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坐了多年高铁才知道!高铁根本没有真正的刹车,难怪又稳又准

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10月16日,国铁集团对外透露,全国铁路列车车次将在11月下旬和12月下旬分两批调整,新增X字头,用于最高时速350公里以上的复兴号。

车要跑得更快,能不能稳稳停住,就成了绕不开的事。汽车靠刹车片夹住刹车盘,老式客车靠闸瓦压住车轮,都是用摩擦把动能变成热量散掉。这办法直接可靠,可速度一高就吃力。



动能和速度的平方成正比,时速350公里的动能,大约是时速120公里的8.5倍,硬磨的代价太大。高铁换了个思路,让电机换一个角色。

加速时,电网供电,电机带着车轮转。减速时,控制系统把电机切到发电状态,车轮反过来拖着电机转,电机一发电就产生阻力,车速跟着降下来。

这个过程叫再生制动,发出来的电还能送回接触网。



送回去的电不会白白浪费。同一段供电线路上,只要有别的列车正在加速,就能直接用上这部分电。线路越繁忙,电越容易被就近用掉。

我们认为,这也是铁路部门一直看重再生制动的原因,它既管刹车,又管省电。这套系统分主次。

正常运行时,电脑按当前车速算出需要多大的制动力,优先用电制动。电制动的力不够了,再补上空气制动,也就是闸片夹制动盘。



摩擦刹车没有消失,只是日常大部分减速用不着它出力。电制动有个短板。它的阻力和转速挂钩,车速越低,拖拽力越弱。

列车快停稳时,电机几乎发不出什么阻力。这时空气制动接手,闸片夹住制动盘,把最后一小段速度压下去。

这个交接大致发生在时速十公里上下,车就稳稳停在站台上。所以“没有真正的刹车”,准确的意思是主力减速靠电,摩擦刹车管收尾和兜底。



闸片平时磨损小,维护的压力也轻。这种分工,让高铁在一天几十趟的高强度运行里,制动部件不至于被反复烧磨,省钱,也省心。

有一点必须讲清楚,话不能说满。网上有人说高铁全程不用刹车片,这个说法过头了。遇到紧急情况,电制动和空气制动会一起上,力气全用出来。

这种时候,摩擦刹车就是主角之一,一点不能指望它省力。



数据能说明这一点。

CR400动车组在时速350公里下的紧急制动距离是6500米。要在这个距离内停下来,靠的是两套系统一起使劲,单靠哪一套都撑不住。

平时靠电,关键时刻靠全套,这是高铁制动的基本思路。紧急制动时的热量相当惊人。

按CR450的设计要求,列车要在6500米内从时速400公里降到零,大约用112秒,这段时间释放的能量,相当于把6.8吨水从冰点加热到沸点。这么大的能量,要靠制动盘和闸片在极短时间里吸收,压力可想而知。



制动盘的试验也很严苛。在模拟极端工况的试验中,制动盘由黑变红,再由红变黑,温差能超过700℃。

平时很少出力的闸片和制动盘,关键时刻要扛住这样的考验。所以它们虽然是后备力量,材料和工艺一点也不能含糊。



再说“稳”。电制动的力度由电力电子器件调节,可以调得很细、很连续,减速曲线就平滑,坐在车里很难觉出“点头”。空气制动靠气压推动,力度变化相对粗一些。

两套系统各管一段,一个负责大头,一个负责收尾,平稳的感觉就是这么来的。再说“准”,这要看列控和自动驾驶。



京张高铁2019年底开通,是世界首条时速350公里的智能高铁,也首次在这个速度上用上自动驾驶。电脑提前算好制动曲线,每次停车的位置就更一致。

这种稳定性,靠人凭经验去操作很难长期做到。自动驾驶不等于不要人。司机仍然要盯着前方,处理突发情况。

自动驾驶把常规的减速和停车做得更均匀,人负责最后一道把关。铁路这行把安全看得最重,多一层人工兜底,只会让乘客更踏实。



这套本事来得不容易。中国高铁起步时,不少关键技术靠引进消化。

到复兴号研制阶段,制动、牵引、网络控制这些核心系统,都下了大力气自主攻关。把制动这块硬骨头啃在自己手里,后面的提速才有底气。

2017年6月26日,复兴号在京沪高铁两端同时首发。



同年9月21日起,京沪高铁率先恢复时速350公里运营。

时速350公里一跑就是这么多年,制动系统的可靠性是重要支撑,也是铁路人最不敢松的那根弦。现在轮到CR450。

2024年12月29日,CR450动车组样车在北京正式发布,试验时速450公里,运营时速400公里。时速多了50公里,最难的就是怎么停下来。

我们觉得,这也是整个项目里最考验功夫的一道题。难在哪里,数字很直观。



在时速400公里的条件下,如果沿用CR400的制动系统,紧急制动距离需要8500至9000米,与6500米的目标相差很远。两千多米的差距,意味着旧办法行不通,必须在材料、控制和响应速度上全面升级。

研发团队想了好几招。车体比CR400减重约12%,同时采用多阶制动、增加黏着系数、缩短制动响应时间。

黏着系数好理解,车轮和钢轨之间的黏着力有上限,刹得太猛车轮会打滑,所以制动力要分阶段逐级加上去,这样既有力又不打滑。响应时间的变化最直观。



CR450采用时间敏感网传输信号,制动响应时间从CR400的2.3秒减少到1.7秒。时速400公里,每秒跑约111米,0.6秒就是六十多米。

这点时间放在制动距离上,价值不小。官方公布的结果是,运营时速提高了50公里,制动距离保持在6500米不变。

能耗、噪音等指标也基本持平,其中运行阻力和能耗各降低约20%。提速没有拿安全余量来换,这是CR450最看重的地方,也是它能被寄予厚望的原因。



再看进度。今年年初,国铁集团在工作会议上明确,2026年要完成CR450动车组运用考核和设计定型。

据财新网8月报道,CR450AF和CR450BF两列样车均已完成60万公里运用考核。设计定型和正式投入运营的具体时间,仍以国铁集团官方发布为准。



回到X字头。2014年至2025年,时速300至350公里的高速动车组由1018标准组增至3149标准组,增长209%。

五一、国庆等高峰期,G字头车次占可用号段的90%以上。车多了,字头不够用,才有这次大调整。新字头是为后面的新车型预留的位置。

我们判断,车越开越密,再生制动的价值还会往上涨。追踪间隔越短,对每次制动的一致性要求越高,列车发出的电被就近用掉的机会也越多。

高铁提速、加密、省电这几件事,最后都绕不开制动系统这个“看不见的功臣”。另外要说明,高铁的平稳不全靠刹车。



无砟轨道、跨区间无缝线路、减振转向架同样出力。刹车决定减速时舒不舒服,轨道和车辆决定一路平不平稳。

几样东西配合起来,才有我们每天习以为常的那份安稳。下次再坐高铁进站,可以留意车速一点点往下掉。

很多人觉得这是小事,可它背后是工程师在6500米、700℃这些数字上一点一点抠出来的结果。每一次平稳进站,都是无数细活堆出来的,这份功夫值得我们记住。

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