自1月21日起，在京張高鐵線上，由中國中車集團(tuán)最新研制的京張高鐵冬奧列車，正式開啟賽時(shí)運(yùn)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(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)、北斗導(dǎo)航、自動(dòng)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(dú)具匠心的設(shè)計(jì)，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(jī)構(gòu)，我們所為冬奧列車提供了齒輪傳動(dòng)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(yùn)行。”1月31日中車戚墅堰所副總經(jīng)理、總工程師靳國忠在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪說。

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(yùn)行對(duì)零部件的材料和動(dòng)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(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和所用材料進(jìn)行升級(jí)。”靳國忠說，齒輪傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，我們不斷改進(jìn)方案。采用先進(jìn)溫控技術(shù)，保障產(chǎn)品最高可耐80°C環(huán)境溫差，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜線路條件下的全天候高速運(yùn)行。”中車戚墅堰所齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員栗華說。

栗華介紹，在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了迷宮式密封設(shè)計(jì)，既可以保證齒輪箱內(nèi)潤滑油不泄露，還能防止外界的風(fēng)沙、雨水等進(jìn)入齒輪箱內(nèi)部，保證高速運(yùn)行下的安全性和可靠性。

針對(duì)京張高鐵嚴(yán)苛的可靠性要求，該所設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還通過加裝狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的智能化狀態(tài)控制和故障監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)，一旦傳感器監(jiān)測(cè)到異常溫升和振動(dòng)，就會(huì)迅速報(bào)警。

“‘自我檢查’‘疾病預(yù)警’的設(shè)計(jì)，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(dòng)化、信息化、綠色化的特點(diǎn)，填補(bǔ)了齒輪箱體低壓鑄造技術(shù)的空白。

如果說齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是高鐵飛馳必不可少的重要關(guān)節(jié)，那么踏面清掃裝置就是能提升旅客乘坐舒適度的“車輪美容師”。當(dāng)高鐵列車這一龐然大物“貼地飛行”時(shí)，車輪與鐵軌持續(xù)“親密接觸”，并產(chǎn)生磨損。

如果不及時(shí)對(duì)車輪磨損的“肌膚”進(jìn)行“美容修復(fù)”，就有可能會(huì)造成車輛運(yùn)行振動(dòng)噪聲增大、平穩(wěn)性降低、車輪檢修維護(hù)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)定輪軌粘著系數(shù)，降低輪軌振動(dòng)噪音，保證列車運(yùn)行安全。

中車戚墅堰所踏面清掃裝置設(shè)計(jì)師吳波介紹，針對(duì)京鐵高鐵線路上高速、高寒和大風(fēng)沙的工作環(huán)境，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)傳統(tǒng)踏面清掃裝置進(jìn)行了改良。

“我們采用緊湊化、輕量化、模塊化的理念，設(shè)計(jì)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(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)踏面清掃裝置性能的下降。對(duì)此，該所研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了耐低溫材料的選型設(shè)計(jì)，聯(lián)合專業(yè)廠商開展耐低溫材料的研發(fā)及運(yùn)用，并通過仿真、試驗(yàn)等手段加以嚴(yán)格驗(yàn)證。

“在開展研磨子低溫粘結(jié)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)樗奶幷{(diào)研沒有找到可用的試驗(yàn)設(shè)備，我們就自行設(shè)計(jì)、搭建試驗(yàn)臺(tái)，最終完成了研磨子在零下50°C超低溫環(huán)境下的粘結(jié)強(qiáng)度驗(yàn)證。”吳波說。

110年來，從京張鐵路到京張高鐵，一字之差的背后是中國軌道交通飛躍式的發(fā)展。談及未來發(fā)展，靳國忠表示，“今后，軌道交通關(guān)鍵零部件會(huì)持續(xù)迭代升級(jí)，朝著更高速度等級(jí)，更加綠色智能的方向去發(fā)展。”

(束婧雅 趙云 過國忠)