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编者按: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。
在现代(dài)交(jiāo)通(tōng)的(de)宏(hóng)伟(wěi)图(tú)谱(pǔ)中(zhōng),高(gāo)铁(tiě)、地(de)铁(tiě)、轻(qīng)轨(guǐ)……如(rú)同(tóng)一(yī)条(tiáo)条(tiáo)巨(jù)龙(lóng),高(gāo)效(xiào)地(de)穿(chuān)梭(suō)于(yú)城(chéng)市(shì)与(yǔ)乡(xiāng)村(cūn)之(zhī)间(jiān),编(biān)织(zhī)着(zhe)区(qū)域互(hù)联(lián)互(hù)通(tōng)的(de)梦(mèng)想(xiǎng)。这(zhè)些“钢铁巨龙”之所以能够疾驰如风,离不开一组组精密、复杂的零部件,更离不开先进的轨道交通设备技术。
这些零部件具体蕴含着怎样的奥秘,才能够支撑起如此庞然大物的运行?又是什么样的技术,让它们能够经受住千次万次的重压与冲击?近日,记者走进三晋大地,探寻这些零部件背后的硬核科技,如何托起大国交通的发展。

地(de)铁(tiě)车(chē)轮(lún)。受(shòu)访(fǎng)方(fāng)供(gōng)图(tú)
轰(hōng)隆(lóng)轰(hōng)隆(lóng),地(de)铁(tiě)列(liè)车(chē)在(zài)轨(guǐ)道(dào)上(shàng)往(wǎng)来(lái)穿(chuān)梭(suō)。车(chē)轮(lún)滚(gǔn)滚(gǔn),如(rú)同(tóng)巨(jù)龙(lóng)的(de)心(xīn)跳(tiào),虽不显山露水,却实实在在地成为列车结构的核心、关键部件,每一次转动都承载着安全与稳定的重任。然而,要确保这些关键组件能够长期稳定运行,并非易事。
“地铁在运行过程中,因为启停频繁,车轮有的地方磨得快,有的地方磨得慢,容易导致整个轮廓相对变差,这是长期困扰整个行业的难题。”太原重工轨道交通设备有限公司(以下简称“太重轨道公司”)技术中心主任魏华成告诉记者,这要求地铁车轮要有较高的耐磨性和抗失圆性。
所谓抗失圆性,即车轮在长期运行中抵抗磨损变形、保持原始轮廓的能力。太重轨道公司材料研究专办温麒补充道:“抗失圆性不足(zú),车(chē)轮(lún)圆(yuán)周(zhōu)会(huì)出(chū)现(xiàn)局(jú)部(bù)扁(biǎn)平(píng)化(huà),整(zhěng)体(tǐ)圆(yuán)周(zhōu)向(xiàng)多(duō)边(biān)形(xíng)发(fā)展(zhǎn),导(dǎo)致(zhì)地(de)铁(tiě)列(liè)车(chē)振(zhèn)动(dòng)和(hé)噪(zào)声(shēng)加(jiā)剧(jù),甚(shén)至(zhì)威(wēi)胁(xié)行(xíng)车(chē)安全。”
为有效解决这一问题(tí),研(yán)发(fā)团(tuán)队(duì)采取(qǔ)了(le)一(yī)系(xì)列(liè)针(zhēn)对(duì)性(xìng)措(cuò)施(shī),他(tā)们(men)用(yòng)材(cái)料(liào)、工(gōng)艺(yì)、技(jì)术(shù)和(hé)对(duì)卓(zhuō)越(yuè)的(de)极(jí)致(zhì)追(zhuī)求(qiú),赋(fù)予(yǔ)了(le)钢(gāng)铁(tiě)之(zhī)躯(qū)的(de)非(fēi)凡(fán)韧(rèn)性(xìng)。
“首(shǒu)先(xiān)我(wǒ)们从材料设计入手,开发定制了地铁车轮专用的高强韧车轮钢,通过精准控制化学成分来提升车轮综合性能。另外我们通过优化热处理工艺,在提高车轮硬度的同时,使材料韧性也提升了20%以上,兼顾了车轮的耐磨性和抗裂损能力。”温麒说道。
当地铁列车高速运转切割着四季寒暑,抗失圆性不仅是车轮对抗时间与压力的博弈,更是一场关乎技术与艺术的融合。
针对我国不同的地形和气候环境,研发团队对地铁车轮也有着相应的技术考量。温麒告诉记者,“比(bǐ)如(rú)在(zài)山(shān)地(de)比(bǐ)较(jiào)多(duō)的(de)城(chéng)市(shì),要(yào)重(zhòng)点(diǎn)考(kǎo)虑(lǜ)车(chē)轮(lún)抗(kàng)损(sǔn)伤(shāng)的(de)能(néng)力(lì)。在(zài)北(běi)方(fāng)比(bǐ)如哈尔滨、沈阳等城市,要考虑车轮的低温性能,在实验阶段会增加低温冲击测试。”
从实验室到应用场,这些车轮穿越的不仅是地理的经纬,更是在材料科学的未知领域里开拓前行。
而从实验室的理论探索到实际应用的落地生根,需要跨越一道重要的门槛——生产车间。在太重轨道公司的智能工厂,奇迹每52秒就发生一次,只需轻点鼠标,一个全新的车轮便诞生于数智化生产线中。
太重轨道公司热处理工魏巍向记者介绍,车轮生产过(guò)程(chéng)的(de)全自(zì)动(dòng)化(huà),让(ràng)每(měi)一(yī)块(kuài)钢(gāng)坯(pī)从(cóng)运(yùn)送(sòng)、加(jiā)热(rè)到(dào)轧(yà)制(zhì)、成(chéng)型(xíng)完(wán)全不(bù)需(xū)要(yào)人(rén)工(gōng)干(gàn)预(yù)。
智(zhì)能(néng)化(huà)与(yǔ)数(shù)字(zì)化(huà)的(de)深(shēn)度(dù)融(róng)合(hé),不(bù)仅大幅提升了生产效率(lǜ),让(ràng)一线工人(rén)从(cóng)“具(jù)体(tǐ)执(zhí)行者”转型为“流(liú)程(chéng)管理者”,更在质量管控、废品率降低及成本控制之间实现了多方平衡。
在太重轨道车轮生产线,记者注意到,锻轧关键设备核心传动部件上外挂着“小黑盒子(zi)”。太(tài)重(zhòng)轨(guǐ)道(dào)公(gōng)司(sī)车(chē)轮(lún)工(gōng)艺(yì)主管(guǎn)张(zhāng)晓(xiǎo)峰(fēng)向(xiàng)记(jì)者(zhě)介(jiè)绍(shào),这(zhè)些(xiē)“小(xiǎo)黑(hēi)盒(hé)子(zi)”其(qí)实(shí)是(shì)温(wēn)振(zhèn)传(chuán)感(gǎn)器(qì),主要(yào)功(gōng)能(néng)是(shì)采集设(shè)备(bèi)的(de)运(yùn)行(xíng)数(shù)据,通过分析,判定设备的异常情况。“比如检测到某个轴承异常震动,就可以对相关部位进行分析,给出一些维修的建议,避免设备故障。”
通过部署超过260个这样的传感器,智能生产车间能够实时监控和响应各种潜在风险,为工作人员的安全提供了全面保障,同时也提升了工作环境的舒适性。
也因此,在智能生产车间的建(jiàn)设(shè)过(guò)程(chéng)中(zhōng),一(yī)项(xiàng)大(dà)的(de)挑(tiāo)战(zhàn)在(zài)于(yú)布(bù)置(zhì)足(zú)够(gòu)多(duō)的(de)传(chuán)感(gǎn)器(qì),以(yǐ)收(shōu)集到(dào)更(gèng)丰富、更细微的数据,从而为模型优化训练提供坚实基础,进而实现数(shù)据(jù)的(de)自(zì)诊(zhěn)断(duàn)、自(zì)分(fēn)析(xī)、自(zì)预(yù)测(cè)以(yǐ)及(jí)模(mó)型(xíng)的(de)自(zì)我(wǒ)迭代。正(zhèng)是(shì)这(zhè)种(zhǒng)对(duì)细(xì)节(jié)的(de)极(jí)致(zhì)把(bǎ)控(kòng)和(hé)对(duì)完(wán)美(měi)的(de)不(bù)懈(xiè)追(zhuī)求(qiú),让(ràng)太(tài)重(zhòng)轨(guǐ)道(dào)公(gōng)司(sī)的(de)智(zhì)能(néng)工(gōng)厂(chǎng)在(zài)全球(qiú)制(zhì)造(zào)业(yè)中(zhōng)脱(tuō)颖(yǐng)而(ér)出(chū),荣(róng)获(huò)了(le)代(dài)表(biǎo)全球(qiú)智(zhì)能(néng)制(zhì)造(zào)顶(dǐng)尖(jiān)实(shí)力(lì)和(hé)工(gōng)业(yè)领(lǐng)域数(shù)字(zì)化(huà)最(zuì)高(gāo)水(shuǐ)平(píng)的(de)“灯(dēng)塔(tǎ)工(gōng)厂(chǎng)”的(de)称(chēng)号(hào),跻(jī)身(shēn)当(dāng)前(qián)“世(shì)界(jiè)上(shàng)最(zuì)先(xiān)进(jìn)的(de)工(gōng)厂(chǎng)”之(zhī)列(liè)。

太原重工轨(guǐ)道(dào)交(jiāo)通(tōng)设(shè)备(bèi)有(yǒu)限(xiàn)公(gōng)司(sī)智(zhì)能(néng)工(gōng)厂(chǎng)获(huò)评(píng)“灯(dēng)塔(tǎ)工(gōng)厂(chǎng)”。受(shòu)访(fǎng)方(fāng)供(gōng)图(tú)
车(chē)轮(lún)滚(gǔn)滚(gǔn)向(xiàng)前(qián),“灯(dēng)塔(tǎ)”星(xīng)光(guāng)闪(shǎn)耀(yào)。从(cóng)精(jīng)密(mì)制(zhì)造(zào)的(de)匠(jiang)心(xīn)坚(jiān)守(shǒu),到智能化生产的高效革新,这里见证了中国轨道交通设备行业的华丽转身,更见证了中国卓越的创新精神与高效的创新速度。