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    “輪”轉乾坤!探秘鋼鐵巨龍背后的硬核科技

    2025年03月23日15:00 | 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“見證科技之路”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,深入基層一線開展采訪調研,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礴力量。

    在現代交通的宏偉圖譜中,高鐵、地鐵、輕軌……如同一條條巨龍,高效地穿梭于城市與鄉村之間,編織著區域互聯互通的夢想。這些“鋼鐵巨龍”之所以能夠疾馳如風,離不開一組組精密、復雜的零部件,更離不開先進的軌道交通設備技術。

    這些零部件具體蘊含著怎樣的奧秘,才能夠支撐起如此龐然大物的運行?又是什么樣的技術,讓它們能夠經受住千次萬次的重壓與沖擊?近日,記者走進三晉大地,探尋這些零部件背后的硬核科技,如何托起大國交通的發展。

    地鐵車輪。受訪方供圖

    轟隆轟隆,地鐵列車在軌道上往來穿梭。車輪滾滾,如同巨龍的心跳,雖不顯山露水,卻實實在在地成為列車結構的核心、關鍵部件,每一次轉動都承載著安全與穩定的重任。然而,要確保這些關鍵組件能夠長期穩定運行,并非易事。

    “地鐵在運行過程中,因為啟停頻繁,車輪有的地方磨得快,有的地方磨得慢,容易導致整個輪廓相對變差,這是長期困擾整個行業的難題?!碧毓ぼ壍澜煌ㄔO備有限公司(以下簡稱“太重軌道公司”)技術中心主任魏華成告訴記者,這要求地鐵車輪要有較高的耐磨性和抗失圓性。

    所謂抗失圓性,即車輪在長期運行中抵抗磨損變形、保持原始輪廓的能力。太重軌道公司材料研究專辦溫麒補充道:“抗失圓性不足,車輪圓周會出現局部扁平化,整體圓周向多邊形發展,導致地鐵列車振動和噪聲加劇,甚至威脅行車安全?!?/p>

    為有效解決這一問題,研發團隊采取了一系列針對性措施,他們用材料、工藝、技術和對卓越的極致追求,賦予了鋼鐵之軀的非凡韌性。

    “首先我們從材料設計入手,開發定制了地鐵車輪專用的高強韌車輪鋼,通過精準控制化學成分來提升車輪綜合性能。另外我們通過優化熱處理工藝,在提高車輪硬度的同時,使材料韌性也提升了20%以上,兼顧了車輪的耐磨性和抗裂損能力?!睖伧枵f道。

    當地鐵列車高速運轉切割著四季寒暑,抗失圓性不僅是車輪對抗時間與壓力的博弈,更是一場關乎技術與藝術的融合。

    針對我國不同的地形和氣候環境,研發團隊對地鐵車輪也有著相應的技術考量。溫麒告訴記者,“比如在山地比較多的城市,要重點考慮車輪抗損傷的能力。在北方比如哈爾濱、沈陽等城市,要考慮車輪的低溫性能,在實驗階段會增加低溫沖擊測試?!?/p>

    從實驗室到應用場,這些車輪穿越的不僅是地理的經緯,更是在材料科學的未知領域里開拓前行。

    而從實驗室的理論探索到實際應用的落地生根,需要跨越一道重要的門檻——生產車間。在太重軌道公司的智能工廠,奇跡每52秒就發生一次,只需輕點鼠標,一個全新的車輪便誕生于數智化生產線中。

    太重軌道公司熱處理工魏巍向記者介紹,車輪生產過程的全自動化,讓每一塊鋼坯從運送、加熱到軋制、成型完全不需要人工干預。

    智能化與數字化的深度融合,不僅大幅提升了生產效率,讓一線工人從“具體執行者”轉型為“流程管理者”,更在質量管控、廢品率降低及成本控制之間實現了多方平衡。

    在太重軌道車輪生產線,記者注意到,鍛軋關鍵設備核心傳動部件上外掛著“小黑盒子”。太重軌道公司車輪工藝主管張曉峰向記者介紹,這些“小黑盒子”其實是溫振傳感器,主要功能是采集設備的運行數據,通過分析,判定設備的異常情況?!氨热鐧z測到某個軸承異常震動,就可以對相關部位進行分析,給出一些維修的建議,避免設備故障?!?/p>

    通過部署超過260個這樣的傳感器,智能生產車間能夠實時監控和響應各種潛在風險,為工作人員的安全提供了全面保障,同時也提升了工作環境的舒適性。

    也因此,在智能生產車間的建設過程中,一項大的挑戰在于布置足夠多的傳感器,以收集到更豐富、更細微的數據,從而為模型優化訓練提供堅實基礎,進而實現數據的自診斷、自分析、自預測以及模型的自我迭代。正是這種對細節的極致把控和對完美的不懈追求,讓太重軌道公司的智能工廠在全球制造業中脫穎而出,榮獲了代表全球智能制造頂尖實力和工業領域數字化最高水平的“燈塔工廠”的稱號,躋身當前“世界上最先進的工廠”之列。

    太原重工軌道交通設備有限公司智能工廠獲評“燈塔工廠”。受訪方供圖

    車輪滾滾向前,“燈塔”星光閃耀。從精密制造的匠心堅守,到智能化生產的高效革新,這里見證了中國軌道交通設備行業的華麗轉身,更見證了中國卓越的創新精神與高效的創新速度。

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    (責編:張恬恬、楊鴻光)

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