【等深线】高铁人的“奥运之约”
瑞雪迎春“复兴号”CR400BF-C 智能动车组
中国经营报《等深线》记者 路炳阳 孙丽朝 北京报道
这是一列炫酷的“复兴号”动车组，在中国铁路全部4153列动车组中，“她”独树一帜，与众不同。
“她”周身冰蓝，24朵雪花若隐若现点缀其间，配以飘逸的羽白色丝带，轻舞飞扬。“她”是目前中国唯一一列以青花蓝为基调涂装的动车组，为了彰显“她”的专属气质，人们送她一个寓意美好的昵称——瑞雪迎春。
这是为北京冬奥会量身打造的列车。自1月21日起，包括“瑞雪迎春”在内，共有10列全新的时速350公里冬奥列车“复兴号”，为2022年北京冬奥会和北京冬残奥会服务55天。“她们”载着各国运动员、教练员和工作人员，奔驰在京张高铁北京、张家口和延庆三大赛区间。
瑞雪迎春“复兴号”CR400BF-C 智能动车组穿越长城
这10列冬奥列车全部由中国中车长春轨道客车股份有限公司（以下简称“中车长客”）自主研发、制造，并负责维护。从2017年项目中标开始，历时4年，冬奥列车从图纸跃然现实。
“风”“雪”“奥运”三种元素通过抽象化艺术设计，赋予了“复兴号”奥林匹克精神，更让国之重器绽放出工业之美。在冬奥会开幕式前播放的宣传片中，“瑞雪迎春”从冰雪中疾速驶出，这是中国轨道交通高端装备产业人送给冬奥会的礼物。
绘出“瑞雪迎春”
“瑞雪迎春”复兴号列车不仅在中国铁路动车组范围内独一无二，即便在10列冬奥列车中，“她”也是那个最靓的“仔”。
此次担负冬奥会和冬残奥会任务的10列动车组，由3列奥运配置(CR400BF-C)动车组和7列标准配置(CR400BF-G)动车组组成。中车长客化工工艺室工程师窦磊对《等深线》记者称：“‘瑞雪迎春’在3列奥运版列车中，独享了青蓝色雪花涂装。”
窦磊和他的团队，后排右三为窦磊
“瑞雪迎春”涂装以青花蓝和长城灰为色彩基调，蓝色与灰色形成渐变式过渡，车头两侧雪花意象八角形装饰图案，取自冬奥赛区张家口的中国传统非物质文化遗产——剪纸艺术雪花窗花造型，车身一共装饰24朵抽象化雪花，象征第24届冬奥会。
窦磊称，“瑞雪迎春”采用渐变式涂装方案，这是此次冬奥列车涂装的难点，此前，无论是“和谐号”还是“复兴号”都没有采用过这种涂装方案。
为了满足渐变式涂装方案所要求的涂装效果，提高列车美观性，“瑞雪迎春”没有选择传统“复兴号”的机械喷涂方式，转而采用全手工喷涂方式。
窦磊对《等深线》记者透露，中车长客工艺团队从2018年开始为冬奥列车喷绘工作做准备。因为国内没有大面积渐变式喷涂的相关经验可以采用，他和同事们只能从零摸索。
中车长客喷绘团队不断到各地汽车企业调研，去跟油漆企业学习喷绘技术。甚至中车长客还为喷绘团队准备了一列复兴号1﹕1模型车，专门为工人模拟喷绘效果使用。
喷绘试验的过程烦琐而又复杂。“我们先在实验室做颜色调配，然后在模型车上喷涂试验。每次喷涂完成后，团队一起点评效果，提出改善和提升方案。然后再将模型车喷漆打磨掉，按照新方案再次喷涂。就这样周而复始，经过了几十次打磨旧漆再喷新漆的过程，上百次试验后，最后确认采用6种颜色油漆的渐变喷涂工艺。”窦磊说。
为了实现从青花蓝到长城灰融合渐变和雪花意象图案飘舞飞扬的效果，“瑞雪迎春”采用三层喷绘工艺，而普通“复兴号”列车只需要喷一层实用面漆。
窦磊对《等深线》记者介绍称，喷绘过程首先要在列车金属外层喷涂银灰色底漆，这就是“长城灰”的底色；第二层漆开始喷绘渐变色，渐变色由6种渐变颜色油漆完成。第一遍按照颜色渐变规律正向分色喷涂，第二遍在6种颜色过渡处逆向喷涂，从而最终实现不同颜色油漆的自然过渡。
渐变色效果完成后，还要喷绘雪花和飘带。为了实现24朵雪花之间的纵深距离感和立体感，每片雪花不仅大小、样式不同，雪花白的深浅程度也是不一样的，24朵雪花使用不同色号油漆，手工喷绘。
“第二遍喷绘非常烦琐，是实现车辆整体外观效果最关键步骤，要依赖喷绘工人多年经验和高超技术。”窦磊说。在这道工序完成后，再喷上第三层罩光清漆，以提高光泽度和清晰度，增强漆面硬度提高耐磨性，这时喷绘工作全部完成。
除1列“瑞雪迎春”涂装外，剩余9列冬奥列车，由两列“金凤凰”涂装和7列“龙凤呈祥”涂装“复兴号”组成。这10列冬奥列车的手工喷绘工作，全部由窦磊和他的团队负责。
窦磊对《等深线》记者透露，三层喷绘工艺下的“瑞雪迎春”与“龙凤呈祥”相比，油漆用量差异不大，但“瑞雪迎春”采用的油漆数量要远多于“龙凤呈祥”。“‘龙凤呈祥’共采用8种油漆完成，而‘瑞雪迎春’翻倍，高达16种。”他说。
同时，手工喷绘的工时也会大幅增加，窦磊对记者表示，在团队加班加点的情况下，喷绘“瑞雪迎春”头车仍需要21天，而机器喷涂普通复兴号，正常工时下只需要13天。
作为中国轨道高端装备产业的一员，窦磊为有幸参与冬奥会保障工作倍感自豪。他拿出自己6岁女儿画的“复兴号”展示给记者：虽然简简几笔勾勒未脱稚气，但一只大大的雪花图案醒目在车头。“‘瑞雪迎春’是爸爸做的，是冬奥会期间女儿的口头禅，这让我倍感自豪。”窦磊说。
智能保障
冬奥会期间，搭乘“瑞雪迎春”和“龙凤呈祥”复兴号动车组往返京张各赛区的旅客，在乘车全部环节，都能感受到“智能”无处不在。5G赛事直播、全车WIFI覆盖、智能灯光和温度调节、手机无线充电、支持在线支付的自动售卖机，这些智能配置为乘客提供了更便捷舒适的乘车体验。
中车长客智能动车组电气系统设计主管张国芹对《等深线》记者称，年轻是京张高铁智能动车组项目设计团队的一大特点，这支设计团队35岁以下青年设计师有136人，是设计团队的主力军。靠着这支年轻的团队，京张高铁智能动车组在智能行车、智能服务、智能运维、新材料应用和新技术开发等方面，实现多个“国内首次”。
张国芹和她的团队，左四为张国芹
张国芹回忆，京张高铁智能动车组项目准备投标时，设计团队进行了3个月的封闭办公。每天大家挤在一间会议室里，分解任务，单是车头电气系统就做了42套方案，罗列出全车各类系统1800多份技术规范、绘制了5000多张设计结构图纸……
冬奥列车CR400BF-C属于智能动车组，作为高铁设计师，一方面要考虑列车能不能满足用户的需求，让用户感受到智能；另一方面要在本系统不断提升优化的同时，更多考虑各系统间的兼容匹配。
张国芹举例说，比如照明系统，他们依据色彩、氛围与人感受的关系，来确定不同模式下适合的色温、照度及依据环境自动调节的逻辑。冬奥列车的灯光系统能够根据外部环境变化自动调节，在不同车厢和功能区，灯光颜色和造型也各有不同。
值得一提的是，冬奥列车创新性设置了具有双向充电功能的动力电池系统，不依靠高压供电系统，列车也能够以30公里/小时的速度行驶20公里，具备在京张高铁线路任何区间应急走行至就近车站的能力。
张国芹对记者表示，“应急自走行”方案在国内属于首创，且比国外现有的车辆应急走行能力更强。“日本新干线 N700系动车组应急走行能力是8公里，我们做到了20公里以上，相当于列车的保障能力更强了。”她说。
此外，中车长客还在“应急自走行”方案中，增加了指导装置。通过指导装置，在遇到紧急情况时，系统可以根据车辆的剩余电量和所处位置，自动提示司机应该向前走，还是向后退，或是打开应急空调原地等待等参考方案。
冬奥列车在世界上首次实现了时速350公里自动驾驶，通过车载传感器、测速雷达、定位天线等设备采集位置和车辆信息，列车能够实现车站自动发车、区间自动运行、车站自动停车、车门自动打开等功能，停车精度在0.5m以内。
自动驾驶能够减轻司机40%以上的工作强度。张国芹举例称，手动驾驶模式下，司机需要频繁操作司控器手柄；自动驾驶模式下，司机不用再操作手柄。根据设定的速度，车辆会自动牵引、制动。对于普通旅客来说，自动驾驶模式下，车辆顿挫感减少，舒适度和精准度进一步提升。
添乘保障团队收集旅客建议 发现问题第一时间进行处理、反馈
张国芹还透露，目前，冬奥列车部分智能化技术已经开始在普通智能型动车组列车上应用，如卫生间灯自动识别系统，已经在“复兴号”列车上使用。
在冬奥会结束，冬残奥会来临之前，中车长客将10列“冬奥车”中的4列进行了改装。每节车拆除两列座椅，空出位置加装轮椅固定器，方便冬残奥会中残疾人运动员和乘客乘车。
除了旅客，列车上的机械师也可以感受到智能系统的“友好”。张国芹称，冬奥智能型动车组的机械师，现在只靠一块显示屏就可以实现受电弓视频、车厢视频、安全监测等系统的“多屏合一”。同时还可以通过手持终端进行车辆状态监测。简单的屏幕融合背后，是以大数据技术为基础的智能运维系统支持。
添乘保障人员与机械师对发现故障进行确认
冬奥列车运用千兆以太网控车，全车设置2700余个监测点，比之前的动车组多了200～300个。“而每个监测点往往需要不止一个传感器，导致全车的加装量大幅提升。”张国芹说。
此外为了实现从单纯技术应用到数据加技术应用的转变，冬奥智能动车组还运用云计算、大数据、人工智能等技术，构建“车-空-地”一体化智能运维体系。设计高压、牵引等七大系统的预警、预测模型136个。
“我们认为以大数据为基础的智能运维技术，是未来智能动车组的发展方向，”张国芹表示，现在京张高铁智能动车组是智能型动车组1.0型，后面发展空间还很大。“比如让列车实现自主学习迭代，实现无人驾驶，那样就是智慧列车了。”她说。
正向设计
从2004年原铁道部启动140列时速200公里动车组国际招标采购开始，中国高速铁路装备制造经历了引进、消化、吸收和再创新的过程。“目前在很多领域上我们已经进入了高速动车组自主创新的‘无人区’，已经没有现成的方案可供参考，许多问题需要自己去试验、去摸索，即所谓‘正向设计’。”张国芹说。
冬奥列车气密性验证即是典型的正向设计案例。
京张高铁线路桥梁多、隧道长，山峦沟壑难避、千分之三十坡道难登，导致对列车的气密性要求比普通“复兴号”更高。
所谓列车气密性，是指在车辆高速运行中，在风压作用下保证车内气压稳定的控制性指标，如果气密性做不好，涌入车内的空气会不断冲击乘客的耳膜，造成持续不适感。
中车长客高级工程师赵金龙对《等深线》记者介绍，京张高铁太子城站海拔1600米，而到了下花园站海拔仅有560米，海拔差超1000米，压差超过1万帕。当列车以时速350公里通过时，人耳承受的气压差与飞机降落时相差无几。“要确保列车在快速下坡或进出隧道的瞬间，不会有大量空气进入车内。这对设计团队来说，是个巨大的挑战。”他说。
赵金龙（右一）
挑战之一来自于遍布列车各个角落的孔道。赵金龙称，一列复兴号有上万根线束，要通过数百个孔道进入车内，任何一个孔道密封不好，或者车外设备安装不到位，就会导致车辆“漏气”。能否完成气密性指标，关键之一就是靠孔道接口工艺和操作技术。
“我们给每个孔、每个设备都分配了气密性指标，装车前和装车后进行充分的气密性验证，力求做到严丝合缝，将气流拒之门外。”赵金龙说。
不过，只做到车辆的密封远远不够，由于车辆不是静止物体，在高速运行条件下，来自于车外环境的影响更加复杂。为此，赵金龙和他的同事们决定为京张高铁制定个性化数据库。
为了收集数据，赵金龙团队每天凌晨5点在北京北登车，每天数次往返于太子城、张家口，深夜23点随车下乘。他们通过仪器和亲身体验，记录不同时间进入不同隧道的压力数据和感受，摸索出每个隧道的线路特点，分析出不同时段风门动作规律，不断优化，反复验证，经过累计100多次的跟车试验，最终设计出一套风门最佳控制策略和软件逻辑。
有了这套个性化的数据支持，配合隧道压力差，软件可以在车辆高速运行期间，随时动态调整列车进风和排风控制，从而最终确保车内外气压平衡，实现了优异的气密性表现。
冬奥列车气密性指标较普通“复兴号”提升了20%以上，较“和谐号”更是提升了数倍之多。“可能大家在乘车的时候不会感受到这些提升，一切都是不知不觉的，但就气密性而言，没有感受就是对我们工作最大的认可。”赵金龙说。
国产化率再提升
“冬奥列车”在技术性、舒适性、美观性不断完善的同时，国产化率也在不断提升。中车长客人士对《等深线》记者表示，复兴号动车组2017年问世后，至今国产化率已经达到90%以上，且仍在提高。
他举例称，上文中提到的，服务于冬奥会的3列CR400BF-C“复兴号”中，目前有两列车全部装配用了中资企业轮对产品。“高铁装备产业链上的企业在不断提高自主创新能力，我们希望以冬奥会首次在中国举办为契机，继续提高‘复兴号’国产化率。”他说。
上述人士提到的中资企业即BVV（Bochumer Verein Verkehrstechnik GmbH）。BVV是国际高铁轮对巨头，全球知名轨道交通五大轮对制造商之一。2017年3月，BVV被中资企业香港富山企业有限公司（FULL HILL ENTERPRISES LIMITED，以下简称“香港富山”）收购，中国境内企业广西兆盈创业投资有限公司（原重庆兆盈轨道设备有限公司）是香港富山的控股股东。至此，BVV成为一家中资企业。
保障团队检查轮对
BVV人士对《等深线》记者证实了上述中车长客人士的说法，他表示，安装于冬奥列车上的车轮与车轴，设计方为中国铁道科学研究院集团有限公司，中车长客提供图纸，BVV根据上述两家企业的要求完成车轮、车轴生产制造。之后，中车长客对车轮和车轴进行组装，一副成品轮对就完成了。
在冬奥会与冬残奥会期间，BVV团队配合中车长客对冬奥列车轮对产品进行跟踪保障。“至今为止，BVV奥运车维保团队没有接到过使用方任何电话。”BVV人士对记者说，“对于我们保障团队来讲，运用方没有联系我们，就是对产品最好褒奖吧。”
轮对是轨道交通装备主要和高精部件之一，更是高速动车组九大关键技术之一，是车辆安全稳定运行的最重要保障。车轮和车轴的关键技术在于钢材的冶炼技术、热处理工艺控制水平、高精度的加工成型能力等。
此前，中国高铁轮、轴市场被意大利路奇霓钢铁机械公司（Lucchini ） 占据绝大部分中国高铁轮、轴市场。2018年，BVV被中资企业收购后，市场份额稳步提升。
BVV实际控制人、香港富山董事长宣瑞国对《等深线》记者表示，为了继续满足中国市场的需求，扩大产能，BVV在中国建设轮轴制造及轮对压装工厂的计划正在推进。“BVV中国工厂投产后，中国高铁动车组将使用完全国产化的高铁轮对。这不仅可以满足中国市场需求，还会返销欧洲和北美市场。”他说。
2008年，距第29届夏季奥林匹克运动会开幕还有7天时，中国第一条自主设计建设的时速350公里高铁——京津城际铁路正式通车，开启了中国高铁时代。北京奥运会期间，多国元首、政要、运动员和游客乘坐“和谐号”列车，仅用28分钟就可以往返京津两地。
11年后，2019年12月30日，第24届冬季奥林匹克运动会重要配套工程京张高铁开通。2022年1月6日，距离北京冬奥会开幕不到一个月，当身披“瑞雪迎春”涂装的冬奥列车“复兴号”首次以350公里时速奔驰在京张高铁上时，北京完成了全球首个“双奥之城”的认证。
10列冬奥列车全部由中车长客自主研发
从“夏奥”到“冬奥”的14年间，中国高铁从“零”的突破，到建成超4万公里世界最发达的高铁网，实现了完美超越。中国轨道交通装备产业人不仅是中国举办奥运会的见证者，更是参与人。中国高铁装备自主创新的过程，与追求“更快、更高、更强、更团结”奥林匹克精神不谋而合。
多少年以后，当人们再次回忆起2022年北京冬奥会和冬残奥会的精彩瞬间时，或有奥运健儿在冰雪赛场上的矫健英姿，或有开幕式奥运五环破冰而出，以及那抹点亮世界的火炬“微光”。但对于中国“高铁人”而言，那列穿越风雪，疾驰在百年京张线上的奥运“复兴号”列车，同样有着非比寻常的意义。
（编辑：郝成 校对：颜京宁）
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