2021年1月22日,北京至哈爾濱的京哈高鐵,正式全線開通運行。京哈高鐵是國家《中長期鐵路網規劃》中“八縱八橫”高速鐵路主要通道之一,也是北京連接環渤海和東北工業基地兩個經濟區域的重要軌道交通設施,是2022年北京冬奧會重要交通保障設施。而且還是世界上第一條,在高寒地區建設的最高時速可以達到350公里的高速鐵路。
車外零下40攝氏度,車內零上20攝氏度,“極寒列車”不懼温差
京哈高鐵的起點朝陽站位於北京市區,整個車站的設計創意別具一格。在注重現代感的同時,也傳遞着中國傳統文化的底藴。
不光如此,這個寸土寸金的所在地還別出心裁地建設了“雨棚停車場”,二層廣場不僅是二樓的室外停車場,還可以作為一樓的站台雨棚。這是我國首次,在火車站的設計建造中,將站台雨棚屋面應用為了室外停車場。
新的高鐵線路、別具匠心的車站,吸引着每一位即將踏上旅程的人們。但大家最好奇、最關心的,還是能在零下40攝氏度低温下行駛的新型高寒動車。這趟車,也被稱為“極寒列車”。
原先,在我國的動車家族中,普通動車組列車,只能適應零下25攝氏度到零上40攝氏度之間的環境,最快時速為200公里。而高寒列車,在零下40攝氏度的極寒天氣下,依然能以時速350公里的速度安全平穩運行。
高寒動車之所以能在天寒地凍的極寒地區疾馳,同時穩穩當當地停靠在每一個站點,一個最重要的本領,就是需要制動閘在嚴寒環境下可以隨時進行準確制動。
在高速行駛中,動車的制動閘片和制動盤之間的積雪,會因為摩擦產生熱量融化成水。等制動閘緩解鬆開後,又遇冷很容易凍結成冰。特別是動車停靠、檢修維護的時候,制動閘很容易在低温下被凍住,那怎麼解決這個難題呢?
中車四方股份有限公司技術中心動車組總評主任設計師 賈向傑
具備自動防凍結功能的制動閘,通俗地説,就是一直讓制動閘始終處於工作狀態,防止低温下被凍結。“極寒列車”每節車廂的制動閘,每55秒就會抱閘一次,抱閘5秒後再緩解鬆開。制動閘每節車廂一分鐘一個來回,一個編組8節車廂,每8分鐘完成一個循環。
低温環境,不僅需要改進提升動車的制動閘性能,對動車供水排水系統的防凍性能也提出了更高要求。為了能抗零下40攝氏度的低温,防止結冰,避免管路及水箱箱體凍裂,動車車廂底部的水箱、污物箱、水管路都穿上一層特殊的“棉衣”。外温40攝氏度的時候,保温材料能把温度控制在30攝氏度左右。
不僅如此,車箱的管路還纏繞着電伴熱線。如此保温之下,水箱裏放出來的熱水能達到30攝氏度以上,車廂裏也保持着20攝氏度上下的適宜温度。
這個温度和車外零下三四十攝氏度的低温相差五六十攝氏度。温差如此之大,會帶來一個新的問題:車廂連接部位的配電櫃,在冷熱空氣交替作用下,很容易凝結為露珠,形成冷凝水往下滴落,造成裏面的電氣設備、電線管路等短路,甚至有引發火災的安全隱患。
為了解決配電櫃的“結露”現象,確保電氣設備運行安全,設計人員為設備噴塗了0.2毫米厚度的微米級防結露塗料。這種塗料,遇水會進行吸收,不會有水珠流淌下來。
空氣開關,也叫空氣斷路器,只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開,主要起控制和保護功能。但空氣開關在低温環境下,容易出現“拉弧現象”,就像藕斷絲連一樣,電路斷開的速度會慢下來,會造成用電設備的損壞。為此,設計生產單位又研製出了一種新型低温控制開關。
大數據檢修、超聲波探傷…高寒列車數字化管理
高寒動車一系列的抗凍設施,還包括一些外界很少關注的零部件。像動車車廂底部一些特殊的高強度連接螺栓,是把車上和車下設備兩部分連接到一塊的吊掛緊固件。這種高強度連接螺栓不容易變脆斷裂,使高寒動車擁有了一個個“抗凍的關節”。
這種抗凍理念,還運用到高寒動車的車頭和車廂下面兩側部位。像車頭前面狹縫部位加裝的密封橡膠條,和車廂兩側底部的密封橡膠圈,這些容易被寒風吹冰凍的部位,安裝使用的都是低温下不容易變硬變脆的特殊橡膠材料。
靠這麼多抗凍設備、耐低温零部件打造出來的高寒動車,日常檢測維護,主要靠大數據分析來發現列車的故障和安全隱患。這種大數據分析,還可運用到對高寒動車的中長期檢測維護的預判。
除了利用電腦軟件、大數據分析檢測外,為了確保安全,他們還使用超聲波設備對動車車輪進行探傷檢測。
一個個關鍵設備的量身定製、一件件耐低温的零部件改進升級,抗凍“神器”全方位護衞着高寒動車的安全平穩、高效運行。1月28日,京哈高鐵上的高寒列車,迎來了它的第一個春運。這輛耐風雪、戰嚴寒的動車組,載着在外奔波一年的人們,駛向了遠方的家鄉,駛向了即將到來的春天。
半小時觀察:擦亮“中國名片” 續寫華彩篇章
這個冬天,就在全國多地輪番經歷寒潮天氣之際,“最抗凍”的高寒版復興號列車在京哈高鐵線路上閃亮登場。從無到有,從引進、消化、吸收再創新到自主創新,中國動車家族正在不斷髮展壯大。
京哈高鐵全線貫通,不僅為東北地區打開一條新的進出關通道,也為京津冀高鐵版圖增添了新動力,同時,它的開通對助力京津冀協同發展、振興東北老工業基地起着舉足輕重的作用。
我們希望在未來,高鐵這個靚麗的“中國名片”將越發閃亮,在祖國遼闊的版圖上,不斷書寫下新的華彩篇章。