兼具實力與顏值的中國速度-復興號「專利獎巡禮」

2020-12-15 IP創新贏

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小贏說：

大家經常稱道復興號高速列車組風馳電掣的速度，今天小贏從專利和設計的角度，和大家一起領略復興號電力動車組車頭的美。

本文涉及第二十一屆中國外觀設計專利金獎項目

專利號：ZL201430379808.6

專利名稱： 軌道車輛車頭（2014-3）

專利權人：中車青島四方機車車輛股份有限公司,中國鐵路總公司

復興號電力動車組列車，是由中國鐵路總公司主導的中國標準動車組，目前運行時速在350KM的復興號主要是：CR400BF和CR400AF兩款車型。其車頭的外觀設計專利分別獲得了第十九屆和第二十一屆中國外觀設計專利金獎。

復興號CR400BF和復興號CR400AF基本情況

「紅海豚」的車頭設計

「金鳳凰」已經在IP創新贏2017年12月09日發表的《從貼地飛行的「金鳳凰」點評誰才是高鐵的顏值擔當？》詳細介紹過了。今天我們重點介紹一下獲得第二十一屆中國外觀設計專利金獎的高鐵列車車頭「藍海豚」。下圖就是由中車青島四方機車車輛股份有限公司（以下簡稱「四方股份」）製造的「復興號」 CR400AF。量產後的「復興號」 CR400AF改變了主體色調，採用主題色彩更鮮明的「中國紅」進行塗裝，「藍海豚」換裝成「紅海豚」，高速行駛的「紅海豚」成為中國廣袤大地上一道美麗的風景。

復興號CR400AF

復興號「紅海豚」車頭外觀設計專利的專利權人為：中車青島四方機車車輛股份有限公司。專利號：ZL 2014303798086。

復興號CR400AF車頭專利圖

復興號CR400AF作為超長陸地航班，運行時速350公裡，最高時速可達400公裡。那麼，如何才能設計出一款兼具實力與顏值的高速列車車頭呢？

高速列車車頭的設計，是軌道交通車輛工業設計的重要內容之一，而車頭的形狀設計正是其內在實力的象徵。高速運行中的列車，首先要考慮的就是空氣阻力，試驗證明，當列車時速達到250-300km時，空氣阻力佔總阻力的75%[1],因此，在高速狀態下，高速列車的動力輸出大部分都消耗在了與空氣的對抗中。其次，高速運行的列車在兩車交會時也會相互產生側向壓力，交會壓力波也成為設計時的重要考量因素。最後，考慮到不同的運行環境和運行條件，還需要針對車頭和車體進行大量的空氣動力學試驗和噪聲風洞試驗。

運行中的復興號CR400AF

「紅海豚」的車頭採用了流線型平順化的全新設計，圓潤光滑的車頭頂端的每一個橫截面都近似於圓形，線條流暢的中後段兩側則增加了「導流槽」的設計，導流槽產生的向下壓力用以抵消尾車氣動升力，使車頭兩側猶如生長一雙強有力的手牢牢的抓住軌道，不讓列車在高速行駛過程中飛起來。同時車頭部分採用的駕駛艙傾斜技術使駕駛艙完美嵌入車頭，車燈車門等部件與車頭框架平滑連接，使車頭整體線條流暢，圓潤飽滿。從而讓列車車頭在表面壓力、氣動阻力、氣動升力、交會壓力波和氣動噪聲等方面都表現出優越的性能。

在完成了「紅海豚」車頭的外形設計之後，車頭的塗裝設計也隨之而來。塗裝設計包括了車頭車身的顏色以及圖案的設計，也是能給大家留下深刻印象的設計。「紅海豚」的塗裝採用了白色和灰色為主色調，腰線則選用了與主色調反差較大的紅色，車頭部位呈現了腰線的形狀變化並且與車頭整體的形狀相匹配。

「紅海豚」的車頭不僅在外形設計和塗裝設計上採用了全新的概念，在製造材料上，也大量使用了鎂合金、碳纖維等新型材料，從車頭到車身大大減輕了車頭和車體的重量，擴展了內部空間，實現了整體的輕量化設計，從而減少了運行時的能量消耗，從而讓列車表現出良好的節能環保性能。

軌道車輛車頭的外觀設計專利

隨著近年來，中國列車運行速度的不斷提升，列車的車頭的外形設計也發生來較大的變化，我們可以以中車青島四方機車車輛股份有限公司為例，從外觀設計專利的角度來一窺中國高速列車車頭近些年來的外觀設計變化。圖5是四方股份近10年軌道車輛車頭外觀設計專利申請量的基本情況。

四方股份近10年車頭外觀設計專利申請量

而隨著我國高速列車運行速度的不斷提升，每隔幾年在車頭的設計上都會發生一些新的變化。從圖6中我們可以看出，高速列車車頭的流線型頭部長度呈現出逐年增加的趨勢。流線型頭部長度變化對列車交會壓力波、列車空氣阻力、升力均有影響，增加流線型頭部長度, 可以有效地改善列車的空氣動力性能[2]。

四方股份近10年車頭外觀設計專利圖（部分）

復興號家族新成員

2018年，復興號家族又增添了新的成員：藍暖男CR300BF和綠巨人CR200J。

藍暖男CR300BF是運行時速250公裡的復興號動車組成員之一。其車頭外觀設計專利的專利權人為：中車長春軌道客車股份有限公司。專利號：ZL 201930076973.7。

復興號CR300BF

復興號CR300BF車頭專利圖

綠巨人CR200J是運行時速160公裡的復興號動車組成員之一。

復興號CR200J

2019年，復興號家族迎來了萬眾期待的復興號智能動車組G2022。我們先來看看官方（中國中鐵）所公布的兩張效果圖（即「龍鳳呈祥」和「瑞雪迎春」），從效果圖中，我們可以看到車頭以及車身整體的塗裝將中國元素與冬奧會相融合併且加入了百年京張文化精髓。

復興號G2022龍鳳呈祥效果圖

復興號G2022瑞雪迎春效果圖

2019年11月7日復興號智能動車組G2022已經在京張鐵路上正式參與了聯調聯試，下圖即為復興號G2022在京張鐵路上的「試跑」現場，同時小贏也在外觀設計專利庫中找到了復興號G2022車頭的外觀設計專利，其專利權人為：中車長春軌道客車股份有限公司，專利號：ZL 201830570873.5。

復興號G2022「試跑」現場

復興號G2022車頭專利圖

從高速列車車頭的設計上，我們可以預見，未來，中國鐵路將更加注重安全、經濟、智能、舒適、綠色，從具有完全自主智慧財產權的復興號動車組到復興號智能動車組，成為實力與顏值並存的中國速度。

參考文獻：

[1]張瑩瑩，淺談我國高速列車車頭設計的自主創新，中國發明與專利，2011年第8期。

[2]田紅旗，列車空氣動力性能與流線型頭部外形，中國鐵道科學，第27卷第3期，2006年5月。

本文作者：

審協北京中心外觀部 何瑩

本文為作者授權原創首發，文中觀點僅代表作者個人觀點，未註明圖片均來自網絡搜尋引擎。文中ZL……為中國專利號 ，轉載請進入公眾號回復「轉載」。

責任編輯：劉鶴 | 編輯：賀嘉

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