如今，由中車青島四方機車車輛股份有限公司研製的“復興號”動車組，正在京滬高鐵線上運營。一個400多噸的龐然大物，為什麼能夠以350公里的時速，異常平穩地飛馳在兩條巴掌寬的鋼軌上？這要歸功於高速動車組九大關鍵技術之一的轉向架。

該公司的“時速250公里動車組高速轉向架及應用”獲得國家科技進步一等獎，搭載該高速轉向架的CRH380A高速列車獲得國家科技進步特等獎。

△工人正在檢測“復興號”CR400AF動車組轉向架的輪對。（圖片由中車四方股份公司提供）

日前，記者走近世界商業運營速度最高的高速動車組——“復興號”CR400AF動車組，近距離感受世界上最先進的高速列車轉向架製造技術。

轉向架是高鐵走行核心裝置，被形象稱為高速列車的“腿”，主要作用是承載車體重量，保證列車安全執行和乘坐舒適性。中車青島四方股份公司自主研製的高速列車轉向架在國內市場佔有率達到40%以上。

在中車青島四方股份公司轉向架開發部副部長張振先帶領下，記者來到轉向架車間。只見生產線上機器轟鳴，切削液噴湧。“這是在加工轉向架的構架。”再往裡走，是一排排組裝成型的轉向架。由該公司研發生產的“復興號”CR400AF動車組轉向架，外形如同金屬製的四輪小車，每個轉向架都配有一個構架、兩組輪對、懸掛裝置、牽引裝置和制動裝置等元件。在轉向架頂部，有兩個鍋蓋一樣的裝置，下方連著類似汽車輪胎的空氣彈簧，這就是用於減振降噪的懸掛裝置。“高速列車轉向架設定兩級懸掛裝置，自下而上，逐級隔離來自輪軌的振動。”

據瞭解，從研發到製造完成，CR400AF動車組轉向架經過了28項模擬試驗、16項試製試驗和56項研究性試驗。設計團隊要對懸掛系統涉及的20多項引數進行復雜組合匹配，建立計算機模擬動力學模型，模擬列車在0-350km/h不同速度級執行，並採用實際測試的各種軌道譜進行激擾，分析轉向架執行安全效能、減振效果及列車平穩效能指標。在幾十種引數組合方案中進行優選，並對優選方案採用取滾振試驗對比，確定最終的懸掛引數。

2015年，在西南交大的高速滾振試驗檯上，CR400AF動車組轉向架進行了失穩臨界速度測試。以10km/h為單位，測試速度不斷向上疊加，轉向架下的滾動輪轉得越來越快。“眼看下面的鐵軌在轟響中振動，但車體卻始終紋絲不動，這是讓我們研發團隊最驕傲的時刻。”他說。

最終，“復興號”CR400AF型動車組轉向架的最高失穩臨界速度達到了試驗檯的測試能力極限600km/h。

此後，轉向架又經受住了嚴格的線路試驗，其中，在鄭徐高鐵的列車交匯動力學試驗中，創下了單車時速420公里交匯執行的世界紀錄。

“根據乘客舒適性體驗試驗，我國制定了列車客室平穩性指標評價標準，小於2。5即為優級，我國高速動車組均要求達到優級，而時速350公里中國標準動車組線路試驗平穩性指標在2以下，乘坐起來非常舒適。這其中，高質量的轉向架起到關鍵作用。”

高承載能力+高度輕量化：完美融於一身

對轉向架而言，既要保證足夠大的結構強度，又要力求實現車體輕量化目標。而高承載能力和高度輕量化，恰恰又是一對永恆的矛盾體，對此，中車青島四方股份公司是如何解決的呢？

記者瞭解到，在結構強度上，“復興號”CR400AF動車組轉向架承載能力設定了17噸軸重的目標（即一個轉向架可承載近34噸），設計過程中，對每個承載部件進行反覆模擬分析及結構最佳化，對車輪、車軸、構架等部件進行了1000萬次迴圈載入疲勞試驗，保證在全壽命週期內的結構強度安全。

另一方面，在轉向架製造過程中，採用各種辦法減輕重量。據張振先介紹，轉向架的構架採用了薄壁箱型結構焊接，最薄鋼板僅6毫米。“為實現輕量化重量控制，設計師進行了精細的重量規劃，可以說細到一顆螺栓的重量，並在整個設計過程中嚴格執行。”

有一次，在對100公斤軸箱體的研製中，軸箱體重量超出計劃重量2。5公斤，怎麼辦？

對此，技術人員不厭其煩，對設計方案進行了四次“最佳化-模擬計算-再最佳化”，並對試製完畢的每一個部件及整個轉向架進行了稱重控制，最終讓軸箱體成功“瘦身”，完美達到了設計之初的重量要求，使CR400AF型動車組轉向架在既定的承載能力目標和各速度等級下，整體重量水平達到了世界先列水平，將高承載能力與高度輕量化完美地融於一身。

高超工藝：讓整件產品渾然一體

當你細細觀察CR400AF型動車組轉向架成品時，會驚歎於工藝水平之精湛：很多地方完全看不出焊接痕跡，整件產品渾然一體。

張振先告訴記者，技術的創新，工藝的改進，如同高鐵研發生產的“兩隻手”，密切配合，匠心打磨，共同造就了追求極致的中國高鐵轉向架。

“在構架結構、焊接結構等部件的製造上，需要進行極其嚴格的細節控制，每一條焊縫都有詳細的技術要求，關鍵焊縫要進行細緻的打磨處理。”按照轉向架工程師的說法，這叫“修形”，將轉向架打磨出完美的形狀，使結構受力均勻合理，透過極其苛刻的細節設計和製造，充分保證結構的承載安全。

轉向架的定位臂，是精度要求極高、需要手工研磨的部件。如果把轉向架稱為列車的“腿”，定位臂就相當於“腳踝”，是轉向架的核心部位。

“定位臂作為轉向架上構架與車輪的接觸部位，透過定位節點，和輪對連為一體。在高速執行狀態下，定位臂的接觸面要承受重達30噸的衝擊力。為了保證安全可靠，要確保定位臂和輪對節點有75%以上的貼合率，必須由工人手工研磨。”張振先說。

經過機器粗加工後，留給手工研磨的空間只有0。05毫米左右，相當於一根細頭髮絲的大小。磨少了，貼合率達不到要求，磨多了，動輒十幾萬元的部件可能報廢。而就是在如此嚴苛的工藝標準要求下，使轉向架車間裡湧現出寧允展這樣的“大國工匠”，成功破解了長期制約轉向架批次製造的瓶頸難題，保證了高速列車轉向架的高質量、高產量。

目前，搭載該轉向架產品的高鐵機車累積運營里程已超過4。4億公里，並於2010年創造了486。1公里/小時的世界鐵路運營試驗最高速記錄。同時，該公司還積極進行海外專利佈局，為我國高鐵“走出去”戰略提供有力專利支撐。

（青島日報/青島觀/青報網記者 張淼淼）