每次坐高鐵，大家都會被高鐵那些漂亮的車頭所驚艷。車頭是高鐵給我們的第一印象，是一張張看得見的高鐵“面孔”。每當高鐵列車從眼前飛馳而過，很多人都會想是怎么設計出來的？背后又蘊含著怎樣的黑科技？ 11月14日，在第十六屆中國（無錫）國際設計博覽會期間舉行的第二十一屆中國專利獎（外觀設計）頒獎大會上，中車四方股份公司“復興號”CR400AF動車組“飛龍”車頭專利——“軌道車輛車頭（2014-3）”，獲頒中國專利獎最高獎“中國外觀設計金獎”。 15日，早報記者對話參與車頭設計的中車四方股份公司高級主任設計師肖智，為大家揭秘“飛龍”車頭背后的故事。
復興號“飛龍”車頭外形。
高顏值
“飛龍”雕刻“中國面孔”
此次獲得中國外觀設計金獎的“飛龍”，為時速350公里 “復興號”CR400AF動車組車頭。作為世界商業運營速度最高的高速列車，它已經成為國家新時代的亮麗“金名片”。
采訪中，肖智告訴記者，“飛龍”的外觀造型，靈感來源于中華民族的圖騰“龍”的意象。環繞車頭的“中國紅”色帶，形狀演變自飄逸傳神的“龍髯”。臉部運用“棱線”進行黃金分割，硬朗流暢，同時增加“反弧凹面”的設計，極具切面美感。車頭層次豐富的棱線向前端開閉機構匯聚，猶如“彎弓”蓄勢待發，速度感呼之欲出。
可以說，高鐵的“頭型”設計極具挑戰性。 “我們工藝設計團隊最初設計了46種概念方案，包括斑馬、水滴、流線，以及最終呈現的‘飛龍’等各種各樣富有設計感的方案，通過最初的比選，提煉出了23種，再經過多次反復驗證，最終‘飛龍’脫穎而出。 ”流暢的線條、科學的比例、生動的曲面、動感的色帶，以及中國文化的底蘊與審美，設計師們運用極富創意的美學審美，將“飛龍”雕刻為一張富有中國氣派、高顏值的“中國面孔”。
高科技
背后蘊含“硬核科技”
“顏值高”，是高鐵頭型設計中的第一個要求，但是，車頭不光是高鐵的“臉面”，更是高鐵列車的一大關鍵核心技術。
肖智告訴記者，從技術層面講，高鐵車頭的科技含量，主要在于高速列車要面臨空氣動力學的問題。 “頭型”設計必須要降低氣動阻力，以節約能耗。“可以說，一個好的車頭，必須具備優異的空氣動力學性能。具體來說，‘頭型’要能有效地減少空氣阻力、升力、列車交會壓力波和隧道壓力波等等，以達到降低能耗、提高運行穩定性和乘坐舒適性的目的。 ”
因此，“復興號”的“頭型”設計一開始就面臨著巨大挑戰。因為跟既有動車組相比，“復興號”的外形有了很大改變。相較以往，車體高度從3.7米增高到了4.05米，車體斷面積增大了7.3%，它的“身材”更高大了，這意味著提升車頭氣動性能的難度大大攀升。
肖智告訴記者，“飛龍”車頭造型采用外觀和技術交互式設計方法，也就是說，在整個過程中，設計團隊和技術團隊是協同作業的模式。“我們整個車頭研發團隊共有一百多人，包括工藝設計、車體結構設計、空氣動力學等很多個不同的部門，就像我剛才說的，先是由我們團隊出概念設計方案，再針對美學、性能、創新度等指標進行初選，選擇出23個，接著進行空氣動力分析，大量的仿真計算、風洞試驗以及動模型試驗等多種技術驗證，選擇出性能最好的兩個方案進行實車制造，再反復評估技術指標和文化特性綜合各項指標，選擇出外形與性能兼具的最優方案，進行實車線路試驗。 ”循環優化、反復評估，就是經過了這樣的千錘百煉，“飛龍”在46個頭型方案中脫穎而出，成了最后贏家。
“飛龍”車頭研發設計團隊。
高性能
整車運行阻力降低12%
采訪中，肖智表示，研發設計過程中，最困難的就是對美學和性能進行平衡，“既要顏值高，又要性能好，想要做到兩者兼備是很不容易的一件事情。 ”據肖智介紹，“復興號”車頭在設計時大量采用棱線、反曲等造型語言，這是上一代“和諧號”所沒有的。同時，采用修長的流線型設計；“頭型”的形狀設計成“單拱橢圓”，有利于降低阻力；鼻錐部分設計為寬扁型，增加向下的引流作用，平衡升力系數……這些設計上的創新，也對制造工藝提出了巨大挑戰。車頭6條長達11米的主棱線，84塊蒙皮、3200多條焊縫的鋪焊拼接，前后經過36道工序的精益制造，才有造型效果的完美呈現。
令大家欣慰的是，實車線路試驗表明，“飛龍”的氣動性能超群，整車運行阻力降低12%，側風升力系數降6%，氣動噪聲降低2dB（A）。當它以時速350公里運行時，人均百公里能耗下降17%，往返一趟京滬可節省5000度電。同時，在車體高度和斷面積大幅增加的情況下，車頭的氣動阻力系數和升力系數都實現了降低。
對于已有20年從業經驗的肖智來說，看到自己參與設計的“飛龍”取得如此可喜的成績，內心非常高興。 “‘中國外觀設計金獎’是中國專利獎最高獎，能得到這一獎項，離不開所有人的付出，可以說，飛龍融合了科技、美學與人文，承載著中國高鐵金名片的品質，能夠獲此殊榮，我們每個人都很激動。 ”
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中國專利獎——我國專利界的“奧斯卡”
中國專利獎，由中國國家知識產權局和世界知識產權組織共同主辦，是我國唯一的專門對授予專利權的發明創造給予獎勵的政府部門獎，得到聯合國世界知識產權組織（WIPO）的認可，是我國專利領域的最高榮譽，相當于我國專利界的“奧斯卡”。中國專利獎重在強化知識產權創造、保護、運用，推動經濟高質量發展，鼓勵和表彰為技術（設計）創新及經濟社會發展作出突出貢獻的專利權人和發明人（設計人）。第二十一屆中國專利獎（外觀設計）頒獎大會共頒發了10項中國外觀設計金獎。（觀海新聞/青島早報記者 劉文超 通訊員 鄧旺強）
責任編輯：單蓓蓓
