点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:复兴号“风火轮”研发记
首页> 地方频道> 科学 > 正文

复兴号“风火轮”研发记

来源:人民日报海外版2024-08-23 08:43

  高速列车贴地而“飞”,离不开“风火轮”——高速车轮,它直接影响高铁的安全性与舒适性,是世界公认技术要求高、生产难度大的车轮尖端产品。

  如今,中国研制的高铁车轮不仅用于国内高铁,还出口海外。

  7月24日,又传来一则令人振奋的消息:G6410次复兴号列车驶入长沙南站,稳稳停靠在站台,整车装用复兴号动车组上的国产高速车轮实现安全服役60万公里的阶段目标。

  高速车轮研发究竟难在哪儿?经历了怎样的艰辛过程?日前,记者探访掌握了一批具有自主知识产权的轮轴生产制造核心技术的中国宝武旗下马鞍山钢铁股份有限公司。

  核心技术是买不来的

  2006年,从东北大学毕业的赵海来到马钢实习。第二年,就赶上一件大事:首列时速300公里国产CRH2-300型和谐号动车组列车问世,中国自此有了自己的高铁。

  当时,中国已掌握动车组列车的总成、车体、转向架、牵引电机、牵引变压器、牵引变流器、牵引控制、列车网络控制和制动系统等关键技术及10项主要配套技术,构建起国产动车组系列产品技术平台,但仍有关键技术尚未突破。

  在中国铁路大提速背景下,2008年,由科技部、原铁道部共同组织实施并启动“十一五”国家科技支撑计划“中国高速列车关键技术研究及装备研制”重大项目,高速车轮就是其中之一。

  在1963年和1964年,马钢先后成功轧制出中国第一件轮箍和辗钢整体车轮,结束了中国只能用“洋箍”“洋轮”的历史。作为新中国最早生产火车车轮的企业,马钢肩负起高速车轮研发重任。

  对马钢来说,尽管有普通列车车轮生产基础,但生产高速车轮,一切都得从头来。

  据悉,一节高铁车厢重达五六十吨,每一对车轮需要长期承受十几吨的往复循环载荷,还要保证在复杂条件下高速安全运行,这对车轮的纯净度、韧性、硬度、精度等都有严苛的技术要求,与制造普通火车车轮难度不可同日而语。

  “高速车轮是高技术、高质量和高风险产品,也是高速列车系统中公认的‘塔尖’产品,相关国家和企业坚持‘不申报专利、不发表论文、不接受交流参观’,没有任何经验可以借鉴。”赵海已成长为马钢技术中心首席研究员,“核心技术是买不来的,创新不是一蹴而就的,我们靠自己的智慧和双手去拼出一片新天地。如今,马钢在高速车轮设计、生产制造、检测评价等方面,拥有一批自主知识产权。”

  从众多排列组合中寻找答案

  高速车轮是一种碳素微合金钢制品,无论是钢材配方还是工艺控制,参数调整牵一发而动全身。任何一点成分和温度的微小变化都会引发性能的改变,进而影响成品质量。“研发人员要从众多工艺的排列组合中找出答案。”赵海说。

  中国幅员辽阔,地域温差大,这给高速车轮研发提出了更高要求——高速列车要行驶在复杂多变的环境中,车轮材料硬度要高,寿命才能更长;同时还要保证韧性,满足不同气候环境下的行车安全。赵海说:“只能靠反复摸索,我们把市面上见到的高速车轮反复分析配方、性能,做实验、找差距,在此过程中研发团队建立起对高速车轮标准体系的认知。”

  2010年,马钢研发的D1高速车轮在时速200—250公里和谐号动车组上实现小批量装车试验,完成了64万公里运用考核,表现优异。

  研发的脚步始终没有停下。随着中国高铁再次提速,2014年,时速350公里的中国标准动车组轮轴设计研究启动,马钢重点负责车轮开发。

  经过多年历练,赵海成长为车轮研发团队骨干和青年技术带头人。在老一辈科研人员的精心指导下,赵海和团队成员起早贪黑开展上百次试验。炉台前、热处理操作室、机加工现场,到处可以看到他们忙碌的身影。

  有了D1材质车轮的基础,这次研发进程顺利很多。8个月,团队就完成了材料研发和关键制造工艺设计,开发的时速350公里D2材质车轮通过权威机构检测,综合性能优于进口ER8材质车轮。

  通过检测后,接下来要进行的是60万公里装车考核。大西线、郑徐线、哈大线……为了考察车轮的适应性,要在国内不同的线路上试验。车跑到哪儿,“赵海们”就跟到哪儿。

  60万公里的跟踪考察让他们掌握了高速车轮的关键应用数据,“赵海们”发表了多篇论文。考察结果显示,马钢高速车轮性能优异,表现稳定。

  2017年1月,马钢时速350公里高速车轮获得CRCC(中铁检验认证中心)认证,成为国内第一家具备高速车轮商业化资质的企业,中国在高速车轮产品和技术上实现了完全自主可控。

  经过论证,2021年马钢高速车轮获准在复兴号高铁上扩大运用测评。这次测评,主机厂提出了加严要求。研发人员对高速车轮全流程生产工序进行梳理,发现热处理工序是提升产品性能的瓶颈,并设计出多套热处理试验方案,组织生产试验。经性能数据对比,优选最佳工艺方案,产品达到主机厂的加严要求。

  经马钢和第三方机构检验,新工艺国产化高速车轮合格率100%!

  “车轮是高铁上安全风险最高的零部件,其跟踪验证周期漫长。”赵海说。按照国铁集团统一部署,马钢高速车轮先装配在综合检测车进行考核验证,也就是每天发出的第一辆在高铁线路上空载运行的车辆,待累积安全行驶一定公里数后,再批量整车装配载客运营车上运行。

  向轮轴领军企业迈进

  今年元旦,整列装用国产高速车轮的复兴号长编组动车组从武汉站驶向天津,马钢高速车轮就此进入中国高铁整列小批量装车应用阶段。

  期间,每次高速列车夜间入库都要对车轮全数进行状态检查,每10万公里都要对高速车轮进行超声波探伤检查和磨耗测量。

  “这是进入批量商业化运用阶段前的‘终极考验’。”宝武马钢轨交材料科技有限公司(简称马钢交材)技术中心首席工程师鲁松介绍,7月,已有整车装用复兴号动车组上的国产高速车轮实现安全服役60万公里的阶段目标。

  投入上百名研发人员、进行几十轮工业试验、实施多轮技术改造,马钢获得100多项专利,研发出具有自主知识产权的高速车轮。

  跟随鲁松的脚步,记者来到马钢科技展示厅。大小各异的轨道交通用车轮模型排成一列,灯光勾勒出复兴号的形状。低地板弹性车轮、350公里复兴号高速车轮、和谐3型动力机车轮……这里,最小车轮模型直径580毫米,最大车轮模型直径1250毫米,车轮闪着耀眼的光,似在讲述这家钢铁企业在中国车轮发展史上的光辉历程。

  “我们是制造业单项冠军示范企业,综合研发制造能力处于世界先进水平,产品实现谱系全覆盖,出口全球70多个国家和地区。”鲁松介绍。

  对马钢的科研人员来说,这些成果更像一种激励。高速车轮的研发还有很多课题,比如,国产车轮能否支撑中国高铁再提速?

  这正是赵海眼下的任务。“我们也在参与新一代时速400公里高速车轮研发工作。从时速350公里到400公里,最关键的技术不是能不能跑起来,而是能不能停得住、停得稳、停得准。”赵海说,“很幸运赶上了中国高铁发展黄金期,亲眼见证并参与国产高速车轮从无到有的进程,希望能为中国高铁发展贡献更多力量。”

  再如,“双碳”目标下,如何在车轮制造过程中持续减碳?“车轮产品生产流程很长,从铁矿石开采到炼铁、炼钢,再到车轮制造,以及后续运输等环节,都有能源消耗和碳排放,‘碳足迹’复杂。”鲁松说。

  为此,马钢协同上下游采用“链长式”低碳管理模式,从降碳设计顶层规划入手,进行产品全生命周期低碳路径管控,成功开发出低碳45吨轴重重载车轮,实现制造全流程降碳20%以上,产品获得海外客户认可。

  面对城市地铁噪声扰民难题,马钢研发出适用于地铁车辆的组合式弹性车轮,率先在合肥地铁实现载客运行,为城市轨道交通提供了绿色、低噪音的新方案。

  鲁松表示,以用户体验为关注焦点,坚持创新驱动,推动轮轴产业升级,向轮轴产业领军企业迈进,是他们接下来的目标。(记者 康朴)

[ 责编:袁晴 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席2025年上合峰会国际贵宾欢迎宴会

  • 习近平主持“上海合作组织+”会议并发表重要讲话

独家策划

推荐阅读
记者近日从国家发展改革委获悉,围绕《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》(以下简称《意见》),相关部门将制定出台一系列配套文件。具体来看,一方面将围绕《意见》提出的6大行动若干重点行业领域,分别制定“人工智能+”具体实施方案,进一步细化各行业目标任务、重点方向和工作举措。
2025-09-01 09:56
8月26日,国务院印发《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》。大力发展智能农机、农业无人机、农业机器人等智能装备,提高农业生产和加工工具的智能感知、决策、控制、作业等能力,强化农机农具平台化、智能化管理。
2025-09-01 09:55
生产车间里,抽气泵凹槽上蒸汽弥漫,极细的金属导体经过氯化液处理,三次涂漆后,再附上绝缘漆膜,最终制成直径仅0.012毫米的成品电磁线。 银西产业园甘肃康视达隐形眼镜有限公司的厂房内,智能化生产线高效运转,无人搬运车有序穿梭,整个流程高度自动化。
2025-09-01 09:53
江南大学是一所以轻工特色见长的“双一流”建设高校,发酵工程学科凭借深厚的学科积淀和前瞻性布局,成功跻身国家“A+”学科行列。学校与发酵行业龙头企业共建16个联合研究中心,聘请16名教授级高工和国家级科创人才担任工程技术导师,推动研究生深入产业一线。
2025-09-01 09:52
在山东省大学生创新大赛(2025)暨中国国际大学生创新大赛(2025)山东赛区比赛中,哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院参赛队共荣获10项金奖、1项银奖。 山东省特种焊接技术重点实验室是山东省焊接领域唯一的重点实验室,突出在特种环境、特种材料以及特种结构方面的焊接技术及装备制造研究。
2025-09-01 09:51
当前,全球科技革命与产业变革加速演进,人工智能(AI)正从“辅助工具”跃升为驱动社会变革的核心引擎。
2025-08-29 09:40
中国科幻完成了从文学、影视到互动娱乐的全产业链突破,步入业态融合与创新驱动的关键阶段。科幻阅读作为科幻产业链上游的基础产业,需率先探索高质量发展路径。
2025-08-29 09:38
作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体,地球宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。
2025-08-29 09:35
国家气候中心统计数据显示,截至8月28日,华北雨季已持续55天,较常年雨季长度(30天)明显偏长。截至8月25日,华北雨季监测区累计雨量较雨季常年值偏多131%。
2025-08-29 09:18
8月29日是七夕节,在古代神话中,牛郎和织女因为被天上的银河隔开,只有在每年农历的七月初七才能通过鹊桥相会。那么,银河到底有多宽?
2025-08-29 09:17
浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队,在百比特超导量子芯片上观测到,“预热化”机制能有效抵御热激发扰动,使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性,为保护脆弱的量子信息提供了新可能。
2025-08-28 09:47
6G时代,无论在城市楼群还是偏远山区,都需要数据的高速传输和快速接入,但基于纯电子技术的传统无线设备带宽受限、频段单一,难以动态调度频谱资源。
2025-08-28 09:47
8月26日,《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》发布。为何要出台这份文件?这份文件重点说了些什么?记者采访了国家发展改革委参与文件起草的专家。
2025-08-28 09:45
从“人工智能+”发展进展来看,朱克力认为,在政策层面,形成了举国体制,算力基础设施、数据供给、人才体系等基础支撑全面强化。
2025-08-28 09:37
工业和信息化部近日印发《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展的指导意见》。意见明确,鼓励卫星通信在工业、农业、交通、能源、城市治理等各行业各领域创新应用。
2025-08-28 09:35
8月26日,国新办举行“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会,介绍“十四五”时期能源高质量发展成就。
2025-08-27 09:36
王蜜所在团队养蜗牛的装置和她用指甲油给蜗牛壳做的标记(首次发表,非授权禁止转载)。在中科院地球环境所,针对蜗牛壳体季节尺度研究,副所长晏宏提出的理念是,用空间换时间。
2025-08-27 09:47
8月8日至12日,第十届世界机器人大会在北京举行。”  近年来,更多养老机器人在家中、社区及养老机构落地应用,从桌面式机器人、轮式底盘型机器人到人形机器人,“人机共栖”的智慧养老图景正加速照进现实。
2025-08-27 09:45
作为海洋生物医药研发的特色方向,海洋中药尚不能满足中医药产业发展需求,其开发和利用还处于起步阶段。在产业转化环节,郑明月指出,应借鉴“算法开发—标靶确证—临床转化”范式,构建海洋天然产物专属数据库和AI工具。
2025-08-27 09:45
一项近日发表于《应用生理学、营养学与代谢》的研究发现,摄入动物蛋白质食物与更高的死亡风险无关,甚至可能降低与癌症相关的死亡率。论文第一兼通讯作者、加拿大营养策略公司负责人Yanni Papanikolaou表示,“综合这类观察数据与临床研究,很明显,动物蛋白和植物蛋白均有益于健康长寿。
2025-08-27 09:43
加载更多