站负责一个区域的监测，这多个风速测定站的选址主要考虑到：强风发生频率较高、有代表性的监测区域并符合网络的设置。

　　高军在论文中称，高速铁路在强风作用下的安全运营可通过两个手段来保证：降低侧风强度和降低行车速度。他认为，对运营时速为350km/h的列车，当风速为100到200km/h的狂风时，车速应降至170km/h或80km/h。

　　高铁线路降低侧风强度的方式为安装防侧风屏障。防侧风屏障安装在强风发生频率较高的地点，可通过降低风速来减轻列车经过地区时的影响，以保证列车行驶的最低速度。

　　日前，审计署审计公告指出，京沪高铁的个别工程管理不到位。仅取消部分路段风屏障一项，就造成了4.13亿元的物资闲置。

　　据悉，2011年3月，京沪高铁股份公司根据京沪高铁运行时速的调整，取消了正在施工的177.73公里风屏障，采用极端大风时段局部路段限速的方式保障行车安全，导致已采购的价值4.13亿元的近15万延米风屏障闲置。

　　铁道部、京沪公司提出，京沪高铁全线已设置风监测设备系统，将按照有关规定，做好风速监测，根据风速监测结果采取相应限速措施，以保障列车运行安全，并计划将闲置的风屏障材料统筹调配至其他客运专线铁路使用。

　　@cookie小鱼儿：孕35周，中午上班时路过门卫室，保安的大帽子被大风刮到了大肚子上！

　　@人称小武哥：今天大风导致高铁大面积延误，两位同事出差，下午两点多的车，一直等到五点多还不来，没办法，改乘飞机走了。

　　@過王的畵面：今天大风，看到的景象是，一个厚十多厘米的泡沫板在我面前被风吹起来，碎了，更惨的景象是，满天的压型钢板。

　　@黯淡里的光辉：明天去修车，今天大风，吹了几块砖头下来，在我机器盖上碎成了几块，好多坑和划痕啊，正好把前后杠一起修了算了。

　　@哈哈179：今天风真大，回家发现电视、网络都坏了，打客服才知道是今天大风把网络设备刮坏啦！

　　@shalin-谢：今天大风，学校的看板被吹倒砸伤了一个女生，然后学校今晚开始把全校的看板全拆了。

　　北京市力珉律师事务所麻增伟称，根据《侵权责任法》的相关规定，因大风导致建筑物、构筑物或者其他设施及其搁置物发生脱落、坠落造成他人损害或者林木折断造成他人损害，推定由建筑物、构筑物或者林木的所有人、管理人或使用人承担侵权责任，但所有人、管理人或者使用人能证明自己已经尽到管理义务的除外。

　　若所有人、管理人或者使用人能够证明树木的折断等纯粹系因大风造成，且本人在管理上不存在任何过错的，可以不承担侵权责任，但若双方对损害的造成都无过错的，也可根据公平原则，由双方对所受损失进行分担。若车辆或受伤的乘客投有机动车辆保险或者意外伤害险的，也可以直接先行向保险公司索赔，然后由保险公司向有过错的第三人追偿。

　　120、999接警：大风“吹伤”41人

　　提醒市民大风天远离广告牌、老树等，最好不要进行高空作业

　　本报讯 昨日大风天，行人很受伤。根据120急救中心和999急救中心统计，共发生35起与大风有关的报警，41人受伤。所幸这些人的伤情均不太严重。

　　据120急救中心和999急救中心介绍，在与大风有关的报警中，伤人最多的是广告牌，共有8人被吹倒的广告牌砸伤。还有些人不注意自身安全，在大风天进行高空作业，被大风吹落摔伤。而脆弱的老树、破旧的房屋在大风天也容易成为肇事者。比如昌平十三陵景区就发生了一起集体事故，一辆大巴被大树砸中，造成5人受伤;房瓦和院墙倒塌导致3人受伤。

　　999急救中心提醒，大风天切记关好窗户，不要让玻璃窗在这种天气下成为伤人的武器。昨日报警中就有一人因此而受伤。

　　大风天气外出时，应尽量少在高层楼之间骑车或步行通过，容易给出行带来危险。尤其不要在广告牌下面逗留，因为大的广告牌匾在风力较大的时候，很有可能形成瞬间倒塌;风大时一定要留意老树，老树本身根基不牢，有可能会出现树根或树枝断裂导致砸伤。此外，大风天气最好不要在屋顶或者高层进行露天作业，人容易被大风吹落摔伤。

　　大风拔大树 砸瘪大巴头

　　40余名韩国游客被困，消防局车辆恰好经过，众人徒手救出游客

　　本报讯 昨日，昌平区十三陵镇皇家艺苑小人国大酒店门前路口，一辆行驶中的韩国旅游巴士被大风刮倒的大树砸中，车头严重变形，40余名游客被困。

　　消防部门介绍，昨日中午11时30分许，一辆满载40余韩国游客的旅游大巴由北向南行驶，经过胡庄路口北侧时，突然路旁的一棵直径50厘米的大树被狂风刮倒，正好砸中了车头右侧，以及路边的隔离墩。大巴车头严重变形，挡风玻璃破碎，顶部外壳向内凹陷，导致前车门无法开启，包括儿童在内的所有人员被困。

　　事发不久，昌平区开展火灾事故调查工作的市消防局火灾调查处、昌平区公安消防支队的负责人和工作人员驾车经过。发现事故后，全部下车徒手救援，同时调集附近消防中队和医护人员。

　　参与救援的消防员称，他们从附近单位借来一个梯子，架设在大巴前部破损的车窗处，扶着游客出来。同时，另一组救援人员对变形的车门进行破拆，成功打开了一个不足1.5米高的缺口，供游客疏散。

　　据急救人员称，事故中共有5名游客受轻伤，为一男四女，后被送至昌平区医院救治，均无生命危险。

　　采写/本报记者 刘春瑞 展明辉 金煜 王卡拉 饶沛

　　摄影/本报记者 王嘉宁 尹亚飞(除署名外)

　　中国南车制造的CIT500型的试验速度达到了605公里/小时。

中国高铁的速度有望再翻倍。

　　南车青岛四方机车车辆股份有限公司厂区内,一列银灰色超速试验列车停放在厂区的铁轨上,这列台架试验速度每小时达到605公里的列车,被命名为更高速度的试验列车。

　　实际上,这项试验早在两年多前就已开始,为了这次试验,南车四方公司经过七次方案讨论会。

　　参加试验的电气开发部部长焦京海最近回忆说:“100-200公里时一点担心都没有,车速上了550公里以上心情开始激动,到600公里时就开始有点紧张了。”试验止步于605公里,是因为制定的试验目标为600公里,“试验台建设时是按600公里设计的,再往上冲速度,担心对试验台不好”, 高级主任设计师李兵解释说。

　　当时速提升到605公里的时候,试验没有马上停止,保持速度运行了10分钟,这相当于在地面上行驶了100.8公里。

　　“高铁就像一架飞机在不停地起降”,中科院力学所杨国伟研究员这样说。杨国伟创立了跨声速非线性气动弹性研究,为中国高铁与大飞机研制提供空气动力与气动弹性的技术支撑。

　　“坐飞机最危险的是起飞和降落,因为地面效应包括建筑、风对飞机的激扰,所以,飞机设计的难点在起和降的过程。而高速列车始终在地面上高速运行,从空气动力学车与空气相互的作用角度,既要考虑地面对列车的强激扰,也要考虑到高速运行状况下气流激扰。波音737的巡航阻力系数约在0.028左右,6辆编组试验列车整车阻力系数约为0.48左右,所以说更高速列车比飞机在天上巡航时的技术难点要复杂得多。”杨国伟说。

　　民用飞机每小时飞行距离800-850公里,中国研制的更高速试验列车设计速度在每小时500公里以上,与目前在线上以每小时380公里最高时速运行的CRH380A相比,技术的边界条件必须清晰。

　　“空气动力学性能的受轨道不平顺影响,振动激扰响应不断加大,如何保证列车高速运行的安全性;如何保证舒适的乘车环境;比提高速度更重要的是能够很好的停下来。” 试验现场指挥梁建英说。

　　列车运行的阻力,包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。高速下制约速度的抗衡者是空气,“当列车以每小时200公里行驶的时候,空气阻力占总阻力的70%左右,和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时,气动阻力超过了总阻力的92%,如果跑到500公里以上,95%以上都是气动阻力了”,李兵说。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系,速度提高2倍,空气阻力将增至4倍。正是这个平方关系,让设计师绞尽脑汁。

　　空气阻力受三大因素影响,一是车头迎风受到正压力,与车尾受到的负压力间产生的压差阻力;二是由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力;三是列车底架以及列车表面凹凸结构引起的干扰阻力。

　　工程师们为降低空气阻力,应用仿生学和空气动力学理论,创作了100多种头型概念,优选构建了80余种三维数字模型,开展了初步空气动力学仿真,比选出20个气动性能较优的头型,进一步进行气动优化,制作出1:20实物模型,根据仿真数据和美观效果,最终制作五款1:8头型分别做了风洞力学试验和气动噪声试验,名为“箭”的头型被选中,其气动噪声、气动阻力参数最优。“从气动性能来讲,”箭“与民航客机是可以PK的。”李兵说。

　　让数百吨重的更高速列车在线路上飞跑,除了减少气动阻力外,加大牵引能力是另一个关键。“六辆编组更高速试验列车牵引总功率可达到21120千瓦。正是有了我们自主开发的大功率牵引系统,才有高速试验列车实现台架试验605公里/小时的可能。”焦京海说。

　　大功率的牵引传动系统的技术研发,具有强大的技术扩散效应,除列车之外可应用在其他制造领域。“大功率的牵引传动系统技术具有很好的外延性,除轨道交通领域以外,大功率的牵引传动系统在很多工业传动领域都有很广泛的应用,比如轧钢系统、船舶推进系统、石油钻井、电力系统等等。”南车时代电气技术中心主任荣智林说。

　　高速列车运行依靠电能,是由受电弓与接触网接触完成的,这个过程被称为“受流”环节。这项技术也是迄今为止技术专家们最关注的技术之一。“双弓受流”技术曾经是困扰工程技术人员的一个技术难点,“现在看来这个也不太像技术难点了”,梁建英说。“车辆在高速运行时,前弓在取电滑过接触网时,会形成一个激扰波,导致后弓的离线可能性加大,影响车辆的牵引性能。如何保证后弓受流的稳定性,这是技术上的难点。但是现在看来,已经不存在了”。

　　速度是技术发展的综合实力。如同中国“两弹一星”的研制,举全国之力,近万名科研技术人员参与了高速列车的技术创新。“试验列车的速度还只是实验室内的数据,实际的线路数据还有待于进一步验证,我们希望有个高的速度值,让全世界都能进一步了解中国的高铁技术和产品水平,其中的过程需要踏踏实实去做,而决不能急于求成。”梁建英说。

　　“时速605公里是试验台上跑出的,不是在线路上的数据,实际的线路试验还需要一系列的考核。”李兵说。2007年4月3日,法国 TGV在线路上创造574.8公里/小时试验最高速度,目前为止尚未有新的记录刷新。2010年12月京沪先导段试验蚌埠-枣庄,CRH380A达到最高时速486.1公里,这个速度尽管是运营试验速度,它有别于法国TGV的纯粹试验速度。就运营试验的速度值来讲它是世界上最高的。

　　2011年,“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故后,中国高铁开始了对更高质量目标的追求,其中包括安全性、可靠性、舒适性等。事实上事故并不是缘于车的质量,但是这次事故却对中国高铁的发展带来了极大的影响。所有的铁路人,包括南车四方的技术人员都在反思,那就是如何更好、更稳健地推进国家的高速铁路事业。试验列车的研制是一个非常艰苦的过程。它以CRH380A新一代动车组技术创新成果为基础,遵循安全可靠的运行目标,针对系统集成、车体、转向架、牵引、网络控制、制动系统进行了诸多技术创新,实现了碳纤维材料、镁铝合金、纳米材料、风阻制动系统等一系列新技术、新材料的装车试验验证。整个列车的研制历经了两年多的时间。

　　试验列车完成在实验室的测试后,在厂区内一条3.7公里的环形试验线上进行了一个月可靠性试验,运行里程约1000公里。受线路条件限制最高速度不得超过时速30公里,“对整车、系统及部件完成了初步可靠性验证”,工程师告诉记者。

　　多项新技术有待验证

　　高铁,是中国战略性新兴产业之一,而更高速列车则是中国创新能力的又一标志性作品。工程师与科学家渴望上线试验衔接试验台的验证结果,更加深入地探索超高速列车三大核心技术理论,即轮轨技术、空气动力学性能与弓网关系。

　　对工程师而言,诸多项设计是无法在台架试验中完成的,更高速列车的三项核心技术有两项无法验证,即空气动力学性能与弓网关系。

　　比如,台架试验在室内完成,缺少了风,则无法完成空气动力的试验。“更高速列车首要的验证是车的阻力特性,牵涉到能耗;其次是升力特性,涉及到脱轨系数;第三是脉动力的大小,涉及到列车的安全性。还有就是交汇瞬时风的阻力,以及安全的避让距离。从理论上讲,目前已有的公式对400公里与500公里的车应该是适用的,就研究和印证来说,这些都是需要通过线上试验进一步验证。”杨国伟说。另外,即便是双向滚动试验台,也无法完成受电弓与接触网的受流试验。

　　对做基础理论研究的科学家而言,他们希望验证共性关键技术的基础理论机理。以脱轨系数为例,车辆运行时,在线路状况、运用条件、车辆结构参数和装载等因素最不利的组合条件下可能导致车轮脱轨,评定防止车轮脱轨稳定性的指标叫脱轨系数,这个系数越大越容易脱轨。

　　根据国际标准,0.8作为脱轨安全性的指标。“但是我们对高速列车试验时发现,列车在线上以480公里的速度,脱轨系数只有0.1-0.2左右,远远小于0.8。如果以每小时550公里的速度,实际运行时的脱轨系数是多少?它涉及到高速基础力学的研究。全球范围的科学家们一直希望破解脱轨系数之谜。”转向架高级工程师马利军说。

　　本世纪是高铁的时代。美国总统奥巴马在2011年国情咨文中表示,“没有理由让欧洲和中国拥有最快的铁路”,奥巴马强烈意识到,高铁将是重塑美国全球竞争力的技术制高点。“技术上一定是要抢占制高点,谁有抢占技术的制高点的能力,谁就有带动行业发展的能力。以技术的先进性驱动市场的需求,这是全球市场经济竞争的规律。”梁建英说。

　　2007年法国TGV创造“全球第一速”,以抗衡德国磁悬浮列车抢占市场的挑战。“法国正是因为在路上跑了570多公里,给世界各国明确的信号,我的技术是可行的。从此之后,世界高铁市场法国成为佼佼者。”杨国伟说。中国高铁驶向世界的脚步正在提速,说明高速仍旧是趋势。探索500公里以上超高速列车的技术,既是一项前瞻性的研究,也是拓展国际市场的技术储备。

　　技术的成熟需要积淀,而市场的拓展则是瞬间的外延。中国高铁从2004年开始,经过9年的时间,从引进、消化、吸收到如今技术的全面领先,更高速试验列车的研制是技术纵向发展的制高点,只有掌握技术的制高点,才能够使技术纵向与横向相互传递,覆盖市场的面积递增。“这个试验列车它的基础是在CRH380A技术向上拓展的,而城际列车则是向下的拓展。高铁这么多年的技术创新,其技术先进性已经向上下游产品传递。”梁建英说。

　　对技术的追求并未停止。为了更好地理解空气动力学的作用关系,南车四方股份(行情 股吧买卖点)公司正在计划筹建一个小规模的风洞实验室。“虽然我们是一个工程单位,但是我们需要自己去突破,掌握和积淀一些新技术,想为以后留下点什么。”梁建英对记者说。

　　对更高速试验列车的线路验证,国家有关方面给予了充分的关注,列车的上线试验工作已在全面展开,列车的各项技术性能将在线路试验中得到进一步验证。整个过程将分阶段实施,会一步步获取各种技术参数。“我们期盼它有非常好的表现,让全世界都进一步了解中国高铁技术。”工程师们说。