【90号茶室】 京沪高铁立硬币8分钟不倒,日本不服也在新干线做了一个试验

发表于 讨论求助 2021-04-07 13:15:06

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  话说2015年夏天,一位在中国旅行的瑞典人,在乘坐京沪高铁时录了一段视频,放到网上就火了。视频的内容,就是他将一枚硬币立到高铁的窗台上,这枚硬币竟然坚持了8分钟才倒掉。故事就发生在京沪高铁南京至常州段。



(建议WIFI环境下观看)


  这段视频放出后,各路小伙伴们都纷纷效仿,做过各种试验,大都非常成功。


  但是这让号称高铁大国的日本脸上很没面子,明明自己才是世界上第一个建设高铁的国家,现在风头被中国高铁盖过,实在难以咽下这口气。


  于是,日本新干线的代表性车型700系也进行了一次硬币试验,试验的结果就是下面这段视频:



(建议WIFI环境下观看)


  当然,这只是高铁运行稳定性的一个试验而已,这也并不代表中国高铁就在所有方面都超过日本新干线了。其实,小伙伴们更想知道的,中国高铁稳定性为什么这么高?将一枚硬币立在高铁窗台上能够8分钟不倒,是如何做到的?下面,我们就来重点分析一下这个问题。


  对于高铁运行的稳定性,我们可以从三个指标来考察。第一个指标是纵向稳定性,包括列车起停时、加减速时、匀速运行时的平稳性;第二个指标是横向稳定性,主要反应列车的左右摇摆;第三个指标是垂向稳定性,主要是反应列车的上下颠簸。





  应该说作为世界上标准最高的高铁线路与列车,CRH380系列在京沪高铁上行驶时,在这三个指标上都已经达到了一种极致,所以这位外国友人才能够立一枚硬币在高铁上8分钟而不倒,所以小朋友才能够在京沪高铁上自如地玩搭积木游戏。


第一个指标,纵向稳定性


  中国高铁运行稳定到什么水平呢,如果不是因为看到窗外的参照物在后退,经常会出现列车已经走出很远,你都没有发现的地步。正如视频中显示的,当列车稳稳地停在常州北站站台上时,那枚硬币依旧能够稳稳地立在那里(在进站前因为要变换轨道,硬币曾倒过,说硬币不倒,是排除变轨这个因素,只是从时速300公里减速到0公里的过程)。


  如果一定要说清楚这个问题,就涉及到两个概念。第一个概念是加速度(减速度),反映的是速度变化的快慢;第二概念叫加加速度(减减速度),反应的是加速度(减速度)变化的快慢。前一个的单位是米/秒²,后一个单位是米/秒³。


  而能够反映高速列车纵向平稳性的指标,就是加加速度或者减减速度,当然列车匀速运行时这个值肯定比较小,能够反映出列车纵向平稳性水平的就是在列车起步时或者停站时。




  中国高铁运行为什么纵向平稳性能够这么高?原因就是中国高速列车的加加速度与减减速度都非常低。有多低?以中国中车旗下四方股份公司研制的CRH380A为例,它的加加速度和减减速度值要求必须小于0.75米/秒³。这个指标代表什么水平?在全球这个行业是顶尖的。


第二个指标,横向稳定性


  横向稳定性也就是左右晃动。在这个指标上,中国的高铁列车控制得也非常严格。还是以CRH380A型高速动车组为例,在列车以时速300公里运行时,要求客室中部的横向最大加速度只有0.42米/秒²。


第三个指标,垂向稳定性


  垂向稳定性,也就是上下颠簸。对于列车的纵向平稳性,起决定作用的,首当其冲的是列车,但是对于列车横向与垂向稳定性,起决定作用的却是高铁线路。中国不但拥有世界上第一流的高速列车,而且还拥有世界上超一流的高铁线路。这里说超一流并不是夸张,京沪高铁就是世界上建设标准最高的高铁线路,没有之一。


  就保证列车平稳运行方面而言,高铁线路首先要平直


  所谓平直就是尽量采用直线或者大半径的圆曲线,不能有太多太急的弯道。如时速350公里的高铁要求线路的曲线半径一般要求不小 7000米,而京沪高铁的最小曲线半径是9000米,在非常困难的地方最小曲线半径也不低于7000米。


  而日本、欧洲的很多高铁线路最小曲线半径只有4000米左右。为了做到线路的平直,中国高速铁路建设大量采用桥梁,一方面可以节约土地征用,另一方面就是能够截弯取直。


  第二要平顺。


  线路坡度不能太大,如京沪高铁最大坡度低于12‰,困难处最大坡度也不能高于20‰,所以中国的高铁线路多采用无砟轨道以及无缝钢轨。当然高铁线路还要严格控制沉降,这也是中国高铁建设热衷采用桥梁的原因之一。


  普通的填方路基是由特定的填料(粘土、碎石土等)填筑而成的,这些填料填筑时是较为松散的,需要依靠机具压实到一定程度。但是由于填料本身的固有性质,即便是机具压实后,填土也会继续发生一定程度的固结沉降。


  而桥梁则不是,桥梁是建立在桩基之上的。根据地质情况不同,桩基的深度也不一样,一般要打到岩石层,有些深度达六七十米深。所以建立在桥梁之上的线路产生的沉降就很小。


  立一枚硬币在中国高铁上8分钟而不倒,原因就在这里。


延伸阅读


高铁之基背后铁路焊工的"工匠精神"


  成都铁路局工务大机段石板滩焊轨基地,是目前我国500米长钢轨储量最大的基地。从这里运出的钢轨,构成了京沪、贵广、成渝等高铁坚实的安全基石。


  铺就高铁之基的“轨坚强”是怎样炼成的?记者来到成都石板滩焊接基地进行了实地探访。


“钢轨接头处平直度工差不能超过4根头发丝”


  2008年以来,随着铁路建设快速客运专线、城际客运铁路及既有铁路提速改造的需要,全国规划的11个百米焊轨基地陆续投入使用。


  石板滩焊轨基地党支部书记江涛告诉记者,之所以叫“长轨”,是因为每根钢轨都有500米长。就是作为原材料的短钢轨,单根也有100米长,是普通铁路单根钢轨长度的4倍。


  与普通焊接不同,将5根百米钢轨焊接成500米长轨,要经过12个车间,经过粗打磨、除锈、焊接、精调、落锤等16道工序,最后检验合格才能出厂。


  记者在最重要的焊接工区看到,该工区工长朱建忠正在指导两名徒弟操作机器,钢轨进入焊机后,接头处最高温度达1400摄氏度,钢轨在高温下迅速挤压,两根钢轨融为一根。


  原理虽然简单,但操作难度很大。时速160公里、200公里、300公里等不同速度的铁路,轨道材质不同,要求焊机的电压、油泵压力等专业参数也不同。每焊接一种新材质钢轨,都要对焊机参数进行反复调节和试验。


  由于精细化操作程度高,基地实行“师傅带徒弟”的固定方式,徒弟平均要3年才能出师,独立操作。已有21年工龄的朱建忠告诉记者:“在机器焊接时,经验丰富的师傅能通过轻微的异响判断焊机参数环节的问题。”


  “焊接的两根钢轨间平直度工差不能超过0.3毫米,相当于4根头发丝。”朱建忠说。


  这是成都石板滩焊轨基地的钢轨(4月18日摄)。 新华社记者 薛玉斌 摄


1吨重铁锤的自由锤打与焊头上的“身份证号”


  为保障长轨质量,在每焊接500个接头后,长轨要迎来一个重要的“试验”——落锤。


  记者在试验现场看到,试验处有一座10米高的铁塔,一截1.3米长、有焊头的钢轨被送进底部,1吨重的铁锤被吊至半空后突然松开,“轰——”的一声,重重砸向钢轨接头。


  “焊头要经受得住1吨重的铁锤自由落体锤打,如果5.2米高度一锤不断或3.1米高度两锤不断,则质量过关。”技术工艺员何渝成说。


  这个试验是对此前焊接工区焊机参数、钢轨平直度的重要考验。“如果焊机的参数不够,或是平直度不够,焊头都过不了‘落锤关’。”何渝成指着现场一根不合格的接头告诉记者,“你看这根接头上有灰斑,说明焊机的参数不对。”


  即便通过锤打这一关,每根长轨还要进入精加工区,接受“长轨医生”的探伤检测。在探伤车间,被称为“长轨医生”的精加工区工长冉洪江,正手持探头对焊头进行检测。随着探头的移动,仪器上显示出不同的波形。


  “从波形变化可以看出内部有没有裂纹加渣、灰斑、焊接缺陷等。如果质量不过关,就有可能造成断轨、翻车。”冉洪江说。


  经过重重检测,长轨终于可以出厂了。离开车间之前,工作人员手持打码机,在焊头旁烙下“101116051509”的标记。


  “这相当于焊头的身份证号。”江涛说,“焊头每道工序都录入电脑,凭此编码,可追溯到该焊头是谁焊接的、焊接参数是多少以及探伤情况如何。”


  工作人员在成都石板滩焊轨基地对钢轨进行粗打磨作业(4月18日摄)。 新华社记者 薛玉斌 摄


高铁之基力保飞驰列车上硬币“站立”不倒


  2015年,一个外国人录下过这样一段视频:在乘坐京沪高铁时,他将一枚硬币竖立在以300公里时速飞驰的列车窗台上,硬币竟然保持了8分钟不倒。


  “让硬币竖立这么久不倒的重要原因之一,就是长轨。”江涛说,使用长轨就是为了提高火车行进的平稳度。


  2010年8月,宝(鸡)成(都)线四川省德阳市境内的石亭江大桥曾被洪水冲垮,路基沉陷,仅靠两根钢轨“悬”在空中,支撑车厢不坠江,为1318名旅客安全转移赢得了弥足珍贵的时间。


  正是在焊轨工人日复一日的精细操作下,一根根“轨坚强”不断出炉,奠定着高铁之基,让中国高铁越来越快、越来越稳。


来源:瞭望智库(ID:zhczyj)




关于【90号茶室】桃李春风一杯酒,江湖夜雨十年灯。【90号茶室】的主编,打过工,教过书,出过国,从过政,办过公司,江湖奔波五十载,东阳,金华、长沙、镇江、北京、东京,无锡,一路走来,终于在某江南小城一个闹中取静之处,觅得一处门牌号为90号的茶室,一方小院,一间茶室,一杯清茶,看庭前花开花落,望天空云卷云舒,昔日书生意气,万丈豪情,江湖恩怨,随着袅袅的茶香,随着窗外的烟雨,逐渐淡去,淡去……


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