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国内机车车辆及相关制造业如何应对高速重载的要求我的钢铁

2022-01-26 来源:乐山机械信息网

国内机车车辆及相关制造业如何应对高速、重载的要求_我的钢铁

目前,随着国民经济的快速发展,铁路运输能力不足的矛盾日益凸显。近几十年来,铁路交通的主体发展方向表现为客运高速化、货运重载化。铁路高速、重载的发展也带动了我国铁路装备现代化进入实质性阶段,为我国机车车辆及相关制造业指明了发展方向。近年来,随着国家在资金和政策方面支持力度的加大,通过对国外先进技术和装备的引进、消化、吸收和再创新,我们已经取得了一定的成果。目前,200km及以上的动车组已批量下线,并成功用于铁路第六次的大面积提速。国产首列300km动车组列车最近也已成功下线,并将于北京奥运会之前在京津城际铁路投入使用。

当然总体而言,与国际先进水平相比,我国在高速、重载的机车车辆设计与制造的某些领域,我们仍然存在一定的差距。如何抓住当下铁路大发展的良机,快速提升我国机车车辆的设计与制造水平,成为我国机车车辆制造业同仁必须面对的课题。为此我们专访了中国铁道科学院金属化学研究所张斌副所长。

记者:首先,请您概括谈一下目前我国机车车辆的整体发展现状?

张所长:目前就总量而言,包括既有内燃机车、又有电力机车、和谐型大功率电力机车及青藏高原专用机车在内的机车保有量共计约17000台;动车组约160组;客车保有量约42500辆;国铁货车保有量约58.5万辆,其中70t以上新型货车已有6万辆。

根据中长期铁路网规划,“十一五”期间,快速客运网总规模达到20000km以上,其中客运专线7000km;煤炭通道总能力达到18亿t,并形成覆盖全国的集装箱运输系统;主要干线逐步开行时速120km、单机牵引5000吨级货物列车,运煤干线开行2万吨及以上组合重载列车。通过这几年铁路的不断发展,我国铁路机车车辆的整体发展速度是比较快的,不仅体现在数量上,更多的体现在多方面技术水平的不断提高上。

记者:铁路客运高速化的市场需求,推动了机车车辆行业的快速发展。请您谈谈有关这方面整体的发展情况?

张所长:自1997年以来,铁路先后经历的六次大提速,都是在通过对既有线路上的改造基础之上达到的,其规模和力度之大在世界上都是少有的。前五次开行的速度处于120~160km/h,去年第六次的时速达200km/h的动车组的开行,标志着在既有线路上提速的最高水平。目前,国家开始将重点放在大规模建设铁路快速客运专线上,京津城际、武广客运专线、京沪高速、成渝高速等一批高速客运专线正处于开工建设和申报中,这些线路的设计时速将达到250~300km/h。目前动车组的市场空间应该是很大的,预计将从目前的一百多组达到七百多组的规模。

在动车组的研发和制造方面,我们通过引进、消化、吸收实现了再创新,在很短的时间内实现了动车组的国内自主制造。虽然我们在转向架、轮对、制动系统等许多方面与国外先进水平还存在一定差距,但通过这几年的努力,我们在制造、装备和管理等方面都取得了长足的进步。例如,以青岛四方股份公司为代表的一些企业已陆续开展了精益化制造,这种先进的生产管理理念关注生产制造的每一环节,对保证机车车辆的整体质量,尤其是可靠性、安全性起到了至关重要的作用,为今后产品国产化的工作打下了一个良好的基础。

另外,我们已在高速铁路建设中的高速钢轨、动车组的车厢板等配件和材料制造等方面基本实现了国产化。包括铁科院在内的多家单位已经启动了对于动车组的空心轴、车轮和制动盘等零配件的国产化研制工作。

记者:从您前面的介绍中可以看出,我国新型的重载货车有了很大的发展,基本完成了我国铁路货车的升级换代。请您具体谈谈这方面的情况?

张所长:客观地讲,在货车重载方面我国目前已经居于世界先进行列。从2006年起,新造通用货车载重标准已从60t提高到70t,运煤专用货车载重80t,并研制开发了载重100t的钢铁矿石专用货车。尤其是对既有货车进行了120km/h提速改造后,目前120km/h的提速货车已有50万辆,基本完成了我国铁路货车的升级换代。除了前面提到的通用车载重标准、运行时速等方面外,近几年货车的轴重水平的提高很快。过去我国铁路货车轴重长期在21t以下。从2006年开始,通用货车轴重提高到23t,重载货车轴重提高到25t。目前,30t轴重货车的研制项目已开始启动。

在规定的轴重下,要增加货车的有效载重,还必须考虑车体轻量化。但是,随着货车载重的增加、列车的长大编组以及货车速度的提高,又必须提高车体动静强度、刚度和疲劳寿命。为满足这些要求,车体用钢屈服强度等级从295MPa提升到345MPa,新设计的70吨及以上货车主要采用450MPa级高强度耐候钢。另外,车体轻量化以后,面临的一个重要问题是材料的耐腐蚀性,必须保证车体在车辆寿命期内始终具有足够的强度性能。现在TCS铁素体不锈钢和铝合金材料已经用于货车车辆制造。目前要积极开展铁素体不锈钢等新型材料焊接工艺性的研究,尽快开发更高耐腐蚀性耐候钢等新型材料。

记者:机车车辆零部件,如车轮、轴承、摇枕和侧架等的安全可靠性对我国铁路提速、重载的安全实施具有十分重要的意义。目前,我国在这些零部件方面的研究情况如何?

张所长:目前,车轮的研究主要集中在提高车轮的使用性能方面。我们主要针对重载车轮、贝氏体钢车轮、抗早期剥离车轮、高速动车组车轮、减噪车轮等开展了研究,有些已经取得了实质性的进展。

我国货车轴承主要采用电渣重熔或真空脱气的高碳铬轴承钢,每年用钢量约4万t。近年来,铁路货车轴承采用国外较先进的SKF公司技术标准,全面提升了轴承的性能、质量和可靠性,适应了货车重载、提速的需要。轴承的寿命由10年提高到15年,大修周期由5年提高到8年,轴承标准的提高带动了轴承钢的技术发展。

摇枕、侧架是货车的重要承载部件,具有很高的强度和安全性要求。在货车重载、提速以后,摇枕、侧架的材料设计、结构设计和制造工艺都有了较大提升。铸钢材料由原来的ZG230-450(ZG25)铸钢(抗拉强度≥450MPa)改为B级钢(抗拉强度≥485MPa),又由B级钢提升为采用精炼工艺的B+级钢(抗拉强度≥550MPa)。同时,通过整体芯铸造、射线探伤等手段,大幅提升了安全可靠性。

记者:面对良好的发展机遇和来自国外竞争对手的直接压力,我国机车车辆制造业应如何应对?如何发展壮大自己?

张所长:面对良好的发展机遇,要想发展最终还是要依靠我们自身的力量,走自主创新之路,单纯的模仿是没有出路的。对于国内制造企业而言,目前可以说是机遇与挑战并存,必将推动我国机车车辆制造企业的锻造、铸造、热处理和焊接等热加工技术和装备的全面进步和提高。

2008年的2月21日,科技部和铁道部联合签署了“中国高速列车自主创新联合行动计划”,旨在尽快建立和完善具有自主知识产权、时速350km及以上、国际竞争力强的中国高速列车技术体系的支持措施。我们有理由相信,中国的机车车辆企业必将迎来一个更加美好的明天!(来源:中国金属加工在线)

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