逾三千两百个动车标准组磅礴集结，风驰电掣于广袤的神州大地——2019年春运期间，高铁动车已然成为铁路运输的主力军，其载客比例超过七成。在遍布天南海北的站台之上，的铁路网之间，高铁车头如箭在弦、如出膛，引人注目，让归家的路途充满了“科技改变生活”的感慨。
那么，这些外观时尚、科技感十足的高铁车头是如何诞生的呢？其背后又蕴藏着哪些科技创新的秘密呢？让我们走进中车长春轨道客车股份有限公司，听设计人员与制造者讲述高铁车头背后的创新故事。
技术与力量的较量
“车头不仅是高铁的‘脸面’，更是高速动车组的关键技术之一。”许鹏，车体研发部端部开发室，以他丰富的经验，已为高铁打造出多种优美的“头型”。在他看来，一个出色的“头型”首先必须具备卓越的空气动力学性能。
高铁在疾驰中会遭遇多种力的作用，如空气阻力、气流升力、交会压力波以及侧风带来的侧向力等，这些都是阻碍列车安全、平稳、高速运行的“敌人”。其中，空气阻力尤为显著。当高铁速度增加时，空气阻力也会相应增大。根据空气动力学原理，车头的长细比越大，其阻力系数越小。
为了减少列车交会时的压力波动和隧道通过时的隧道压力波，设计者们加大了车头的长细比。大家乘坐火车时都有过这样的体验：当两列火车交会时，车身会因相对运动产生的空气挤压而发生瞬间横向晃动。列车通过隧道时也会引起隧道内空气压力的急剧波动。这些压力变化都可能对车体造成不利影响。
“例如，我们研发的复兴号CR400BF的车头设计就比和谐号更加流线型，长度接近10米。这种设计使得列车能够更加快速、稳定、节能地行驶。”许鹏介绍道。尽管复兴号的身材较和谐号更为高大，但其运行阻力却降低了12%，这背后正是低阻力流线车头的功劳。
与升力的
当列车高速运行时，气流会带来向上的抬升力，使车头有上扬甚至脱轨的风险。为了对抗这一升力，设计者在高铁车头的两侧设置了导流槽。通过鼻锥到导流槽的引流形式，引导气生向下的压力，确保列车紧地飞行。
追求高颜值的挑战
每一种高铁车型都有其专属的“头型”，就像中车长客的产品一样。和谐号的圆润可爱如“小海豹”，而复兴号CR400BF的轻盈细长则像“金凤凰”。而正在生产的京张高铁“瑞雪迎春”的车头设计灵感则来源于敏捷的“雏鹰”。这些车头的外观设计不仅注重内在的高技术含量，同时也追求外在的高颜值。可以说，高铁车头的设计制造是一项极具挑战性的工作。一个优秀的“头型”需要经过多轮筛选和风洞试验的考验。
“CR400BF的‘头型’是从近百张效果图中筛选出来的。”许鹏解释道，“我们首先选出几十个备选方案，再根据空气动力学进行计算与评审。胜出的设计方案会制作成1:8的3D模型进行风洞试验。根据测试结果，我们还会用三维模拟软件对‘头型’进行优化设计。”这一过程充满了艺术的创造和技术的挑战。
看不见的工艺秘密
除了外观的设计，工艺的实现也是关键。时速350公里的标动CR400BF的车头设计需要考虑到铝合金板材的折弯半径和超塑成型工艺的运用。如何将塑料车灯与铝结构完美结合也是一个挑战。工作人员通过合理设计灯仓结构、优化零件个数等方法，成功解决了这一问题。
重联的奥秘
在春运期间，很多人会发现一些高铁列车变成了双车头编组。这是为了增加运力，将两个动车标准组进行了重联。重联的秘密就隐藏在车鼻头的盖板下。这个盖板平时关闭，需要重联时就会自动打开，露出里面的车钩系统。而复兴号的鼻头盖板下更是隐藏了吸能装置和防爬装置，进一步提升了车辆的安全性。