让更多高性能列车飞驰在广袤大地上(讲述·弘扬科学家精神)

发布时间:2024-08-08 22:28:37 来源: sp20240808

  图①:氢能源市域列车研发团队在进行试验测试。   李颜君摄   图②:“复兴号”智能动车组。   王德林摄   图③:氢能源市域列车车内设施。   李颜君摄   图④:京张高铁“复兴号”智能动车组研发团队在进行技术攻关。   李颜君摄

  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”)自主研制的我国首列氢能源市域列车日前成功完成时速160公里满载运行试验,标志着我国在将氢能应用于轨道交通领域取得新突破。

  飞驰的列车背后,是科研工作者夜以继日的钻研、全情投入的坚守和勇于挑战的担当。日前,本报记者走进中车长客,走近列车研发设计团队,听一听他们团结协作、创新攻坚的故事。

  ——编  者  

 

  3月21日,我国自主研制的首列氢能源市域列车成功完成时速160公里满载运行试验,完成达速试跑,实现了全系统、全场景、多层级性能验证,标志着氢能在轨道交通领域应用取得新突破。

  全球首列时速350公里自动驾驶列车、首个搭载5G+4K超高清演播室的智能列车、首次在动车组上应用北斗卫星定位技术……这许多个让人心生自豪的“第一”,都与中车长客列车研发设计团队有关。他们日夜攻坚,打造出多项世界之最,一直奔跑在创新奋进的路上。

  90后团队“边干边学、边学边用”,实现氢能源列车达速试跑

  3月23日,中车长客国家轨道客车工程研究中心新技术研究部副部长王健又是加班到晚上10点多才回家。氢能源列车成功达速试跑,给王健注入新的信心和动力。“虽然很有成就感,但也不能懈怠,一山爬完还有一山,前方总有更多探索和提升。”王健说。

  32岁的王健是吉林长春人,毕业于清华大学,2019年来到中车长客工作。“上大学时,我就经常坐长春到北京的高铁动车往返。公司让我们承担重要项目的研发工作,是对我们的信任与考验。”王健说。

  此次时速160公里氢能源市域列车项目,从2022年初研发立项到车辆下线再到最终整车试验完成,历经了2年多时间。年轻的王健牵头研发整个车辆的氢能源动力系统。“团队的力量无穷大。”王健说,他所在的氢能源动力系统研发团队,成员年龄最大的生于1990年,最小的生于1998年。

  此次氢能源列车动力系统的研发工作,中车长客采取竞赛机制,共有三个团队设计了三个方案。经过层层把关,王健所带团队胜出。“方案入选后,三个团队又合成一个团队合力攻关。”王健说。

  起初,面对氢能源市域列车这一全新的轨道交通车辆类型,以及从未采用过的氢燃料电池和储能电池相结合的混合动力供电方式,车辆研发设计团队没有可以直接借鉴的经验。“虽说是摸着石头过河,但其实可摸的石头也不多。”王健说。

  团队的年轻人们加班加点,几十次调整方案,逐步细化完善。最后,研发设计团队攻克了车辆架构设计、混合动力控制、能量管理策略等重重难关,让这样一列市域列车的面世成为可能。

  让王健印象最深的一个“难关”,是开发混合动力系统的能量管理控制策略。“这个问题困扰了团队很久。如果不解决,车辆就不能实现节能低碳的目标。”王健说,“有段时间,吃饭在想,睡觉在想,满脑子都是这个问题。”后来,团队从电网智能调度优化相关研究中汲取了灵感,终于实现了突破。

  “我们这些年轻人都是边干边学、边学边用,在解决一个个难题的过程中快速成长。”王健说,团队这种“干中学、学中干”的模式,正是承袭了中车长客一些前辈们的工作方法。

  2019年,王健刚到中车长客工作时,就投入到世界上首条时速350公里的智能高铁——京张高铁研发项目的冲刺阶段。“前辈们的传帮带让我受益匪浅,同时也让我感受到,边学边干对于年轻人成长有很大帮助。”王健说。

  攻克多项技术难题,成功设计世界上首列时速350公里智能动车组

  车身色彩以青花蓝为主基调,配以动感十足的白色飘带,一朵朵晶莹剔透的雪花若隐若现……时间回到2019年12月30日,首列京张高铁“复兴号”智能动车组从北京北站出发,驶向河北张家口市崇礼区太子城站,世界上首条时速350公里的智能高铁——京张高铁正式开通试运营。

  “如今,‘复兴号’家族已形成系列产品,能够适应高原、高寒、湿热、风沙等多种运行环境需求。”京张高铁“复兴号”智能动车组副总设计师朱彦,正是王健所说的前辈之一。“一列‘复兴号’高速列车,有50多万个零部件,高铁制造涉及冶金、高分子材料、合成材料、精密仪器、机械、电力等众多产业。中国铁路的发展,背后是我们自主创新能力的增强和制造业的升级。”

  2017年,国家启动2022年北京冬奥会配套高速轨道交通建设,中车长客随即组建了京张高铁“复兴号”智能动车组设计团队,启用了大批青年设计师,35岁以下青年设计师136人,是设计团队的主力。

  2007年开始,朱彦就一直从事动车组研发工作,从时速250公里到350公里,从高寒、抗风沙再到新一代高速动车组,参与了近20个动车组型号的研发。2018年,公司安排朱彦担任京张高铁研发团队负责人。

  “当时,很多技术难题等着我们去攻克。”朱彦说,自项目投标阶段起,团队3个月封闭办公,车头做了42套方案,绘制各种结构图纸5289份,电气图纸升级了4版近万张。

  在北京八达岭长城地区地下102米,有着世界上最深的高铁站——京张高铁八达岭长城站。“八达岭高铁站扶梯有400多米。列车以时速350公里的速度通过这个隧道时,如果压力波控制不好,乘客就会产生类似于坐飞机遇到强气流骤降的感觉。”京张高铁“复兴号”智能动车组设计主管董雪妍说,“最终通过优化车辆气密性和压力控制这两方面的功能,我们成功解决了京张高铁车辆压力舒适性的问题。”

  京张高铁“复兴号”智能动车组电气系统负责人张国芹介绍,全车设置了2700多个监测点,能够实时监测列车的各项运行数据,并通过无线网络向地面平台传输车辆的实时状态。同时,列车可以积累大量运行数据,有助于实现智能运维。5G直播、智能灯光和温度调节、手机无线充电、北斗卫星定位……智能系统成果都转化为旅客舒适的乘车体验。

  “其实挺难的,刚开始几乎全是花屏。”负责列车5G技术应用的设计主管、高级工程师高林林感慨,“那是2021年7、8月份,天气最热的时候,我们在线上跟了2个月,每天几乎只睡三五个小时,一旦发现问题就立刻想办法解决。”最后,团队成功实现首次在时速350公里的高铁列车上,依托5G技术打造超高清移动演播室。北京冬奥会期间累计开行冬奥列车1664列,在高铁上现场直播40多场。

  科研人员与一线工人密切合作,秉持工匠精神完成每一项工作

  一大早,在位于长春市绿园区的中车长客国家轨道客车工程研究中心,朱彦带着设计团队聚在会议室认真研究列车优化方案。朱彦说:“只有用高标准严格要求自己,才能做出高质量的产品。”

  张国芹工作很忙,每天顾不上化妆,穿着工装,背上电脑和洗漱包就天南海北地跑。“走在路上看别人打扮得漂漂亮亮也很羡慕,可是没办法,没有那么多时间和精力。”张国芹说,有一次,她做电磁兼容试验,需要拆一些零部件,没有设备,又着急做试验,就用手扒线,手被扎得满是伤痕。

  对生活要求不高,对工作却很苛刻。“高铁不仅是工业产品,还是一件件艺术品,所以我们倡导团队的每个成员都要秉持工匠精神来完成每一项工作。”朱彦说。

  成功来自拼搏,也来自协作。中车长客一直十分重视科研人员与一线工人的密切合作。

  谢元立是中车长客转向架事业部焊接产线上的一名机械手操作工。他从一名普通的一线工人,逐渐成长为一名技术精湛、经验丰富的中华技能大奖获得者、全国劳动模范。

  “‘复兴号’研发过程中,转向架焊接的自动焊工艺开发十分重要。”谢元立说,当时“复兴号”研发时工艺设计团队找到他,想请他研究一下转向架构架侧梁的帽筒焊接技术。“这种焊接方法难度相当大,而且之前没有用过。后来,我们共同总结的《构架侧梁上盖板与帽筒自动焊工艺方法》获国家发明专利,在‘复兴号’系列动车组、城市轨道客车等多种车型上都有广泛应用。”谢元立说。

  “每一次啃硬骨头的经历,都为后续工作积累了宝贵经验,最终目标是不断提升列车的技术水平。”朱彦说。

  2023年7月,为杭州亚运会打造的“复兴号”亚运智能动车组在长春正式下线。从杭州到宁波、温州、金华、绍兴、湖州5座协办城市,亚运列车飞驰在东南沿海丘陵地区,穿过众多桥梁与隧道,需要不断减速、提速。“得益于京张高铁研发应用积累下来的经验和成熟的模拟测试,列车的平稳性得到充分保证。”中车长客国家轨道客车工程研究中心主任助理尹振坤说。

  “从‘复兴号’中国标准动车组到智能动车组,从电动列车到氢能源列车,中车长客不断探索,为研制下一代性能更好的列车不懈努力。年轻设计师们也在工作中不断成长,许多80后、90后都能独当一面了。”朱彦说。

  现在,王健正带领团队继续完善氢能源列车的升级方案。“我们要继续为中国轨道交通事业的发展贡献力量,让更多高性能列车飞驰在广袤大地上!”王健说。

 

  ■记者手记

  做科研,要“攀过一山又一山”

  从“复兴号”中国标准动车组到杭州亚运智能动车组,再到最近刚刚下线的氢能源市域列车,中车长客一直奔跑在创新的路上。

  过去人们常说,火车跑得快,全靠车头带。而中国铁路事业的发展,则是节节发力,形成合力。在中车长客,创新也是如此。创新不是哪个部门、哪个科研机构的事情,而是处处都能感受到的工作方式和活力氛围。创新,可能发生在焊花飞舞的车间里,也可能体现在一块屏幕上。取得技术突破、攻克行业难题的,可以是科研人员,也可以是一线工人。

  采访中车长客研发设计团队,让人心生感触:他们心里总是记着“攀过一山又一山”。这不,时速160公里氢能源市域列车刚刚完成运行试验,下一代性能更强的产品研发工作已紧锣密鼓地开展。

  创新,成就了中国高铁辉煌的现在,更将托举起一个高端化、智能化、绿色化的产业未来。

  《 人民日报 》( 2024年03月27日 06 版)

(责编:牛镛、岳弘彬)

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中外合作研究:峙峪现代人遗址距今4.5万年石器兼具东西方特色 - 青年愿助力中阿命运共同体建设跑出加速度

中外合作研究:峙峪现代人遗址距今4.5万年石器兼具东西方特色

发布时间:2024-08-08 22:28:38 来源: sp20240808

原标题:中外合作研究:峙峪现代人遗址距今4.5万年石器兼具东西方特色

中新网北京1月18日电 现代人(即晚期智人)的起源、演化与扩散相关研究,长期以来一直是古人类学界和社会公众广泛关注的焦点话题。

由中国科学家领衔的中外合作团队对山西朔州峙峪现代人遗址最新研究又取得多项突破性进展,主要包括将峙峪遗址年代从原来的3.5万年左右向前推进近1万年精确厘定为距今4.5万年、确认峙峪遗址石器组合兼具东西方特色等。

这项古人类与旧石器时代考古重要研究成果论文,北京时间1月18日傍晚在国际专业学术期刊《自然-生态与进化》上线发表。合作团队公布了峙峪遗址发现的距今4.5万年前的一系列现代性文化证据,更新了有关东亚地区现代人扩散及其文化发展的传统认知,对于推进全球视野下现代人演化与扩散的认识具有重要意义。

中外十余家机构学者开展深度合作研究

论文第一作者和共同通讯作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(古脊椎所)青年研究员杨石霞表示,对于现代人在与尼安德特人、丹尼索瓦人等其他古人类的竞争中,为何能脱颖而出并以“环境适应能手”的姿态扩散至全球,学界普遍认为,高度发展的技术与认知能力及其创造出的丰富多样的物质文化,是现代人得以成功的关键。

其中,欧亚大陆西侧以勒瓦娄哇和石叶技术为代表的旧石器时代晚期初段(IUP)石器工业,以及远距离的资源流通、颜料的使用、个人装饰品的发展等,被视为早期现代人扩散的重要文化表征。不过,这些考古学证据长期以来多发现于非洲和欧亚大陆西侧,几乎未见于东亚核心地区,这被视为东亚地区“现代性”文化发展迟滞的表现。

本次研究的峙峪遗址位于被誉为“东方人类故乡”的广义泥河湾盆地(大同盆地)西南缘,发现于1963年,由中国旧石器时代考古奠基人之一的中国科学院院士贾兰坡主持发掘并进行初步研究。此次中外合作团队由中国科学院古脊椎所、北京大学、安徽大学、河北师范大学、中国科学院大学、山西省考古研究院、山西省博物院、中国科学院地质与地球物理研究所、澳大利亚格里菲斯大学(澳大利亚人类演化研究中心)、法国波尔多大学、英国牛津大学、日本东北大学、西班牙加泰罗尼亚古生态与人类演化研究所、德国马普胶体与界面研究所等中外十余家机构的专家学者组成,围绕遗址的年代与埋藏,石器原料、技术与功能,骨器与个人饰品等,持续多年开展综合性、多学科、跨平台的国际性深度合作研究。

峙峪遗址年代精确厘定为距今4.5万年

杨石霞介绍说,峙峪遗址处在河流阶地上,堆积物自下而上分为四层,其中文化层(第二层)为0.9-1.5米厚的河漫滩相粉砂,测年结果和沉积学分析表明该层经快速堆积形成,同时也指示当时人类生活在河道旁的平坦阶地上,植被以草原景观为主。

作为本项研究的重点之一,峙峪遗址的年代测定工作由北京大学张家富教授主导并联合牛津大学放射性碳十四测年实验室、河北师范大学历史文化学院释光测年实验室历时多年完成,通过对15件沉积物样品进行石英多颗粒单片、单颗粒光释光测年和钾长石单颗粒光释光测年,并对文化层出土的10件动物骨骼和牙齿样品进行加速器质谱碳十四测年。在此基础上,为更准确锚定峙峪遗址人类活动时间,研究团队对3件带有明确人类切割痕的动物碎骨片进行碳十四测年,从而获得该遗址人类活动年代的直接证据。

此次综合测年结果表明,峙峪遗址文化层中所有碳十四年龄一致,并与同层位沉积物样品的各种光释光年龄吻合。为进一步提高文化层年代精度,研究团队又对获得的年龄数据进行贝叶斯模型分析,最终将峙峪遗址的年代精确厘定为距今4.5万年,从原来的3.5万年左右向前推进了近1万年。

峙峪遗址石器组合兼具东西方特色

杨石霞指出,在精确厘定年代框架的基础上,此次研究工作的另一个重点是对峙峪遗址出土的各类文化遗存进行多学科深度分析,确认其具有目前中国北方乃至东亚地区年代最早的IUP技术因素,以及骨器加工、个人饰物和远距离运输黑曜岩等一系列现代性行为。

对石制品开展的技术类型学研究显示,峙峪遗址存在着经典的IUP技术因素,如勒瓦娄哇尖状器、石叶等。同时,研究团队也发现大量修铤工具,其加工概念罕见于欧亚大陆西侧的IUP和旧石器时代晚期石器组合中,但在旧石器时代晚期的朝鲜半岛和日本广泛流行。

微痕分析表明,峙峪遗址这些勒瓦娄哇尖状器和修铤工具多经装柄作为穿刺猎具使用,对出土动物化石开展的动物考古学研究进一步印证该发现。总体上,峙峪人作为娴熟的猎人,制作并使用复合工具以猎捕奔跑速度较快的马科动物,高强度开发食用肉和骨髓,并利用兽皮等副产品,体现出极强的狩猎能力与资源开发能力。

峙峪遗址除上述兼具东西方特色的石器组合外,装饰品、打制骨器与远距离输入的黑曜岩等都具有重要的现代人行为指示意义。

其中,拉曼光谱和超景深显微镜的综合应用,确认遗址中出土的饰品残件以石墨为原料,表面保留有打磨修型的痕迹,中部钻孔可见穿系产生的磨损,可能兼具衣物装饰品、纽扣等实用功能,亦可能为口袋封口扣;显微断层扫描技术重现一件小型骨器的外形和内部结构,揭示其为利用大中型哺乳动物骨骼碎片进行精细修理形成的近乎对称的小型工具;对遗址中4件黑曜岩石器开展微量元素示踪分析表明,这些黑曜岩可能源自距离遗址800-1000公里的长白山或俄罗斯远东地区,而其中1件标本的微痕观察显示其棱脊表面可见可能由于携带过程中与皮袋等摩擦产生的磨圆。

进一步支持东亚存在复杂现代人交流演化

杨石霞总结表示,峙峪遗址全面展现了距今4.5万年前华北地区独特的物质文化组合:兼具欧亚大陆西侧技术特征和东亚地区工具加工理念的石器组合、精细加工的装饰品和骨器,以及远距离输入的黑曜岩资源。

该遗址之前发掘出由中国科学院院士吴汝康鉴定的一件现代人顶骨,加上本次研究中兼有东西方特色的文化因素的确认,似乎指示随着现代人进入华北地区,以IUP石器工业为特征的文化经历了“克里奥化”(即混合化之意)的过程,即快速汲取本地文化并实现创新,同时保留少量的原有元素。

她认为,结合研究团队2022年于《自然》发表的泥河湾盆地下马碑遗址距今4万年前现代人加工、使用颜料和复合工具的系列考古证据,峙峪遗址这次的最新研究发现,进一步支持东亚地区存在复杂的现代人群交流和演化历史。

对峙峪遗址的发现、发掘到再研究,跨越60余载时光、历经中国科学院古脊椎所四代科研人员的接力传承,对于理解人类演化与扩散有重要价值。“研究工作也再次提示在发现新遗址、获取新材料的同时,应用新方法对已有材料进行再研究同样能够产生突破性认识,使遗址焕发新的生机。”杨石霞说。(记者 孙自法)

(责编:王连香、李楠桦)