工程师实现时速400公里高速列车气动减阻22%

论文指出，相比时速350公里列车，时速400公里列车运行时的总阻力增加近30%。

科学家宣布开发出一种可降低下一代高速列车空气阻力的新方法。研究人员称，这种方法有望实现时速400公里列车的节能运行。

目前大多数高速列车运行时速为350公里，但下一代列车的时速预计将达到400公里。因此，研究空气阻力特性并提出具有应用价值的减阻方案非常重要。来自中国的科研团队利用数值模拟方法，分析时速400公里高速列车的气动特性。他们发现，列车头、受电弓和转向架产生的空气阻力占很大比例。

研究人员随后测试了具有不同流线型长度、列车高度、受电弓平台深度、受电弓结构、转向架护板和底板的高速列车在运行时受到的阻力。该团队随后综合各区域的减阻方案，提出了一种新设计，该设计的空气阻力比原始模型降低了22.11%。

科学家表示，对于列车而言，高达30%的牵引能耗用于克服运动阻力。此外，高速列车意味着更高的能耗。论文指出，相比时速350公里列车，时速400公里高速列车运行时的总阻力增加近30%。因此，该团队的方法依赖于对多个列车部件的设计优化，与现有运营车型相比，实现了22.11%的空气阻力降低。该团队称，这是近年来高速列车最重大的改进之一。

论文第一作者、中南大学轨道交通安全重点实验室的王田天教授解释说："大幅减阻的关键在于对多个列车部件进行协同改进。传统方法通常侧重于单独优化单个元素，但我们发现，同时改进列车头形状、受电弓设计和转向架护板可以带来显著改善。"

科学家观察到，将流线型车头延长至15米并降低列车高度可带来显著的空气动力学效益。王田天表示："经过重新设计的低阻力受电弓具有优化的几何结构，其性能提升显著。此外，在某些特定应用中，某些不平整的转向架护板配置可能比传统的齐平设计更具优势。"尽管还需要更多研究，但所提出的减阻措施可以指导工程师制造出具有更好空气动力学形状的高速列车。

截至目前，中国已经试验了最高时速可达453公里的CR450列车。在商业运营中，其最高时速可达400公里。上海磁悬浮列车的运行时速为460公里。法国改装的TGV列车早在2007年的测试中就达到了时速357英里，但在正常运营中，其运行时速在167至199英里之间。日本的超导磁悬浮列车在测试中也达到了时速375英里。日本还计划推出最高时速可达314英里的JR超导磁悬浮L0系列列车。

该论文发表在《风力工程进展》期刊上。

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