“安全”是中国高铁名片的关键词
从1997年至2007年,我国铁路经过六次大提速,铁路客车时速从120公里提高到了200公里。
2008年,京津城际铁路通车运营,最高运行时速可达350公里。通过这条当时世界上运营速度最快的铁路,从北京到天津所需时长不到半个小时。
2018年,两列时速为420公里的复兴号完成会车试验,相对时速突破840公里。
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北京交通大学教授刘志明在接受新华网采访时表示,高速铁路是个系统工程。据他介绍,目前我国高铁在试验台的最高试验时速已达到600公里。要实现这样的速度,除了高速列车技术的革新外,还需工务工程、牵引供电、通信信号、运营调度技术的革新。而在高速列车速度提升带来的诸多技术问题之中,牵引与制动能力、列车系统的稳定性和主体结构的疲劳问题是较为关键的一环。
由于高铁列车车轮跟钢轨接触面积有限,在列车高速行驶状态下,这一接触位置会随机变化,要保持稳定性就存在一定困难。其次,高铁列车长期高速行驶,引起主结构的疲劳问题也一直受到许多专家的关注。对公众来讲,高铁作为常选的中远途出行方式之一,这些问题与公众安全以及列车投入运营后的使用寿命、经济成本等直接相关。
刘志明主要的研究方向是高铁结构强度及疲劳可靠性。他解释道,结构强度是指结构在外力作用下,抵抗永久变形和破坏的能力。结构在载荷连续反复作用下,会发生疲劳破坏,结构疲劳可靠性就是以一定概率确定结构的疲劳强度和寿命。
“由于高铁的运行速度快、运营条件复杂、要求的列车运营寿命长,精准评估高铁关键结构部件在复杂多变运用环境下的疲劳可靠性,属于世界性技术难题。”获得高铁列车主体结构在其使用条件下的载荷谱是解决这一世界性难题的核心之一,同时如何判断所获得的载荷谱的有效性,也需要一个评判标准。
刘志明所在团队则在以上问题的研究中提出了具有创见性的方案。刘志明解释,跟高铁主结构疲劳密切相关的是其损伤,因此其团队在能够准确获得高速列车结构损伤情况的基础上,提出“判断载荷谱有效性要基于损伤一致性