日本新干線高鐵試跑車輛結構由阻燃鎂合金制造

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據《日本經濟新聞》網站報道,日本新型新干線(ShinKansen)列車自5月10日起試跑,將來正式運營時速為360km,僅比中國高鐵“復興號”的速度快10km/h,中國高鐵“復興號”自2017年9月起在京滬線等部分線路運行,最高時速達350km/h。如果日本試跑的新干線列車今后實現實際運營,它將創造一些世界紀錄:車輛結構是用阻燃鎂合金(flame-retardant magresium allog)擠壓的大型材制造的,這是破天荒的首次;車頭是軌道車輛史上最長的,被稱為“鼻子”,長22m,是世界上最長的。

5月上旬,該車在東日本旅客鐵路公司宮城縣利府町新干線綜合中心向公眾亮相,列車為10輛編組,全長250m,除去前后車頭44m,8輛車廂總長206m,每輛長25.75m,它的高度2.9m,寬3.2m。車體以泛藍銀白色為基調,帶有綠色線條,顯得格外亮麗,氣派非凡。

據東日本旅客鐵路公司研發中心主任小川一路稱,新干線新型列車追求的有三大目標:速度盡量快、安全性應高、達到卓越的前所未有的舒適性,為此,車廂內不像通常的新干線列車那樣座位排得滿滿的,把車頭做成長長的“鼻子”,可大大降低駛過隧道時引發噪聲的壓力波。

日本是一個地震頻發的國家,而且災難性地震時有發生,為了在發生地震時實現第一時間停車,除了有完善的強大的制動器之外,還配備了最新型的利用電磁力減速的“線性負加速度增加裝置”等。除此之外,新安設了旨在減少左右搖晃和上下振動的控制裝置,即使年老體弱者乘座這種車,不會有頭暈、目眩、惡心之感,人人都會感到是一次愉悅的旅行。

研發人員在試跑車內安裝了大量用于獲取振動數據的車載設備與儀器,利用它們收集的數據通過物聯網集中,借此可以預測車輛容易發生問題的場所與部位等,幫助維護人員有針對性進行重點維護與提前維修,可以提高維護效率、對降低事故率與維修成本都大有幫助。

速度360km/h的高鐵目前屬于世界最高的,如果列車以該速度行駛,從東京到札幌僅需約4h。中國自2017年9月以來,“復興號”已在京滬高鐵實現350km/h的實際運營,我想將運行速度提高到360km/h或更高一些并不困難,完全有這個可能性,當然,欲實行360km/h或更高一些速度全線運營也不是一件輕而易舉的事,還需要做不少工作。在全球運營的高鐵線路中,當前日本東北新干線的E5系和法國的TGV的速度都穩定在320km/h。

自5月10日起,測試列車在東北新干線仙臺站-新青森站進行測試運行,測試在半夜,以免影響正常列車運行,每周約兩次。這種測試將進行相當長的時間,直到2022年,這是測試的第一階段,其任務是確定能否以360km/h的速度穩定運行。確定以此速度可以可靠地穩定運行后,進行下一階段測試,這是一個高級階段測試,目標是優化車內服務,力爭在實現2030年北海道新干線延伸到札幌,都以12輛編組的列車360km/h的速度運營。

他們把這次測試的列車組命名為FASTECH360,是日本時隔14年來再次有針對性的、有組織的對新干線車輛進行嚴格大量測試工作,所獲取的數據不但對360km/h的列車與線路的建設大有幫助,而且對發展下一代高鐵的各項工作也不無裨益。通常,測試速度應比以后實際運營速度≥10%,所以FASTECH360項目的測試速度為398km/a。

日本正在試跑的FASTECH360列車的原型車輛部分結構是用阻燃鎂合金制造的,這種新的鎂合金是日本新能源與工業技術發展組織(New Energyand Industrial Technology Development Organization,NEDO),它是一個政府機構,與新技術結構材料協會(Innovative Structural Association,ISMM)2017年發明的。這種阻燃鎂合金在特高速列車車廂結構上的較大規模實際應用是首次,在鎂合金發展史上具有劃時代意義。

阻燃鎂合金是指那些加熱溫度未達到熔點之前不遇明火不會燃燒的鎂合金,但不管什么鎂合金一旦變為液體就會燃燒,發出極為耀眼的亮光,讓人心驚膽戰,可是鋁、銅、鋅等不管被加熱到多高溫度,即使被加熱到超過溶點1000℃也不會燃燒,只會向下流,冷到熔點以下又會凝固成塊狀。

用鎂合金制造高鐵車廂結構質量下降,鎂合金密度約1.74g/cm3,而鋁合金的為2.7g/cm3,同一強度鎂合金結構件質量比鋁合金的輕20%左右,同時,鎂合金結構吸收沖擊能的能力比鋁合金的強,盡管鎂的價格比鋁的高,報廢車輛的廢料回收性不如鋁的那樣好,但可在長期運營中得到補償。

最后還需指出,中國上海交通大學丁文江院士率領的鎂合金研究團隊在研制阻燃鎂合金方面取得了一些令科技界矚目的成就,據稱合金的最高熔點超過935℃。日本這次開發的阻燃鎂合金熔點尚未見報道,很可能不會超過中國的,這也是中日在鎂合金研究領域的一場競賽。

文章來源:新材料

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