大家外出,想必都乘坐過火車,坐火車時總會聽到火車發(fā)出有規(guī)律的“哐當”聲。而在高鐵列車上不但聽不到“哐當”聲,還能玩立硬幣游戲。中國高鐵為何如此平穩(wěn),秘訣究竟何在?
老式軌道是把25米每根的鋼軌焊接成100米長,在鋪設的時候每根鐵軌之間又留出1厘米的縫隙為了方便鐵軌的運輸,同時也為了解決熱脹冷縮,所以火車運行時才會發(fā)出有節(jié)奏的‘哐當、哐當’聲音。這些間隙限制了列車的速度,更容易給鋼軌軌頭和車輪造成巨大磨損。
高鐵軌道的接縫大約0.2毫米,僅相當于兩三根頭發(fā)絲的直徑。如此一來,除了道岔區(qū)和一些特殊地段外,線路上基本沒有了鋼軌連接縫隙,列車運行中更加平順。這種軌道就是中國高鐵平穩(wěn)、高速運行的關(guān)鍵所在。
但這還涉及到一個問題,如果鋼軌沒了縫隙,鐵軌的熱脹冷縮問題怎么解決?原來,軌道在焊接時必須根據(jù)線路通過地區(qū)的高鋼軌溫度和低鋼軌溫度以及無縫線路的允許溫降、允許溫升,計算確定線路的“鎖定軌溫”,盡可能平衡由高和低軌溫之間的溫差產(chǎn)生的溫度應力。另外,采用了高強度的彈性扣件,扣壓住鋼軌的軌底,防止其失穩(wěn)和變形。
一根完整的高鐵鋼軌長度可達500米。在焊軌車間,5根100米鋼軌焊接成500米長軌,要經(jīng)過12個車間廠房、十幾道工序。軌端除銹、鋼軌焊接、焊縫時效、焊縫矯直、焊縫精銑……生產(chǎn)時,作業(yè)人員按下“啟動”鍵,鋼軌就通過軌道被運送到車間;每道工序間隔100米,正好是一根原材料鋼軌的長度,這樣,可對焊縫同時進行多道工序操作。
在所有工序中,焊接是極其重要的一環(huán)。長鋼軌的焊接工藝復雜,鋼軌接頭頂部行車面的平直度偏差,須控制在每米0.1-0.3毫米內(nèi),以減少列車車輪與鋼軌接觸面磨擦產(chǎn)生的顛簸;接頭導向面平直度偏差,須控制在每米-0.2~0.1毫米內(nèi),這樣可以減少鋼軌側(cè)面輪緣與車輪接觸面的損耗和列車左右晃動。
鋼軌放進焊機后,接頭處被聚焦,溫度可達1400攝氏度,在高溫下迅速擠壓,只需要2分鐘,兩根鋼軌即可融合成一根。盡管焊接鋼軌的設備用的是自動化技術(shù),有時還要靠工匠手感去感應焊縫平順度,而手感來自長期工作積累的經(jīng)驗。
為確保每個焊頭符合要求,還要對每個焊接頭的承載能力進行落錘試驗,檢測強度。試驗內(nèi)容是把1.3米長帶有焊頭的鋼軌放在試驗機底部,1噸重的錘頭從5.2米處自由下落進行錘擊,國際慣例落錘實驗接頭一錘不斷即為合格。
通過錘打后,工作人員運用超聲波探傷儀,對鋼軌接頭的全身進行無損檢測,通過超聲波波形的變化進行判別,驗證接頭是否合格。
500米的鋼軌,通過龍門吊,在智能化集中控制系統(tǒng)操作下,整齊劃一地伸出鐵手,抓住鋼軌,起吊,運送至另一端。
怎么樣,了解了高鐵鋼軌生產(chǎn)線,你是否知道了高鐵運行平穩(wěn)和“哐當”聲消失的秘密?