人有发型 看高铁之“头型”

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　　“头型”，这个词汇在动车组列车设计和制造人员的话语里频繁地出现，明确地传达着这个部分的重要性。


　　头型即是高铁列车的车头造型。为什么它这么重要？是为了追求造型出色还是有其他更重要的原因？


　　人的发型是为了好看。回想一下大风中行走的体验，会明白高铁列车的头型不是为了好看，而是为了列车运行得更好，这个好里包括了速度和舒适度。


　　高速运行的物体在运动中最大的“敌人”不是他自己的重量而是空气。空气对高铁列车的杀伤力除表现为空气阻力外，还有气动噪声、隧道微气压波、列车表面压力波。空气阻力是空气对高铁列车发力的主要方式。


　　高速列车的运行阻力包括了两个部分：摩擦阻力和空气阻力。摩擦阻力与列车速度成正比，而空气阻力和列车速度成平方关系。当列车的速度提高3倍时大，空气阻力会是原来的9倍。


　　再具体一点说，当高铁列车速度超过300公里/小时，80%的阻力来自气流阻力。事实上，在高速状态下，高速动车组的动力输出几乎都消耗于和空气的对抗上了。


　　解决的方案是让列车尽可能成为流线型，车辆横断面越小越好，周身减少凹凸，全力追求有细又长。


　　看看日本的新干线高铁头型的成长速度：第一代0系列车头部长度是4.4米，第二代100系成为5.5米，第三代300系是6.0米，到了700系，这个数字达到了9.2米。


　　当你觉得高铁列车造型夸张时，其实这倒不是动车组为了追求潮流，而是现实使然。


　　在四方股份设计中心的美工室，数十个CRH380A的头型模型一字排开，最后只有一个入选，就是我们今天看到的那个。在高速动车组列车的设计中，设计出技术性能优越又有美感的头型，被认为是第一环节。


　　设计要素和不同线路条件是设计基础，工业美工这时要有立意，比如今天的CRH380A取意于中国火箭，也取意于江河、骏马，初期的方案绝不是一个，立意确定后，美工们画出草图，设计人员根据技术要求设计出几十种头型作为初步备选。


　　在CRH380A头型的设计中，通过32个设计变量和200次模型优化，设计出了20种头型。设计人员对这20种头型综合分析，从技术优越性、制造实现难度和文化内涵等角度选出10中头型方案。


　　对这10种头型，设计人员通过计算机仿真设计和进一步技术化，确定了5种头型。对这5种头型再次进行多达17项75次的仿真实验。


　　之后，工业美工再次出手，用黄泥按1：8比例塑出车型，送四川绵阳做风洞试验。在进行19个角度8种风速的风洞空气动力学实验时，同步进行噪声试验。对测出的各种参数，设计人员根据实验数据进行再调整，再次进行计算机仿真实验，如粗反复，优选一种头型做出样车，一个新头型基本出现。


　　银白配色的CRH380A头型，要比其他高速动车组的头型长出两三米，长的身形有白鲨的气质，柔顺却充满力量。


　　CRH380B却有猎豹的味道，这个并不强调身形长度的“动物”，线形简洁内敛，不张扬的姿态在奔跑之中却显示出最善跑的矫健和凶猛。


　　头型的设计并不是只集中于车前部，两侧的导流板设计、车下部的裙板、车辆连接处的风挡设计，也是重要的组成部分。CRH380B两侧有贯穿全车的凹槽，这个看似简单的设计，有力降低了列车的气动升力，也就阻击车向上飘升，让全车流线化，尾车更为稳定。


　　看上去很好看是次要的，减少阻力才是实质。CRH380A车头很长很漂亮，技术人员的语言却是：这一头型较旧款车气动阻力降低5%，气动噪声降低7%，列车尾车升力降低52%，侧向力降低6%。


　　在头型车里，漂亮是算不得什么的，降低阻力才是硬道理。


　　来源：中国高铁网http://www.cngaotie.com/gaotiebaike/2014/1014/1231.html

高铁卫士

人有发型 看高铁之“头型”