赴馬來西亞試驗實錄——高速列車的一次遠征

馬來西亞的KLIA Ekspres公司購買了一批中車集團某公司的新型動車組,邀請我方列車空氣動力學團隊赴吉隆坡進行相關空氣動力學測試,以判斷動車組是否符合安全運行標準。本次出征的試驗團隊成員有4人,本人有幸全程參與了這一新奇又激動人心的出國試驗,下面為大家回顧一下在這次遠征的新奇見聞,同時也是將第一線的科研任務分享給大家。

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吉隆坡 (Kuala Lumpur,簡稱KL)作為馬來西亞的首都,城市別具特色,除現代建築與高樓大廈林立,清真寺和教堂也遍佈其每一個角落,它是各種文化背景的人民和諧相處的家園。吉隆坡國際機場距離市中心55公里,其城市規模與佈局可見一斑。到達賓館,稍作休整,我們出發前往KL sentral車站乘車去見中車駐馬來西亞工程師們,還沒開始試驗,就看到了很多made in China。當然最關心的還是專業相關的大製造,比如在通勤列車上看到的株洲出品的電力機車,頓時作為國人的自豪感爆棚。

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在位於SalakTinggi depot的長客辦公場所,與工程師們詳細瞭解與調查了長客生產的動車組車輛情況,進行了廠區內的安全培訓,準備著手下一步試驗計劃。

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明線列車風與軌側壓力的測試地點由KLIAEkspres公司提供,我們在馬方技術人員的陪同下進行了初期測試地點的調研。歷經奔波到達現場後發現,預期地點的環境十分惡劣,線路周圍佈滿一人多高的灌木叢,以及溼軟的沼澤,還有各種蛇類與其他動物的出沒,對實驗設備的搬運架設及夜晚試驗人員的安全都極具挑戰。試驗的選址也是一個艱難的過程,針對試驗目標,要多方面的考慮某一段線路能不能滿足試驗要求。由於第一個計劃地點的軌道無法滿足列車運行方向的要求,試驗地點被迫更換。

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根據計劃,第二處試驗地點位於熱帶草原內,距最近的公路有幾公里,這裡地形非常崎嶇,有很多深坑與洞穴掩藏在茂盛的灌木叢之下。馬方派出兩名技術人員跟隨我們前往現場,由於地形複雜,他們採取一人下車在前方探路,一人開車緩慢跟隨的方法靠近試驗線路。短短几公里的距離,一行人耗時一個多小時才抵達現場。克服重重困難到達現場後發現,預期的地點是一處較深的溝渠,而非平坦地面,無法滿足架設試驗檯的要求,馬方非常理解我們的試驗需求,於是大家返回廠區,進一步商議試驗地點事宜。

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吸取了前面的經驗,馬方第三次選定的試驗地點較為理想,此地點地勢較為平坦,位於一處高架橋下,同時,線路也滿足直線區間的要求。故最終確定為明線試驗地點。

在確定了明線試驗地點之後,我們來到StesenSalakTinggi確定站臺試驗位置,相比戶外試驗地點的一波三折,站臺地點的確定順利了很多,最終決定把靠近2號軌道的2號站臺位置確定為站臺列車風試驗的地點。

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站臺地點確定之後,當晚我們著手進行站臺列車風試驗。現階段國際上對列車風的測量實驗一般基於EN標準中:

《BS EN 14067-4_2013-p4 Railway applications. Aerodynamics. Requirements and test procedures for aerodynamics on open track》中的要求進行。標準中要求無論是現場試驗還是數值模擬,都要對額外的兩個特殊位置的列車風數值進行考核。這種測量方法也出現在對列車風研究的相關文獻

《Comparative numerical analysis of the slipstream caused by singleand double unit trains (Journal of Wind Engineering and IndustrialAerodynamics, Volume 172, 2018)》中也有提及。這裡要感謝LetPub機構的專業能力,使本人體驗到發表第一篇SCI的激動心情,同時也幫助我們把研究推廣到專業領域裡去(相關文獻Comparative numerical analysis of the slipstream caused by single and double unit trains第一作者即為本文作者,發表在期刊Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics2019年最新IF=3.01,小編注)。

回到現場試驗,馬方要求所有試驗設備於3個小時內架設調試完畢,這麼短的時間內完成一系列相關工作是非常緊張的。為保證試驗順利開展,我們提前到達現場進行前期準備工作,在安裝調試階段,每人都負責一塊自己的工作,長客的工程師也對我們伸出援手。經過大家的共同努力,最終工作在2.5小時內全部完成,保證了試驗的順利開展。站臺列車風試驗總計持續兩天,每天的試驗從晚上10點一直進行到凌晨4點,通過與馬方人員的不斷溝通,雙方通力協作,保證了該項試驗的順利開展。

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第二個單項試驗是運動列車脈動壓力測試,即測試兩交會列車交會側的壓力分佈情況。此試驗包含車上測試與地面測試兩部分,而整個試驗準備時間只有4個小時,這對於我們人員的分配與效率是巨大的考驗。我們採取先集體行動後分組行動的方案,集中力量完成列車表面傳感器的安裝,而後兩人留在車上進行調試,兩人到達選定的48.7km明線試驗地點進行地面設備架設。由於馬來西亞屬於赤道國家,野外環境十分獨特,隨時有霸王眼鏡蛇出沒的危險,為保證試驗人員的生命安全,長客的朋友交給我們剋制蛇類的秘訣——硫磺。於是在架設地面設備前,我們在場地周圍撒上硫磺,以驅離蛇類。

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果然,Deadline是第一生產力,最終我們在當晚試驗開始前完成了近乎不可能的任務,使交會試驗得以順利開展。

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接下來的一週,我們陸續進行了明線運行線路側脈動壓力測試,以及明線線路側列車風的測試。試驗場地沒有電,我們就用汽油發電機提供電能;現場沒有燈光,我們使用兩輛汽車的遠光燈提供照明;害怕天氣突然下雨,擔心設備淋雨受到損壞,我們就搭起了帳篷,並額外監控起氣壓和溼度的變化。

最終,經過團隊日日夜夜的不懈奮鬥,試驗陣列被搭建起來,一項項試驗都井然有序的開展,試驗任務也得以圓滿完成。經過兩週的大馬試驗,每個人都深深感受到團隊合作力量的偉大,也感覺到親自操刀國家名片時候的責任感。這次實驗毫無疑問是艱苦的,但是在我國國力飛速發展的大背景下,相信很多科研人員都在這樣負重前行,萬事皆有因果。在此,我要向每一個科研工作者表達崇高的敬意!

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