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为中国高铁穿上“国产跑鞋”

2025年03月20日11:20 | 来源:人民网-科普中国
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千万IP创科普,共筑科技强国梦。为普及科学知识,弘扬科学精神,提高全民科学文化素质,助力实现高水平科技自立自强,中国科协科普部与人民网联合策划推出“见证科技之路”主题报道,聚焦国家科技战略政策、重要科技奖项、“卡脖子”关键核心技术等,深入基层一线开展采访调研,推出一批生动鲜活的科普精品,大力弘扬科学家精神,为建设科技强国汇聚磅礴力量。

从时速60公里的绿皮火车,到时速400公里的复兴号,中国铁路的每一次提速,都承载着亿万国民的梦想,铺就民生幸福路的同时,也见证了中国制造业的强势崛起。

然而很多人可能不知道,在高铁提速这场竞速赛中,“中国速度”曾一度被需要进口的高速车轮所限制。历经多年攻关,中国车轮制造人在严密的技术封锁下成功突围,实现高速车轮的自主化、国产化制造,最终让中国高铁穿上了自豪的“国产跑鞋”。

“去年10月17日,习近平总书记来安徽考察,在这里察看安徽省重大科技创新成果集中展示。总书记说‘高新技术是讨不来、要不来的,必须加快实现高水平科技自立自强’,这对我们来说有切身的体会。”宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司(以下简称“马钢交材”)副总经理李翔说道,“长期以来,我国高铁使用的都是进口车轮,高铁事业的发展随时面临着车轮断供,只有自己掌握了这个核心技术,只有我们自己可以生产质量上完全可以媲美进口产品的高速车轮,才能保证我国高铁事业整个产业链、供应链的安全。”

国产高速车轮。受访方供图

高速车轮是世界公认的技术要求高、生产难度大的尖端产品,它仿佛是行走在钢轨上的“极限运动员”,在高速行进中,既要承受住高铁车身的巨大重量,又要传递牵引力和制动力并起到导向作用,同时还要面对高速冲击、弯道、极端环境等复杂工况条件的考验。为了锻造车轮在极限环境、复杂条件下安全高速运行的“超能力”,车轮的洁净度、强度、韧性、硬度、精度等各项指标都要挑战前所未有的新高度。

“高速车轮与普通车轮相比,应用的场景不同,速度等级也不一样。”马钢交材技术中心车轮产品技术研究首席研究员刘学华告诉记者,在技术要求上,高速车轮与普通车轮对杂质元素的要求不一样,如钢里面的氧含量是一个杂质元素,普通车轮通常要求百万分之十五,高速车轮则要求百万分之十或者百万分之几。刘学华补充道:“本身已经是百万分之级别的,要把它降下来还是很困难的。”

除了要求更高的强度硬度,高速车轮还要求更高的断裂韧性。“断裂韧性是车轮运行过程中材料抵抗裂纹扩展能力的一个指标,这个数值越高越好,越高代表抵抗产生裂纹扩展的能力越强,即材料的抗断裂性能越好。”刘学华介绍,在硬度均匀性方面,高速车轮也比普通车轮要求更苛刻。

作为高速列车系统中公认的“塔尖”产品,掌握高速车轮制造技术的相关国家企业,都将其列为战略性核心技术高度保密,坚持“不申报专利、不发表论文、不接受交流参观”的“三不”政策。2008年,马钢正式开启高速车轮国产化的进程。

“我们在研发过程中拿不到国外的相关信息,国外也不允许把他们的标准、产品相关指数以及操作方法告诉我们。该怎么办?我们只能通过反复摸索、反复实验,不断分析‘配方’、性能,找出差距,通过一系列技术创新,最终达到确定的指标要求。”马钢交材科技创新部部长助理、技术中心主任助理邹强告诉记者。

科技工作者们在进行高速车轮相关实验。受访方供图

2010年,马钢研发的高速车轮在时速200—250公里和谐号动车组上实现小批量装车运用考核;2017年,马钢时速350公里高速车轮获得CRCC(中铁检验认证中心)认证,中国在高速车轮产品和技术上实现了自主可控;2023年,马钢时速400公里高速车轮在福厦线CR450动车组试验中跑出了中国车轮产品时速453公里的最高速度,为保障“双链”安全提供了坚实支撑;2024年,整列装用马钢时速350公里高速车轮的“复兴号”动车组最长载客安全运行里程超过100万公里,通过专家组评审,具备批量装车应用条件;2024年年底,全球最快的高铁列车CR450动车组样车发布,马钢高速车轮作为其关键零部件闪亮登场……“这些技术成果,可以说是我们对总书记倡导的科技创新的一个很好的回答。”李翔说道。

小小的车轮,承载着国民经济大动脉。面对国产高速车轮从无到有的挑战,中国车轮制造人实现了大量关键技术突破与创新,给出了从无到有、从有到优的“硬核答卷”。

审核专家:

刘学华 马钢交材技术中心车轮产品技术研究首席研究员

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(责编:张恬恬、杨鸿光)

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