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為中國高鐵穿上“國產跑鞋”

2025年03月20日11:20 | 來源:人民網-科普中國
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千萬IP創科普,共筑科技強國夢。為普及科學知識,弘揚科學精神,提高全民科學文化素質,助力實現高水平科技自立自強,中國科協科普部與人民網聯合策劃推出“見証科技之路”主題報道,聚焦國家科技戰略政策、重要科技獎項、“卡脖子”關鍵核心技術等,深入基層一線開展採訪調研,推出一批生動鮮活的科普精品,大力弘揚科學家精神,為建設科技強國匯聚磅礡力量。

從時速60公裡的綠皮火車,到時速400公裡的復興號,中國鐵路的每一次提速,都承載著億萬國民的夢想,鋪就民生幸福路的同時,也見証了中國制造業的強勢崛起。

然而很多人可能不知道,在高鐵提速這場競速賽中,“中國速度”曾一度被需要進口的高速車輪所限制。歷經多年攻關,中國車輪制造人在嚴密的技術封鎖下成功突圍,實現高速車輪的自主化、國產化制造,最終讓中國高鐵穿上了自豪的“國產跑鞋”。

“去年10月17日,習近平總書記來安徽考察,在這裡察看安徽省重大科技創新成果集中展示。總書記說‘高新技術是討不來、要不來的,必須加快實現高水平科技自立自強’,這對我們來說有切身的體會。”寶武集團馬鋼軌交材料科技股份有限公司(以下簡稱“馬鋼交材”)副總經理李翔說道,“長期以來,我國高鐵使用的都是進口車輪,高鐵事業的發展隨時面臨著車輪斷供,隻有自己掌握了這個核心技術,隻有我們自己可以生產質量上完全可以媲美進口產品的高速車輪,才能保証我國高鐵事業整個產業鏈、供應鏈的安全。”

國產高速車輪。受訪方供圖

高速車輪是世界公認的技術要求高、生產難度大的尖端產品,它仿佛是行走在鋼軌上的“極限運動員”,在高速行進中,既要承受住高鐵車身的巨大重量,又要傳遞牽引力和制動力並起到導向作用,同時還要面對高速沖擊、彎道、極端環境等復雜工況條件的考驗。為了鍛造車輪在極限環境、復雜條件下安全高速運行的“超能力”,車輪的潔淨度、強度、韌性、硬度、精度等各項指標都要挑戰前所未有的新高度。

“高速車輪與普通車輪相比,應用的場景不同,速度等級也不一樣。”馬鋼交材技術中心車輪產品技術研究首席研究員劉學華告訴記者,在技術要求上,高速車輪與普通車輪對雜質元素的要求不一樣,如鋼裡面的氧含量是一個雜質元素,普通車輪通常要求百萬分之十五,高速車輪則要求百萬分之十或者百萬分之幾。劉學華補充道:“本身已經是百萬分之級別的,要把它降下來還是很困難的。”

除了要求更高的強度硬度,高速車輪還要求更高的斷裂韌性。“斷裂韌性是車輪運行過程中材料抵抗裂紋擴展能力的一個指標,這個數值越高越好,越高代表抵抗產生裂紋擴展的能力越強,即材料的抗斷裂性能越好。”劉學華介紹,在硬度均勻性方面,高速車輪也比普通車輪要求更苛刻。

作為高速列車系統中公認的“塔尖”產品,掌握高速車輪制造技術的相關國家企業,都將其列為戰略性核心技術高度保密,堅持“不申報專利、不發表論文、不接受交流參觀”的“三不”政策。2008年,馬鋼正式開啟高速車輪國產化的進程。

“我們在研發過程中拿不到國外的相關信息,國外也不允許把他們的標准、產品相關指數以及操作方法告訴我們。該怎麼辦?我們只能通過反復摸索、反復實驗,不斷分析‘配方’、性能,找出差距,通過一系列技術創新,最終達到確定的指標要求。”馬鋼交材科技創新部部長助理、技術中心主任助理鄒強告訴記者。

科技工作者們在進行高速車輪相關實驗。受訪方供圖

2010年,馬鋼研發的高速車輪在時速200—250公裡和諧號動車組上實現小批量裝車運用考核﹔2017年,馬鋼時速350公裡高速車輪獲得CRCC(中鐵檢驗認証中心)認証,中國在高速車輪產品和技術上實現了自主可控﹔2023年,馬鋼時速400公裡高速車輪在福廈線CR450動車組試驗中跑出了中國車輪產品時速453公裡的最高速度,為保障“雙鏈”安全提供了堅實支撐﹔2024年,整列裝用馬鋼時速350公裡高速車輪的“復興號”動車組最長載客安全運行裡程超過100萬公裡,通過專家組評審,具備批量裝車應用條件﹔2024年年底,全球最快的高鐵列車CR450動車組樣車發布,馬鋼高速車輪作為其關鍵零部件閃亮登場……“這些技術成果,可以說是我們對總書記倡導的科技創新的一個很好的回答。”李翔說道。

小小的車輪,承載著國民經濟大動脈。面對國產高速車輪從無到有的挑戰,中國車輪制造人實現了大量關鍵技術突破與創新,給出了從無到有、從有到優的“硬核答卷”。

審核專家:

劉學華 馬鋼交材技術中心車輪產品技術研究首席研究員

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(責編:張恬恬、楊鴻光)

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