近期，在京張高鐵線上，由中國中車集團最新研制的京張高鐵冬奧列車，正式開啟賽時運輸服務(wù)。“量身定制”的冬奧列車，可讓列車不懼風(fēng)沙嚴(yán)寒貼地飛馳在中國首條建成投用的智能高鐵——京張高鐵線上。
記者了解到，冬奧列車采用了智能化運行調(diào)度系統(tǒng)、北斗導(dǎo)航、自動駕駛等世界領(lǐng)先技術(shù)，車內(nèi)有冷色系氛圍照明燈、雪花形狀內(nèi)飾、雪具存放處等獨具匠心的設(shè)計，滿是冬奧氛圍。
“作為軌道交通新材料、新工藝、新產(chǎn)品研發(fā)機構(gòu)，我們所為冬奧列車提供了齒輪傳動系統(tǒng)、踏面清掃裝置等關(guān)鍵零部件，助力列車安全可靠運行。”中車戚墅堰所副總經(jīng)理、總工程師靳國忠在接受科技日報記者采訪時說。
頗具挑戰(zhàn)的是，京張線路高寒、大風(fēng)沙的惡劣環(huán)境以及列車的高速運行對零部件的材料和動力要求極高，如何保障整車系統(tǒng)的可靠性、安全性、舒適性是一大難題。
“高寒、風(fēng)沙等客觀環(huán)境條件需要我們對產(chǎn)品設(shè)計和所用材料進行升級。”靳國忠說，齒輪傳動系統(tǒng)是高鐵能量轉(zhuǎn)換與傳遞的核心部件，相當(dāng)于汽車的變速箱，是讓列車“跑起來”的關(guān)鍵。“在冬奧列車齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計上，我們不斷改進方案。采用先進溫控技術(shù)，保障產(chǎn)品最高可耐80℃環(huán)境溫差，可實現(xiàn)復(fù)雜線路條件下的全天候高速運行。”中車戚墅堰所齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計人員栗華說。
栗華介紹，在齒輪傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，團隊進一步優(yōu)化了迷宮式密封設(shè)計，既可以保證齒輪箱內(nèi)潤滑油不泄漏，還能防止外界的風(fēng)沙、雨水等進入齒輪箱內(nèi)部，保證高速運行下的安全性和可靠性。
針對京張高鐵嚴(yán)苛的可靠性要求，該所設(shè)計團隊還通過加裝狀態(tài)監(jiān)測傳感器，實現(xiàn)對列車的智能化狀態(tài)控制和故障監(jiān)測預(yù)測，一旦傳感器監(jiān)測到異常溫升和振動，就會迅速報警。
“‘自我檢查’‘疾病預(yù)警’的設(shè)計，能有效保障列車和乘客的安全。在齒輪箱箱體的鑄造過程中，我們也貫徹了低碳、綠色、智能的理念。”栗華說。相關(guān)專家還介紹，冬奧列車的齒輪箱體誕生于企業(yè)的鋁合金金屬型低壓鑄造生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線具有自動化、信息化、綠色化的特點，填補了齒輪箱體低壓鑄造技術(shù)的空白。
當(dāng)高鐵列車這一龐然大物“貼地飛行”時，車輪與鐵軌持續(xù)“親密接觸”，并產(chǎn)生磨損。如果不及時對車輪磨損的“肌膚”進行“美容修復(fù)”，就有可能會造成車輛運行振動噪聲增大、平穩(wěn)性降低、車輪檢修維護成本上升等問題。這也是目前多數(shù)高鐵列車都安裝有踏面清掃裝置的原因。
中車戚墅堰所研制的踏面清掃裝置可有效抑制車輪多邊形磨損、穩(wěn)定輪軌黏著系數(shù)，降低輪軌振動噪音，保證列車運行安全。
中車戚墅堰所踏面清掃裝置設(shè)計師吳波介紹，針對高鐵線路上高速、高寒和大風(fēng)沙的工作環(huán)境，設(shè)計團隊對傳統(tǒng)踏面清掃裝置進行了改良。“我們采用緊湊化、輕量化、模塊化的理念，設(shè)計了耐低溫材質(zhì)零件、耐高寒風(fēng)沙型研磨子。”吳波說。
值得一提的是，低溫，會導(dǎo)致傳統(tǒng)踏面清掃裝置性能的下降。對此，該所研發(fā)團隊開展了耐低溫材料的選型設(shè)計，聯(lián)合專業(yè)廠商開展耐低溫材料的研發(fā)及運用，并通過仿真、試驗等手段加以嚴(yán)格驗證。“在開展研磨子低溫強度實驗時，因為四處調(diào)研沒有找到可用的試驗設(shè)備，我們就自行設(shè)計、搭建試驗臺，最終完成了研磨子在零下50℃超低溫環(huán)境下的強度驗證。”吳波說。(束婧雅 趙云 過國忠)
