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京滬高鐵立硬幣8分鐘不倒，日本不服也在新干線做了一個試驗

點擊：  作者：見聞君    來源：微信公眾號“高鐵見聞”  發(fā)布時間:2016-09-06 12:17:05

 

            話說2015年夏天，一位在中國旅行的瑞典人，在乘坐京滬高鐵時錄了一段視頻，放到網(wǎng)上就火了。視頻的內(nèi)容，就是他將一枚硬幣立到高鐵的窗臺上，這枚硬幣竟然堅持了8分鐘才倒掉。故事就發(fā)生在京滬高鐵南京至常州段。

這段視頻放出后，各路小伙伴們都紛紛效仿，做過各種試驗，大都非常成功。

但是這讓號稱高鐵大國的日本臉上很沒面子，明明自己才是世界上第一個建設高鐵的國家，現(xiàn)在風頭被中國高鐵蓋過，實在難以咽下這口氣。

更何況中日之間正在為全球高鐵市場進行貼身競爭，而且在全球高鐵第一戰(zhàn)印尼高鐵的爭奪中，新干線敗給了中國高鐵，日本人輸?shù)没翌^土臉。現(xiàn)在中日還在泰國高鐵市場、印度高鐵市場、馬來西亞新加坡高鐵市場進行貼身競爭。

于是，日本新干線的代表性車型700系也進行了一次硬幣試驗：

當然，這只是高鐵運行穩(wěn)定性的一個試驗而已，這也并不代表中國高鐵就在所有方面都超過日本新干線了，以此埋汰新干線也沒有太大意思。其實，小伙伴們更想知道的，中國高鐵穩(wěn)定性為什么這么高？將一枚硬幣立在高鐵窗臺上能夠8分鐘不倒，是如何做到的？下面，見聞君就來重點分析一下這個問題。

對于高鐵運行的穩(wěn)定性，我們可以從三個指標來考察。第一個指標是縱向穩(wěn)定性，包括列車起停時、加減速時、勻速運行時的平穩(wěn)性；第二個指標是橫向穩(wěn)定性，主要反應列車的左右搖擺；第三個指標是垂向穩(wěn)定性，主要是反應列車的上下顛簸。

應該說作為世界上標準最高的高鐵線路與列車，CRH380系列在京滬高鐵上行駛時，在這三個指標上都已經(jīng)達到了一種極致，所以這位外國友人才能夠立一枚硬幣在高鐵上8分鐘而不倒，所以小朋友才能夠在京滬高鐵上自如地玩搭積木游戲。

1我們先來看第一個指標，縱向穩(wěn)定性

中國高鐵運行穩(wěn)定到什么水平呢，如果不是因為看到窗外的參照物在后退，經(jīng)常會出現(xiàn)列車已經(jīng)走出很遠，你都沒有發(fā)現(xiàn)的地步。正如視頻中顯示的，當列車穩(wěn)穩(wěn)地停在常州北站站臺上時，那枚硬幣依舊能夠穩(wěn)穩(wěn)地立在那里（在進站前因為要變換軌道，硬幣曾倒過，我說硬幣不倒，是排除變軌這個因素，只是從時速300公里減速到0公里的過程）。

如果一定要說清楚這個問題，就涉及到兩個概念。第一個概念是加速度（減速度），反映的是速度變化的快慢；第二概念叫加加速度（減減速度），反應的是加速度（減速度）變化的快慢。前一個的單位是米/秒²，后一個單位是米/秒³。

而能夠反映高速列車縱向平穩(wěn)性的指標，就是加加速度或者減減速度，當然列車勻速運行時這個值肯定比較小，能夠反映出列車縱向平穩(wěn)性水平的就是在列車起步時或者停站時。

中國高鐵運行為什么縱向平穩(wěn)性能夠這么高？原因就是中國高速列車的加加速度與減減速度都非常低。有多低？以中國中車旗下四方股份公司研制的CRH380A為例，它的加加速度和減減速度值要求必須小于0.75米/秒³。這個指標代表什么水平？在全球這個行業(yè)是頂尖的。

2第二個指標是橫向穩(wěn)定性也就是左右晃動

在這個指標上，中國的高鐵列車控制得也非常嚴格。還是以CRH380A型高速動車組為例，在列車以時速300公里運行時，要求客室中部的橫向最大加速度只有0.42米/秒²。

3第三個指標是垂向穩(wěn)定性，也就是上下顛簸

對于列車的縱向平穩(wěn)性，起決定作用的，首當其沖的是列車，但是對于列車橫向與垂向穩(wěn)定性，起決定作用的卻是高鐵線路。中國不但擁有世界上第一流的高速列車，而且還擁有世界上超一流的高鐵線路。我說超一流并不是夸張，京滬高鐵就是世界上建設標準最高的高鐵線路，沒有之一。

就保證列車平穩(wěn)運行方面而言，高鐵線路首先要平直。

所謂平直就是盡量采用直線或者大半徑的圓曲線，不能有太多太急的彎道。如時速350公里的高鐵要求線路的曲線半徑一般要求不小 7000米，而京滬高鐵的最小曲線半徑是9000米，在非常困難的地方最小曲線半徑也不低于7000米。

而日本、歐洲的很多高鐵線路最小曲線半徑只有4000米左右。為了做到線路的平直，中國高速鐵路建設大量采用橋梁，一方面可以節(jié)約土地征用，另一方面就是能夠截彎取直。

第二要平順。

所以線路坡度不能太大，如京滬高鐵最大坡度低于12‰，困難處最大坡度也不能高于20‰，所以中國的高鐵線路多采用無砟軌道以及無縫鋼軌。當然高鐵線路還要嚴格控制沉降，這也是中國高鐵建設熱衷采用橋梁的原因之一。

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，這些填料填筑時是較為松散的，需要依靠機具壓實到一定程度。但是由于填料本身的固有性質(zhì)，即便是機具壓實后，填土也會繼續(xù)發(fā)生一定程度的固結沉降。

而橋梁則不是，橋梁是建立在樁基之上的。根據(jù)地質(zhì)情況不同，樁基的深度也不一樣，一般要打到巖石層，有些深度達六七十米深。所以建立在橋梁之上的線路產(chǎn)生的沉降就很小。

立一枚硬幣在中國高鐵上8分鐘而不倒，原因就在這里。

附文：

高鐵之基背后鐵路焊工的"工匠精神"

本文摘編自新華社客戶端

工作人員在成都石板灘焊軌基地對鋼軌進行吊裝作業(yè)（4月18日攝）。 新華社記者 薛玉斌 攝

成都鐵路局工務大機段石板灘焊軌基地，是目前我國500米長鋼軌儲量最大的基地。從這里運出的鋼軌，構成了京滬、貴廣、成渝等高鐵堅實的安全基石。

鋪就高鐵之基的“軌堅強”是怎樣煉成的？記者近日來到成都石板灘焊接基地進行了實地探訪。

工作人員在成都石板灘焊軌基地查看鋼軌（4月18日攝） 新華社記者 薛玉斌 攝

“鋼軌接頭處平直度工差不能超過4根頭發(fā)絲”

2008年以來，隨著鐵路建設快速客運專線、城際客運鐵路及既有鐵路提速改造的需要，全國規(guī)劃的11個百米焊軌基地陸續(xù)投入使用。

石板灘焊軌基地黨支部書記江濤告訴記者，之所以叫“長軌”，是因為每根鋼軌都有500米長。就是作為原材料的短鋼軌，單根也有100米長，是普通鐵路單根鋼軌長度的4倍。

與普通焊接不同，將5根百米鋼軌焊接成500米長軌，要經(jīng)過12個車間，經(jīng)過粗打磨、除銹、焊接、精調(diào)、落錘、探傷等16道工序，最后檢驗合格才能出廠。

記者在最重要的焊接工區(qū)看到，該工區(qū)工長朱建忠正在指導兩名徒弟操作機器，鋼軌進入焊機后，接頭處最高溫度達1400攝氏度，鋼軌在高溫下迅速擠壓，兩根鋼軌融為一根。

原理雖然簡單，但操作難度很大。時速160公里、200公里、300公里等不同速度的鐵路，軌道材質(zhì)不同，要求焊機的電壓、油泵壓力等專業(yè)參數(shù)也不同。每焊接一種新材質(zhì)鋼軌，都要對焊機參數(shù)進行反復調(diào)節(jié)和試驗。

由于精細化操作程度高，基地實行“師傅帶徒弟”的固定方式，徒弟平均要3年才能出師，獨立操作。已有21年工齡的朱建忠告訴記者：“在機器焊接時，經(jīng)驗豐富的師傅能通過輕微的異響判斷焊機參數(shù)環(huán)節(jié)的問題。”

“焊接的兩根鋼軌間平直度工差不能超過0.3毫米，相當于4根頭發(fā)絲。”朱建忠說。

這是成都石板灘焊軌基地的鋼軌（4月18日攝）。 新華社記者 薛玉斌 攝

1噸重鐵錘的自由錘打與焊頭上的“身份證號”

為保障長軌質(zhì)量，在每焊接500個接頭后，長軌要迎來一個重要的“試驗”－－落錘。

記者在試驗現(xiàn)場看到，試驗處有一座10米高的鐵塔，一截1.3米長、有焊頭的鋼軌被送進底部，1噸重的鐵錘被吊至半空后突然松開，“轟——”的一聲，重重砸向鋼軌接頭。

“焊頭要經(jīng)受得住1噸重的鐵錘自由落體錘打，如果5.2米高度一錘不斷或3.1米高度兩錘不斷，則質(zhì)量過關。”技術工藝員何渝成說。

這個試驗是對此前焊接工區(qū)焊機參數(shù)、鋼軌平直度的重要考驗。“如果焊機的參數(shù)不夠，或是平直度不夠，焊頭都過不了‘落錘關’。”何渝成指著現(xiàn)場一根不合格的接頭告訴記者，“你看這根接頭上有灰斑，說明焊機的參數(shù)不對。”

即便通過錘打這一關，每根長軌還要進入精加工區(qū)，接受“長軌醫(yī)生”的探傷檢測。在探傷車間，被稱為“長軌醫(yī)生”的精加工區(qū)工長冉洪江，正手持探頭對焊頭進行檢測。隨著探頭的移動，儀器上顯示出不同的波形。

“從波形變化可以看出內(nèi)部有沒有裂紋加渣、灰斑、焊接缺陷等。如果質(zhì)量不過關，就有可能造成斷軌、翻車。”冉洪江說。

經(jīng)過重重檢測，長軌終于可以出廠了。離開車間之前，工作人員手持打碼機，在焊頭旁烙下“101116051509”的標記。

“這相當于焊頭的身份證號。”江濤說，“焊頭每道工序都錄入電腦，憑此編碼，可追溯到該焊頭是誰焊接的、焊接參數(shù)是多少以及探傷情況如何。”

工作人員在成都石板灘焊軌基地對鋼軌進行粗打磨作業(yè)（4月18日攝）。 新華社記者 薛玉斌 攝

高鐵之基力保飛馳列車上硬幣“站立”9分鐘不倒

2015年，一個外國人錄下過這樣一段視頻：在乘坐京滬高鐵時，他將一枚硬幣豎立在以300公里時速飛馳的列車窗臺上，硬幣竟然保持了9分鐘不倒。

“讓硬幣豎立9分鐘不倒的重要原因之一，就是長軌。”江濤說，使用長軌就是為了提高火車行進的平穩(wěn)度。

2010年8月，寶（雞）成（都）線四川省德陽市境內(nèi)的石亭江大橋曾被洪水沖垮，路基沉陷，僅靠兩根鋼軌“懸”在空中，支撐車廂不墜江，為1318名旅客安全轉(zhuǎn)移贏得了彌足珍貴的時間。

正是在焊軌工人日復一日的精細操作下，一根根“軌堅強”不斷出爐，奠定著高鐵之基，讓中國高鐵越來越快、越來越穩(wěn)。

長軌“合格”出關的時候，記者跟隨著一起來到吊運現(xiàn)場，只見36臺龍門吊一齊開動，整齊劃一地抓住鋼軌——起吊。18名操作人員手持對講機，站在堆積如山的長軌堆上，繁忙而有序地指揮著操作。

10多分鐘后，這批新出爐的長軌被慢慢吊運到火車上。一聲鳴笛，火車啟動，向前奔去。5小時后，長軌將運往貴陽，鋪設在渝黔高鐵的軌枕上。

工作人員在成都石板灘焊軌基地檢查焊接好的鋼軌的平直度（4月18日攝）。 新華社記者 薛玉斌 攝

工作人員在成都石板灘焊軌基地對鋼軌的焊縫進行熱處理（4月18日攝）。 新華社記者 薛玉斌 攝