中國高鐵重視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)

我國的高鐵建設(shè)迎來一個小高潮: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營,2016年春運期間,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,全國無高鐵省份只剩下西藏自治區(qū)。此外,由中國鐵建實施設(shè)計施工總承包的長沙中低速磁浮線開通試運行,這是我國首條投入運營的中低速磁浮線。

中國高鐵碾壓日本

隨著國家領(lǐng)導(dǎo)人多次在國際場合推銷中國高鐵,“高鐵外交”席卷全球,人們對高鐵產(chǎn)業(yè)也日益好奇:高鐵是怎樣誕生的?高鐵發(fā)展為何充滿爭議?中國汽車工業(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間內(nèi)就屹立于世界“列強”之林?背后又經(jīng)歷了怎樣曲折與驚心動魄的歷程?大國崛起必然伴隨交通工具的變遷,高鐵作為國之重器是否擁有改變世界的力量……

為什么中國的高鐵發(fā)展得特別快?

很多人認為高鐵必然是各種高科技,其實并不是的。日本新干線開通的時候,才1964年,沒有交流傳動系統(tǒng),車上沒有單片機,沒有網(wǎng)控,就是變壓器、硅整流、機械開關(guān)、繼電器,并不見得比SS3、SS4高明。再往早了說,西門子造的第一臺電車,實驗也能跑到200,最快的蒸汽機車實驗也能跑到200公里時速。

其實,早年的動車組,主要還就是靠經(jīng)驗+實驗。通過經(jīng)驗造樣車,實驗,再總結(jié)經(jīng)驗,然后再造樣車,實驗。一旦這個基本規(guī)律摸清楚了,類似的設(shè)計就容易很多了。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,這個時候還是要不斷地進行試驗的。所以說當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,不斷上進的精神。

時至今日,中國再搞高鐵,比當年日本人容易多了,比德國人、法國人也容易得多。體現(xiàn)在四個方面:

1、咱的起點就牛逼。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,直接得到了第一手的設(shè)計材料。當初日本人的轉(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)。看到別人的轉(zhuǎn)向架設(shè)計,在此基礎(chǔ)上進行修改,比自己從206開始摸索要好得多。

有人問,這不是抄襲么?我說,你上學還不是要老師交給你,所謂搞科研你還要看文獻看看別人是怎么做的呢。掌握別人設(shè)計,之后改進,充分滿足自己的需求,本來就是研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計的一貫思路。唧唧歪歪的都應(yīng)該退學自己去成才。

2、現(xiàn)在計算機仿真牛逼了。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)很準了,流體力學把邊界設(shè)好了,也差不太多。原來要幾個月做實驗的,現(xiàn)在計算機搞一把模型,算一周了事。對于確定參數(shù),比如走行部一系、二系懸掛的參數(shù),特別有用。計算優(yōu)化好了,直接做模型實驗,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,為啥中國三五年就搞定了,很大程度上就是因為當年日本人用畫圖板和試驗臺搞的設(shè)計,中國人現(xiàn)在可以用CAD和模擬軟件搞定了。并不說中國人比當年日本人牛逼了,而是時代變了。你再慢吞吞的,那就是磨洋工,禍國殃民了。

3、材料和加工工藝牛逼了。材料越好,設(shè)計越簡單。如果我的材料強度很差,又重;你的材料強度好,又輕,同樣的重量,做一個力學性能差不多的棒,你直接搞實心兒的就行了,我費牛勁搞成空心的,然后把有限的材料用在應(yīng)力集中的地方?？赡苣阋惶熳龀?我這水平好得一個禮拜,要是水平差,那就沒戲了?，F(xiàn)在鋁合金和鋼材都比當年要強,成型、焊接也比當年厲害多了,相對的,同樣性能,設(shè)計就容易了;同樣設(shè)計,性能就會更好。當然,美中不足的是,很多先進制造設(shè)備還是進口的。

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+,各項指標還要更好。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。整個系統(tǒng)引進過來,土建掌握得最好。另外就是標準。優(yōu)秀的土建加上高標準,就是頂級的線路。

頂級線路跑爛車都能跑個差不多,更何況跑好車呢?某幾個就看著日本跑270-300,德國跑300,法國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,說得好聽就是小時候欠教育,不好聽就是這么大年紀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,這么多國家,能自己搞高鐵系統(tǒng)的,不就是這么幾家么?筆者認為主要原因還是:

1、大國大市場。任何東西的研發(fā),都要考慮到成本和收益的問題。(當然這個收益很多時候并不僅僅是經(jīng)濟收益。)很多人想跟臺灣比,說臺灣是買車,大陸是造車,大陸好得多……實際上沒必要比。臺灣高鐵的土建是自己搞的,土建學起來成本低,又是投資的大頭,自己搞。車輛直接向日本買就是了。

臺灣高鐵就比滬寧城際長點,運行時間不到2小時,一組車體每天能跑3對車,就算100對車40組車體就夠了。自己生產(chǎn)要建廠,要研發(fā),要上下游,要實驗,劃算么?不劃算啊。上海局的潛在市場就幾倍于臺灣了,更何況未來局局上動車呢?在這么大的市場下,引進和研發(fā)成本可以攤得很薄,結(jié)果就是造價低廉,利國利民。

2、趕上了好政策。政策要求國產(chǎn)化。除了龐巴迪搞了“偽國產(chǎn)”,剩下南車四方、北車唐山長春都是要國產(chǎn)化的。不要以為國產(chǎn)化就是天經(jīng)地義的,民航市場也大,也沒搞國產(chǎn)化?，F(xiàn)在炒得很火的C919也是軍方希望有大飛機平臺,之后用民機攤薄成本的。招標的時候直接堵上了整車進口,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。

中國很多科研,就是把錢騙到手,分了,然后就散了,用偽國產(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,這才保證了國產(chǎn)化的大局。380A基本國產(chǎn)化了,北車走得慢,但是380C也是在380B的基礎(chǔ)上走的國產(chǎn)化的路。

3、還有些底子。說中國制造業(yè)很強,當然不是,但是也不是萎了,就是個比上不足比下有余的情況,這個底子支撐航空發(fā)動機什么的,困難大些,支撐高鐵,多數(shù)方面還算罩得住,罩不住的幾點,先進口著就是了。正好又趕上經(jīng)濟危機,把IGBT的工廠給收了,還真是趕巧。至于其他金磚四國,別的指望修高鐵的國家,能有中國這底子的也很少。

西班牙市場也挺大的,還不是主要靠進口;蘇聯(lián)當年多牛逼啊,現(xiàn)在還不是買西門子的;印度窮兵黷武,舉國之力,飛機坦克都整不好的,也更沒能力了;中亞那些更別提。所以啊,有人說中國高鐵0出口,但是,過去兩年除了歐盟內(nèi)部,世界上有哪國高鐵出口了?新干線還是0蛋呢,憑啥說中國?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。我前邊說中國現(xiàn)在搞高鐵,比當年日本、德法容易多了,并沒有任何中國的研發(fā)人員不如日歐的意思。實際上現(xiàn)在川崎、西門子也是在用類似的軟件和方法搞設(shè)計,整出來的新車暫時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車沒機會上線,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,都遠遠低于普通鐵路、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、列車網(wǎng)絡(luò)控制和制動系統(tǒng)等核心技術(shù)。

中國高鐵技術(shù)現(xiàn)處于什么水平?與日、歐、加拿大的比較優(yōu)勢在哪里?還有哪些不足?

高鐵見聞:中國高鐵總體技術(shù)水平已經(jīng)處于第一梯隊,與日、歐等相比,有不足也有優(yōu)勢。中國高鐵綜合競爭優(yōu)勢比較明顯,我們可以從以下幾個方面來理解:

第一,龐大的網(wǎng)絡(luò)。中國已建成運營近1.7萬公里,占全球的55%。時速300公里高鐵線路長達9600公里,占全球60%。年運送人次高達9.1億,占全球高鐵年運送旅客人次的55%。我有那么龐大的線路,有那么多動車在線路上運營,有那么多人乘坐,這是無比寶貴的數(shù)據(jù)庫,如在隧道、在大風沙、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,可以毫不夸張地說,中國高鐵是世界高鐵的博物館。

這個龐大的網(wǎng)絡(luò)還讓中國迅速地實現(xiàn)空間換時間。什么意思呢?我們可以看兩個數(shù)據(jù)。日本第一條新干線1964年開通,截至目前累計發(fā)送旅客人數(shù)超過70億人次,中國高鐵開通雖然只有短短的7年多時間,但是累計發(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。

第二,交貨期的保證。中國強大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力以及制造能力,保證了中國高鐵超強的交付能力。以印尼高鐵為例,140多公里的線路,中國能夠3年完成,日本卻需要5年以上。

第三,標準的開放性。中國高鐵符合國際標準化組織、國際電工委員會、國際鐵路聯(lián)盟的技術(shù)標準,并與阿爾斯通、西門子和龐巴迪技術(shù)標準兼容。印尼采用中國技術(shù)還意味著今后印尼的高鐵市場仍將是開放的。而有些國家的技術(shù)與世界其他標準不兼容,一旦采用,將造成市場封閉和壟斷。相反日本的新干線標準是封閉的,他建的任何東西都形成了一套自己的標準,我個人認為這與日本的島國心態(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,安全記錄運營、舒適度都是首屈一指的。但是他們在海外訂單方面不是那么如意,這是一個根本原因。法國出口了很多,出口西班牙,出口韓國,出口美國,但是日本真正出口的現(xiàn)在只有臺灣一個。而且實際上臺灣開始選擇的也不是日本,而選擇的是西門子。

第四,成本具有競爭優(yōu)勢。有人會說,不就是因為你的人工費便宜么?這是一個很大的誤解,人工費能占到多大的比例?中國高鐵性價比優(yōu)勢,來自于對整個供應(yīng)鏈的控制能力、來自于強大的成本管理能力以及批量化工業(yè)制造能力。我們知道同一個產(chǎn)品,生產(chǎn)的批量越大,單位成本就越低。有中國龐大的市場作為支撐,我們能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn),這與國外一些企業(yè)單子時有時無的斷續(xù)生產(chǎn)線,成本是不一樣的。

350公里的高鐵何時能恢復(fù)運行?

高鐵見聞:我只能說很快。

秋秋:最近發(fā)生的因為乘客把紙質(zhì)票丟失了,所以無法乘車,鐵路局要求其補票再上車,導(dǎo)致乘客起訴鐵路局。這個情況怎么看?雖然購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)購票需要實名制?實名制一聯(lián)網(wǎng)就知道是否購票了沒,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,在列車上讓列車長開一個說明;第四,到站后,拿著補的票,去退票處退全款。所以丟失票還是可以繼續(xù)乘車,但是會麻煩一些。

自邇:您好,我想問一下,什么時候高鐵能像現(xiàn)在的普鐵一樣線路長、站點多、價格低呢?例如從烏魯木齊到鄭州或其他小城市。多謝。

高鐵見聞:永遠也不可能。因為定位不一樣,高鐵不會取代普通鐵路,而是要在綜合交通體系中合理分工。就像你問,什么時候人人都能擁有一輛勞斯萊斯?我看我們還是先把目標定位為長城、大眾、別克吧。

liuchime:想請教兩個問題: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,但票價為什么這么貴呢,哪些成本是最主要的呢?

高鐵見聞:在我國汽車右行盡人皆知,但細心的朋友會發(fā)現(xiàn),在乘坐高鐵時,一列列高速動車組都是從我們的右邊飛馳而過。靠左行走,還是靠右行走,不同國家和地區(qū)有不同的規(guī)定,這個也是常識了。但同樣是在中國,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,當然是因為中國的普通火車是左行的。那中國的火車為什么不像汽車一樣采取右行,而要采取左行的呢?

有一個說法流傳甚廣:我國火車左行是由我國所處的地理位置決定的。因為地球是一個兩極部位略扁的不規(guī)則的球體,并且自西向東轉(zhuǎn)。我國地處北半球,當兩列火車相遇時,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),火車不會相撞。

這個解釋貌似非常有道理,其實又是東、又是西的,邏輯混亂。根據(jù)“科里奧利力”,北半球的地轉(zhuǎn)偏向力為前進方向的右側(cè),按照鐵路的走法,對向車位于本車右側(cè),理應(yīng)更容易對撞,但事實并非如此,因為這個力實在是太小了。

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