“安全”是中国高铁名片的关键词(2)

据刘志明介绍，研究高铁结构疲劳可靠性初期，焊接结构的基础疲劳性能数据不全、超长时间连续动应力的可靠测试、海量数据的快速分析处理、载荷识别等问题，都为他们研究高铁结构强度及疲劳可靠性的工作带来了不小的困难。

对于疲劳性能数据不全，刘志明团队一方面收集已有数据，另一方面则购置设备开展试验，同时提出并建立了基于线性累积损伤和焊接结构无疲劳极限P-S-N曲线的疲劳可靠性评估方法；为了实现动应力可靠测试，开发了适应高铁列车运营电磁环境的系统化屏蔽技术和长周期跟踪测试的复合密封技术；面对需要处理的海量数据，还开发了专门针对疲劳可靠性研究的系统数据处理软件……

对于今后的研究方向，刘志明表示还将围绕高铁结构安全展开，比如会关注智能感知技术、碳纤维结构的疲劳可靠性等前沿领域。刘志明解释，智能感知技术可以实现高铁列车结构应力状态的实时跟踪和异常报警，同时能够将目前的定期维修转变为按列车的状态进行相应维修，提高列车的运营效能。而对于碳纤维结构疲劳可靠性的研究，刘志明则表示，此前高铁列车的主结构是由金属材料制造，而如果想要在将来实现更高速度且更加节能的发展，或可借助非金属材料，碳纤维就是其中比较具有前景的一种，“但碳纤维材料作为主结构的疲劳可靠性问题尚需要进一步的系统研究。”

刘志明介绍，高铁列车如果按照目前试验实现的最高时速投入运营，能耗会非常高，这是因为随着高铁速度提高，牵引与制动能力的需求跟速度是呈指数型增加的。他举例说道，当列车速度从60km/h增加到300km/h，速度只增加5倍，但单位重量牵引功率却需要增加18倍，而如果速度提升10倍——到600 km/h，单位重量牵引功率则至少需要增加70倍。高速列车制动过程的能耗同理。刘志明坦言，如何降低列车更高速运营下的能耗，也许还需要进一步研究新的运输装备，比如磁悬浮高速列车就是具有前景的发展方向之一。