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(dāng)高鐵列車從眼前飛馳而過，很多人都會想是怎么設(shè)計出來的？背后又蘊(yùn)含著怎樣的黑科技？ 11月14日，在第十六屆中國（無錫）國際設(shè)計博覽會期間舉行的第二十一屆中國專利獎（外觀設(shè)計）頒獎大會上，中車四方股份公司“復(fù)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(shè)計金獎”。 15日，早報記者對話參與車頭設(shè)計的中車四方股份公司高級主任設(shè)計師肖智，為大家揭秘“飛龍”車頭背后的故事。

復(fù)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(shè)計金獎的“飛龍”，為時速350公里 “復(fù)興號”CR400AF動車組車頭。作為世界商業(yè)運(yùn)營速度最高的高速列車，它已經(jīng)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(huán)繞車頭的“中國紅”色帶，形狀演變自飄逸傳神的“龍髯”。臉部運(yùn)用“棱線”進(jìn)行黃金分割，硬朗流暢，同時增加“反弧凹面”的設(shè)計，極具切面美感。車頭層次豐富的棱線向前端開閉機(jī)構(gòu)匯聚，猶如“彎弓”蓄勢待發(fā)，速度感呼之欲出。

可以說，高鐵的“頭型”設(shè)計極具挑戰(zhàn)性。 “我們工藝設(shè)計團(tuán)隊最初設(shè)計了46種概念方案，包括斑馬、水滴、流線，以及最終呈現(xiàn)的‘飛龍’等各種各樣富有設(shè)計感的方案，通過最初的比選，提煉出了23種，再經(jīng)過多次反復(fù)驗證，最終‘飛龍’脫穎而出。 ”流暢的線條、科學(xué)的比例、生動的曲面、動感的色帶，以及中國文化的底蘊(yùn)與審美，設(shè)計師們運(yùn)用極富創(chuàng)意的美學(xué)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(yùn)含“硬核科技”

“顏值高”，是高鐵頭型設(shè)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(guān)鍵核心技術(shù)。

肖智告訴記者，從技術(shù)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(xué)的問題。 “頭型”設(shè)計必須要降低氣動阻力，以節(jié)約能耗?！翱梢哉f，一個好的車頭，必須具備優(yōu)異的空氣動力學(xué)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(dá)到降低能耗、提高運(yùn)行穩(wěn)定性和乘坐舒適性的目的。 ”

因此，“復(fù)興號”的“頭型”設(shè)計一開始就面臨著巨大挑戰(zhàn)。因為跟既有動車組相比，“復(fù)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(shù)交互式設(shè)計方法，也就是說，在整個過程中，設(shè)計團(tuán)隊和技術(shù)團(tuán)隊是協(xié)同作業(yè)的模式。“我們整個車頭研發(fā)團(tuán)隊共有一百多人，包括工藝設(shè)計、車體結(jié)構(gòu)設(shè)計、空氣動力學(xué)等很多個不同的部門，就像我剛才說的，先是由我們團(tuán)隊出概念設(shè)計方案，再針對美學(xué)、性能、創(chuàng)新度等指標(biāo)進(jìn)行初選，選擇出23個，接著進(jìn)行空氣動力分析，大量的仿真計算、風(fēng)洞試驗以及動模型試驗等多種技術(shù)驗證，選擇出性能最好的兩個方案進(jìn)行實車制造，再反復(fù)評估技術(shù)指標(biāo)和文化特性綜合各項指標(biāo)，選擇出外形與性能兼具的最優(yōu)方案，進(jìn)行實車線路試驗。 ”循環(huán)優(yōu)化、反復(fù)評估，就是經(jīng)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(fā)設(shè)計團(tuán)隊。

高性能

整車運(yùn)行阻力降低12%

采訪中，肖智表示，研發(fā)設(shè)計過程中，最困難的就是對美學(xué)和性能進(jìn)行平衡，“既要顏值高，又要性能好，想要做到兩者兼?zhèn)涫呛懿蝗菀椎囊患虑椤?nbsp;”據(jù)肖智介紹，“復(fù)興號”車頭在設(shè)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(shè)計；“頭型”的形狀設(shè)計成“單拱橢圓”，有利于降低阻力；鼻錐部分設(shè)計為寬扁型，增加向下的引流作用，平衡升力系數(shù)……這些設(shè)計上的創(chuàng)新，也對制造工藝提出了巨大挑戰(zhàn)。車頭6條長達(dá)11米的主棱線，84塊蒙皮、3200多條焊縫的鋪焊拼接，前后經(jīng)過36道工序的精益制造，才有造型效果的完美呈現(xiàn)。

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(yùn)行阻力降低12%，側(cè)風(fēng)升力系數(shù)降6%，氣動噪聲降低2dB（A）。當(dāng)它以時速350公里運(yùn)行時，人均百公里能耗下降17%，往返一趟京滬可節(jié)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(shù)和升力系數(shù)都實現(xiàn)了降低。

對于已有20年從業(yè)經(jīng)驗的肖智來說，看到自己參與設(shè)計的“飛龍”取得如此可喜的成績，內(nèi)心非常高興。 “‘中國外觀設(shè)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(xué)與人文，承載著中國高鐵金名片的品質(zhì)，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(chǎn)權(quán)局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織共同主辦，是我國唯一的專門對授予專利權(quán)的發(fā)明創(chuàng)造給予獎勵的政府部門獎，得到聯(lián)合國世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）的認(rèn)可，是我國專利領(lǐng)域的最高榮譽(yù)，相當(dāng)于我國專利界的“奧斯卡”。中國專利獎重在強(qiáng)化知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、保護(hù)、運(yùn)用，推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，鼓勵和表彰為技術(shù)（設(shè)計）創(chuàng)新及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的專利權(quán)人和發(fā)明人（設(shè)計人）。第二十一屆中國專利獎（外觀設(shè)計）頒獎大會共頒發(fā)了10項中國外觀設(shè)計金獎。（觀海新聞/青島早報記者 劉文超 通訊員 鄧旺強(qiáng)）

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