记者探访“复兴号”基地 揭秘高铁如何快又稳

如今，由中车青岛四方机车车辆股份有限公司研制的“复兴号”动车组，正在京沪高铁线上运营。一个400多吨的庞然大物，为什么能够以350公里的时速，异常平稳地飞驰在两条巴掌宽的钢轨上？这要归功于高速动车组九大关键技术之一的转向架。

该公司的“时速250公里动车组高速转向架及应用”获得国家科技进步一等奖，搭载该高速转向架的CRH380A高速列车获得国家科技进步特等奖。

△工人正在检测“复兴号”CR400AF动车组转向架的轮对。（图片由中车四方股份公司提供）

日前，记者走近世界商业运营速度最高的高速动车组——“复兴号”CR400AF动车组，近距离感受世界上最先进的高速列车转向架制造技术。

转向架是高铁走行核心装置，被形象称为高速列车的“腿”，主要作用是承载车体重量，保证列车安全运行和乘坐舒适性。中车青岛四方股份公司自主研制的高速列车转向架在国内市场占有率达到40%以上。

在中车青岛四方股份公司转向架开发部副部长张振先带领下，记者来到转向架车间。只见生产线上机器轰鸣，切削液喷涌。“这是在加工转向架的构架。”再往里走，是一排排组装成型的转向架。由该公司研发生产的“复兴号”CR400AF动车组转向架，外形如同金属制的四轮小车，每个转向架都配有一个构架、两组轮对、悬挂装置、牵引装置和制动装置等组件。在转向架顶部，有两个锅盖一样的装置，下方连着类似汽车轮胎的空气弹簧，这就是用于减振降噪的悬挂装置。“高速列车转向架设置两级悬挂装置，自下而上，逐级隔离来自轮轨的振动。”

据了解，从研发到制造完成，CR400AF动车组转向架经过了28项仿真试验、16项试制试验和56项研究性试验。设计团队要对悬挂系统涉及的20多项参数进行复杂组合匹配，建立计算机仿真动力学模型，模拟列车在0-350km/h不同速度级运行，并采用实际测试的各种轨道谱进行激扰，分析转向架运行安全性能、减振效果及列车平稳性能指标。在几十种参数组合方案中进行优选，并对优选方案采用取滚振试验对比，确定最终的悬挂参数。

2015年，在西南交大的高速滚振试验台上，CR400AF动车组转向架进行了失稳临界速度测试。以10km/h为单位，测试速度不断向上叠加，转向架下的滚动轮转得越来越快。“眼看下面的铁轨在轰响中振动，但车体却始终纹丝不动，这是让我们研发团队最骄傲的时刻。”他说。

最终，“复兴号”CR400AF型动车组转向架的最高失稳临界速度达到了试验台的测试能力极限600km/h。

此后，转向架又经受住了严格的线路试验，其中，在郑徐高铁的列车交汇动力学试验中，创下了单车时速420公里交汇运行的世界纪录。

“根据乘客舒适性体验试验，我国制定了列车客室平稳性指标评价标准，小于2.5即为优级，我国高速动车组均要求达到优级，而时速350公里中国标准动车组线路试验平稳性指标在2以下，乘坐起来非常舒适。这其中，高质量的转向架起到关键作用。”

高承载能力＋高度轻量化：完美融于一身

对转向架而言，既要保证足够大的结构强度，又要力求实现车体轻量化目标。而高承载能力和高度轻量化，恰恰又是一对永恒的矛盾体，对此，中车青岛四方股份公司是如何解决的呢？

记者了解到，在结构强度上，“复兴号”CR400AF动车组转向架承载能力设定了17吨轴重的目标（即一个转向架可承载近34吨），设计过程中，对每个承载部件进行反复仿真分析及结构优化，对车轮、车轴、构架等部件进行了1000万次循环加载疲劳试验，保证在全寿命周期内的结构强度安全。

另一方面，在转向架制造过程中，采用各种办法减轻重量。据张振先介绍，转向架的构架采用了薄壁箱型结构焊接，最薄钢板仅6毫米。“为实现轻量化重量控制，设计师进行了精细的重量规划，可以说细到一颗螺栓的重量，并在整个设计过程中严格执行。”

有一次，在对100公斤轴箱体的研制中，轴箱体重量超出计划重量2.5公斤，怎么办？

对此，技术人员不厌其烦，对设计方案进行了四次“优化-仿真计算-再优化”，并对试制完毕的每一个部件及整个转向架进行了称重控制，最终让轴箱体成功“瘦身”，完美达到了设计之初的重量要求，使CR400AF型动车组转向架在既定的承载能力目标和各速度等级下，整体重量水平达到了世界先列水平，将高承载能力与高度轻量化完美地融于一身。

高超工艺：让整件产品浑然一体

当你细细观察CR400AF型动车组转向架成品时，会惊叹于工艺水平之精湛：很多地方完全看不出焊接痕迹，整件产品浑然一体。

张振先告诉记者，技术的创新，工艺的改进，如同高铁研发生产的“两只手”，密切配合，匠心打磨，共同造就了追求极致的中国高铁转向架。

“在构架结构、焊接结构等部件的制造上，需要进行极其严格的细节控制，每一条焊缝都有详细的技术要求，关键焊缝要进行细致的打磨处理。”按照转向架工程师的说法，这叫“修形”，将转向架打磨出完美的形状，使结构受力均匀合理，通过极其苛刻的细节设计和制造，充分保证结构的承载安全。

转向架的定位臂，是精度要求极高、需要手工研磨的部件。如果把转向架称为列车的“腿”，定位臂就相当于“脚踝”，是转向架的核心部位。

“定位臂作为转向架上构架与车轮的接触部位，通过定位节点，和轮对连为一体。在高速运行状态下，定位臂的接触面要承受重达30吨的冲击力。为了保证安全可靠，要确保定位臂和轮对节点有75%以上的贴合率，必须由工人手工研磨。”张振先说。

经过机器粗加工后，留给手工研磨的空间只有0.05毫米左右，相当于一根细头发丝的大小。磨少了，贴合率达不到要求，磨多了，动辄十几万元的部件可能报废。而就是在如此严苛的工艺标准要求下，使转向架车间里涌现出宁允展这样的“大国工匠”，成功破解了长期制约转向架批量制造的瓶颈难题，保证了高速列车转向架的高质量、高产量。

目前，搭载该转向架产品的高铁机车累积运营里程已超过4.4亿公里，并于2010年创造了486.1公里/小时的世界铁路运营试验最高速记录。同时，该公司还积极进行海外专利布局，为我国高铁“走出去”战略提供有力专利支撑。

（青岛日报/青岛观/青报网记者 张淼淼）

[责任编辑：杨凡、彭芳]

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