通訊員 束婧雅 趙云 科技日報記者 過國忠
自1月21日起，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。
“量身定制”的冬奧列車，可讓列車不懼風沙嚴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度系統、北斗導航、自動駕駛等世界領先技術，車內有冷色系氛圍照明燈、雪花形狀內飾、雪具存放處等獨具匠心的設計，滿是冬奧氛圍。
“作為軌道交通新材料、新工藝、新產品研發機構，我們所為冬奧列車提供了齒輪傳動系統、踏面清掃裝置等關鍵零部件，助力列車安全可靠運行。”1月31日中車戚墅堰所副總經理、總工程師靳國忠在接受科技日報記者采訪說。
頗具挑戰的是，京張線路高寒、大風沙的惡劣環境以及列車的高速運行對零部件的材料和動力要求極高，如何保障整車系統的可靠性、安全性、舒適性是一大難題。
“高寒、風沙等客觀環境條件需要我們對產品設計和所用材料進行升級。”靳國忠說，齒輪傳動系統是高鐵能量轉換與傳遞的核心部件，相當于汽車的變速箱，是讓列車“跑起來”的關鍵。
“在冬奧列車齒輪傳動系統的設計上，我們不斷改進方案。采用先進溫控技術，保障產品最高可耐80°C環境溫差，可實現復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設計人員栗華說。
栗華介紹，在齒輪傳動系統結構方面，團隊進一步優化了迷宮式密封設計，既可以保證齒輪箱內潤滑油不泄露，還能防止外界的風沙、雨水等進入齒輪箱內部，保證高速運行下的安全性和可靠性。
針對京張高鐵嚴苛的可靠性要求，該所設計團隊還通過加裝狀態監測傳感器，實現對列車的智能化狀態控制和故障監測預測，一旦傳感器監測到異常溫升和振動，就會迅速報警。
“‘自我檢查’‘疾病預警’的設計，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。
相關專家還介紹，冬奧列車的齒輪箱體誕生于企業的鋁合金金屬型低壓鑄造生產線。該生產線具有自動化、信息化、綠色化的特點，填補了齒輪箱體低壓鑄造技術的空白。
如果說齒輪傳動系統是高鐵飛馳必不可少的重要關節，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”。當高鐵列車這一龐然大物“貼地飛行”時，車輪與鐵軌持續“親密接觸”，并產生磨損。
如果不及時對車輪磨損的“肌膚”進行“美容修復”，就有可能會造成車輛運行振動噪聲增大、平穩性降低、車輪檢修維護成本上升等問題。這也是目前多數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、穩定輪軌粘著系數，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計師吳波介紹，針對京鐵高鐵線路上高速、高寒和大風沙的工作環境，設計團隊對傳統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，設計了耐低溫材質零件、耐高寒風沙型研磨子。”吳波說。
值得一提的是，低溫，會導致傳統踏面清掃裝置性能的下降。對此，該所研發團隊開展了耐低溫材料的選型設計，聯合專業廠商開展耐低溫材料的研發及運用，并通過仿真、試驗等手段加以嚴格驗證。
“在開展研磨子低溫粘結強度實驗時，因為四處調研沒有找到可用的試驗設備，我們就自行設計、搭建試驗臺，最終完成了研磨子在零下50°C超低溫環境下的粘結強度驗證。”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展。談及未來發展，靳國忠表示，“今后，軌道交通關鍵零部件會持續迭代升級，朝著更高速度等級，更加綠色智能的方向去發展。”
（中車戚墅堰所供圖）
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