走進(jìn)西南交通大學(xué)九里校區(qū)，只見一排排暗紅色建筑掩映在寧謐蔥蘢的校園綠道旁。這里就是西南交通大學(xué)軌道交通運(yùn)載系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（原牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以下簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)室”），也是我國(guó)軌道交通領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

從“硬幣不倒”“杯水不搖”到不斷刷新時(shí)速紀(jì)錄，從“引進(jìn)、吸收再創(chuàng)新”到邁步高水平科技自立自強(qiáng)，該實(shí)驗(yàn)室是中國(guó)高速列車科研攻堅(jiān)破難、闖過“九九八十一關(guān)”的重要參與者與見證者，也是我國(guó)高速列車不斷實(shí)現(xiàn)超越的一個(gè)縮影。

三大平臺(tái)試驗(yàn)：助力高速列車“始發(fā)”

來到實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)試驗(yàn)區(qū)，第一感受是其面積之大——近4000平方米的場(chǎng)地如同一座大型生產(chǎn)車間，錯(cuò)落有致地停放著用于試驗(yàn)的高速列車車輛及測(cè)試設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力學(xué)與強(qiáng)度研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、西南交大教授曾京告訴科技日?qǐng)?bào)記者，實(shí)驗(yàn)室于1989年開始籌建，2022年重組為全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。目前，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)擁有高速列車數(shù)字化仿真、基礎(chǔ)研究和服役性能研究三大試驗(yàn)平臺(tái)，以高速鐵路、高速磁浮交通、重載鐵路和新型城市軌道交通為主要研究對(duì)象。

“在實(shí)驗(yàn)室，科研人員對(duì)高速列車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動(dòng)力學(xué)性能及各種參數(shù)等進(jìn)行檢測(cè)，這時(shí)數(shù)字化仿真平臺(tái)便派上了用場(chǎng)。”曾京說，該平臺(tái)可模擬夜間、揚(yáng)塵、暴雨等情況下的列車運(yùn)行參數(shù)，承擔(dān)了我國(guó)所有型號(hào)高速列車的動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化任務(wù)，包括具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、時(shí)速350公里的復(fù)興號(hào)動(dòng)車組CR400AF和CR400BF型。

只進(jìn)行仿真模擬顯然不能滿足高速列車飛馳的要求，科研人員還希望列車能“實(shí)際跑一跑”。“列車在高速行駛過程中難免會(huì)遇到一些故障風(fēng)險(xiǎn)，提前在基礎(chǔ)研究試驗(yàn)平臺(tái)上跑一跑，大家心里才更有數(shù)。”曾京說。

經(jīng)歷重重考驗(yàn)，列車能服役了，但后續(xù)是否就放任它自由飛馳呢？答案是否定的，“九九八十一關(guān)”還在繼續(xù)。

曾京指著位于實(shí)驗(yàn)室門口的機(jī)車車輛整車滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)記者說：“這是世界上規(guī)模最大、功能最全、唯一可以模擬曲線的機(jī)車車輛整車模擬運(yùn)行試驗(yàn)臺(tái)。我國(guó)所有型號(hào)的動(dòng)車組都要在這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上跑一遍，進(jìn)行模擬行駛，用于收集真實(shí)行駛數(shù)據(jù)。”

不僅是即將服役的高速列車，已入列的動(dòng)車組，也需要在這里開展長(zhǎng)期服役性能跟蹤試驗(yàn)。“我們會(huì)選擇不同類型的車輛，在不同部位裝上傳感器，對(duì)其進(jìn)行2至3年的監(jiān)測(cè)，跟蹤高速列車動(dòng)力學(xué)性能的變化，以及長(zhǎng)期服役性能，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。”曾京說，目前實(shí)驗(yàn)室已對(duì)幾乎所有型號(hào)高速列車進(jìn)行了長(zhǎng)期服役性能跟蹤試驗(yàn)，累計(jì)跟蹤里程逾1億公里。

輪軌試驗(yàn)：檢測(cè)高速列車穩(wěn)定性

沿著試驗(yàn)平臺(tái)繼續(xù)前行，記者看到研究人員正在進(jìn)行某型號(hào)的新型高速列車輪軌試驗(yàn)。試驗(yàn)臺(tái)上，鑲嵌模擬軌道的滾輪正時(shí)刻“待命”。試驗(yàn)指令發(fā)出后，列車被吊到了試驗(yàn)臺(tái)上，車輪與滾輪緊密貼合。不一會(huì)兒，試驗(yàn)臺(tái)上的滾輪就帶動(dòng)列車車輪翻滾起來。

“平臺(tái)采用車不動(dòng)、軌道動(dòng)的原理，可模擬故障性能等多種情形，用以檢測(cè)機(jī)車滾動(dòng)振動(dòng)性。”在一旁，曾京仔細(xì)觀察，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。

望著飛速旋轉(zhuǎn)的車輪，曾京向記者講起30多年前首次在這里參與車輛蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性試驗(yàn)的場(chǎng)景。

“當(dāng)時(shí)，我們要測(cè)車輛的蛇行失穩(wěn)臨界速度，這是一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)，關(guān)乎列車能跑多快。”曾京回憶道，“那次試驗(yàn)中，當(dāng)測(cè)試車輛超過臨界速度后，車輛就在試驗(yàn)臺(tái)上晃動(dòng)起來，出現(xiàn)了蛇行運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象。大家都是第一次見到這種現(xiàn)象，非常吃驚。”

跳動(dòng)著的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在外人看來或許枯燥又乏味，但對(duì)曾京來說，卻總是充滿驚喜。“測(cè)試時(shí)速每提升10公里，對(duì)我國(guó)高鐵科研來說都是第一次，對(duì)科研人員來說都是嶄新的課題。”曾京說，在實(shí)驗(yàn)室，科研人員們探索出了機(jī)車車輛在有軌道不平順激擾下運(yùn)行的最佳模擬方式，研發(fā)出了降低重載列車縱向沖動(dòng)、減輕重載列車與軌道動(dòng)力作用的關(guān)鍵技術(shù)等成果，創(chuàng)建的重載列車與軌道動(dòng)態(tài)相互作用的系統(tǒng)分析方法，被國(guó)際重載協(xié)會(huì)稱為“中國(guó)經(jīng)驗(yàn)”。

磁懸浮試驗(yàn)：挑戰(zhàn)未來高速列車的速度極限

在實(shí)驗(yàn)室的室外區(qū)域試驗(yàn)臺(tái)，世界首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁懸浮工程化樣車懸浮在165米長(zhǎng)的試驗(yàn)線上，鴨嘴獸般的車頭讓人不禁暢想起人類陸地行駛速度的無限可能。

2021年1月，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、世界首條高溫超導(dǎo)高速磁懸浮樣車及試驗(yàn)線在此建成，其可實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)高速磁懸浮樣車的懸浮、導(dǎo)向、牽引、制動(dòng)等基本功能，以及整個(gè)系統(tǒng)工程的聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

成都西南交通大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師李艷告訴記者，超導(dǎo)體最大的優(yōu)點(diǎn)是沒有電阻，可減少電流傳輸過程中的熱消耗，所以十分節(jié)能，它的導(dǎo)電能力是常規(guī)導(dǎo)體銅線的幾十倍以上。因此，在磁懸浮軌道交通系統(tǒng)中使用超導(dǎo)磁體，不但可以產(chǎn)生更大的懸浮力、導(dǎo)向力和驅(qū)動(dòng)力，還更環(huán)保。

“我們計(jì)劃首先在大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)該樣車的工程化，預(yù)期運(yùn)行速度目標(biāo)值大于600公里/小時(shí)，可望創(chuàng)造陸地交通速度的新紀(jì)錄。”李艷說，“未來，我們還會(huì)結(jié)合真空管道技術(shù)，開發(fā)一種新型綜合交通系統(tǒng)，填補(bǔ)陸地交通和航空交通速度空白，向時(shí)速1000公里以上速度值突破，構(gòu)建陸地交通運(yùn)輸?shù)娜履Ｊ健！?/p>

黨的二十大報(bào)告對(duì)加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)作出戰(zhàn)略擘畫。實(shí)驗(yàn)室主任王開云向記者表示：“面向新時(shí)代，我們將瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求，繼續(xù)致力于引領(lǐng)世界軌道交通動(dòng)力學(xué)發(fā)展，努力為我國(guó)軌道交通裝備安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航！”（李詔宇）