金钟罩、疏水涂层、V型迷宫式设计
破解高寒动车三大防冻秘籍

作者:简菊芳王灵玲

日期:20210127

期号:5050

版号:3

版名:科技

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1月22日,京哈高铁全线贯通。驰骋在冰天雪地的极寒环境中,CR400BF-G型复兴号高寒动车组堪称白茫茫天地间“最靓的崽”。

在北方地区,高铁运行过程中可能出现极端低温、沙尘、大风等不利天气影响。尤其在东北、内蒙古等部分地区,列车常常需要在低至零下三四十摄氏度的高寒环境运行。在这样的气候环境下,结冰覆冰对于高铁运行是一个严峻挑战,也是影响行车安全的一个重要因素。也就是说,在极寒天气条件下,列车是否能够抵御严寒至关重要。

实际上,高铁高寒适应性技术不仅在我国,在国际上也是一个难题。那么,复兴号这组堪称“抗冻主力军”的动车组,究竟有哪些“防冻秘籍”?

防冻秘籍1

“金钟罩”和“暖宝宝”隔冷加热

中车长春轨道客车股份有限公司车辆设计经理、高级工程师马凯介绍,复兴号高寒动车组在设计之初采用了密封防雪结构、低温防冻、冷凝水防治等措施。以外表使用的金属和非金属材料为例,一律采用经过大量低温试验验证的“硬骨头”材料,满足低温环境下强度、疲劳、冲击功、刚度、回弹等特性要求。

为了防止列车重要部件被冻,设计人员为它们戴上了“金钟罩”。以其重要部位之一——转向架为例,加装防护罩可以防冰雪、沙尘等。

在一些部位,技术人员经过大量计算分析和低温试验验证,采取加装伴热装置的办法来防寒防冻。比如,列车水循环系统是一个很怕冷的重要部位,这个伴热装置可理解为一个有热循环的高科技“暖宝宝”,使怕冷的水循环系统一直保持在0℃以上,防止低温冻堵。

防冻秘籍2

特殊涂料与水“绝缘”

在实际运行中,即便有“金钟罩”和“硬骨头”材质的“铁布衫”保护,一些关键部位还是有可能出现积冰。这是因为一些电热装置运行过程中产生热量,使得外表的雪融化成水,水在大风、低温的环境下速冻成冰。不仅增加除冰的人力成本,还可能威胁行车安全。

以往,我国高铁动车组多采用国外的特殊涂料来防止结冰,但是,这种涂料在实际运行中发挥的作用并不理想。

2016年,我国自主研发的含硅和氟的疏水材料涂层问世。这种涂层在动车组关键部位形成一层油膜,使其表面摩擦系数非常低,融化的水在上面无法“立足”,从而达到防冰和除冰的效果。马凯介绍,CR400BF-G型复兴号高寒动车组部分关键部位采用了类似疏水材料。

中国科学院兰州化学物理研究所博士吴杨表示,疏水涂料用途广泛,目前已在翼龙-2大型无人机上使用,进行翼面防冰改造,使其更适应祁连山山区人工增雨(雪)作业。

防冻秘籍3

没事“抱一抱”甩掉冰和雪

马凯介绍,这组列车抗冻“黑科技”还有不少:全密封式设备舱的通风格栅采用了“V”型迷宫式设计,在防冰雪的同时还通风;在列车顶部,将主要高压部件集成在高压设备箱并实施密封,防止因冬季雾-霾、冰雪导致高压设备闪络(液体破坏性放电)问题。

此外,没事“抱一抱”也是一波“神操作”。高寒列车首次增设了“基础制动防冻结功能”,即在列车停放期间,单车制动闸片和制动盘分别松开55秒、抱住5秒,依次循环,防止低温冰雪天气条件下制动夹钳冻结。制动闸片和制动盘“一松”“一抱”,反复循环,实现物理除冰。这就好比一个人雪中行走后停下来,抖落抖落身上的积雪,轻装上阵。

解决了防冰防冻问题,高速动车组在寒冷的北方,在严寒天气条件下驰骋都不是事儿。

专 家 点 评

防冻“黑科技”还有更大潜能

近年来,以中车长客股份公司为例,在自主技术的高铁动车组研制中充分考虑高寒天气的影响并加以特别设置。甚至,新的设计时速400公里/小时的跨国互联互通动车组能够在-50℃的低温下运行,堪称全球最“抗冻”的高速动车组。

专家表示,尽管有诸多黑科技加持,但是高铁运行的实际环境复杂多变,目前,还没有一种技术和材料能实现百分之百防冰除冰。因此,高铁高寒适应性技术还需要更深入开展研究。

修改日期:2021-01-27 10:39:26