变轨的秘密
2020年10月21日
新一代时速400公里
高速可变轨距列车下线
中国的高速列车实现了
转向架地面自动变轨距
从此可以自由驰骋在
不同轨距的铁路线上
人们都说
铁轨是两条永不相交的平行线
你可知道
这两条平行线也会有的离得近些
有的离得远些？
先别大吃一惊，这是因为各个国家使用的铁路轨距并不是统一的，除了用的最多的标准轨（1435mm），还有窄轨（1067mm）、米轨（1000mm）、宽轨（1520mm）等等许多种轨距标准。
▲世界各国轨距使用分布图
然而，随着全球经济一体化的飞速发展，问题就来了，铁路运输作为经济纽带，轨距不一致严重影响到了跨国及跨地区的经济往来。
火车到了边境就走不动了
怎 么 办？
以前，我们有三个选择：
A：到了国境线，人员下车，货物卸车，统统换乘别国车辆；
B：到了国境线，把车辆架起来，更换不同轨距的转向架和轮对；
C：提前在别国轨道上多修一条轨，这样就可以直接开上去啦。
A和B太慢，C的成本太高。老师，我想选D~
没问题，这就安排上！
这项既省时又便捷的技术就是作为国家重点项目——科技部“时速400公里及以上高速客运装备关键技术”项目，时速400公里可变轨高速列车，就是项目核心成果。
在这其中，“可变轨距转向架和配套的地面变轨装置”，作为项目的子课题，是其中重难点关键装备。
中车四方所迎难而上，从零开始，历时近2年，打破国外技术封锁，先后攻克多项关键技术，终于研制成功了在10秒内即可完成跨轨距通行的地面变轨装置，填补了国内先进变轨技术空白。
▲1435/1520变轨距转向架地面变轨装置
1
工作原理
10秒内就能变轨距！是怎么做到的呢？
“地面变轨装置”其实是一段特殊的轨道，安装在两种不同轨距铁轨的衔接处，在这段轨道上，支撑列车重量的并不是普通的铁轨，而是由数百个辊子组成的轴箱支承轨。
当列车经过时，首先将列车重量转移到轴箱支承轨上，使车轮悬空；接着通过地面变轨装置两侧的解锁导轨将保持轮对间距的轴箱锁销打开，这样车轮就处于可以左右移动的状态了。
导向轨将车轮横向推到指定的位置，然后锁销锁紧，就完成了转向架轨距变化；最后车轮重新接触铁轨，列车就可以继续在邻国的土地上驰骋了。
全自动完成轨距的转换，无需换乘无需停车，节省了数个小时的等待时间。
▲导向轨调整轨距
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技术支撑
听起来貌似不复杂，但实现起来却着实不易。
如何平稳地转移列车重量？如何保证轨距变换的精确度？一旦发生故障，如何保证列车和人员安全？面对列车这样的庞然大物，一定要在精细处下足功夫。
1
毫米级的精准控制
横向对中技术控制整个列车不靠车轮也能在变轨装置上走直线，使约3m宽的列车在行进过程中，左右偏差仅在0.5mm内；
轨距控制技术，精确控制轨距变换到指定数据，偏差小于0.5mm；
垂向承载无冲击转换技术，让近500个独立辊子的平顺度控制在0.1mm内，简直是“丝滑”享受，使乘客毫无颠簸感觉。
▲轨距控制精度
2
不遗毫发的智能实时监测
变轨动态横向应力监测技术，可以在0.001s的时间内客观判断出变轨是否卡滞，及时预警；轮对内侧距在线智能监测技术，可以实时反馈变轨动态，判断变轨的准确性。
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力拔千钧的承载力
水杯大小的辊子能够承载近70吨的整车重量（单辆），同时还要通过匀速滚动控制列车前行，可谓小体格大力气。
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自动智能的便捷性
装置全程动态自动变轨，24h运用，无人值守，节约了大量的人力物力，可实现双向平顺通过，避免重复投资。
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时刻保障使用安全
设备机械电气系统均采用-50℃耐低温设计，有良好的耐候性，轨道积雪时，还可自动加热融冰雪。
3
试验考核
地面变轨装置分别安装在中车长春轨道客车股份有限公司和中车唐山机车车辆有限公司的试验线路上，先后完成了两种不同型号的可变轨距转向架1435/1520mm轨距双向变轨自适应通行性试验，并且顺利完成了后续单辆、多辆、整列被动及整列主动的多项考核，应用效果良好。
▲变轨现场试验
在10月21日的下线仪式上，重点演示了整编列车双向通过地面变轨装置，实现轨距自适应调整。
▲车内实时回传
与会专家乘车体验，没有感受到丝毫变轨的动静，纷纷下车走到地面装置前一探究竟。
理想终于照进现实，地面变轨装置的成功应用，为中国先进轨道交通装备配套设备“走出去”做了良好的技术储备，为后续变轨转向架和变轨列车的研究和优化提供了依据。
在不久的将来，在跨国联运的铁道线上，或许将看到中国可变轨距动车组飞驰的身影。当我们乘着高铁驰骋在异国他乡，赞叹的不仅是沿途风光，更是地面变轨装置为国家互联互通所贡献的力量。
地面变轨装置的研发用了2年
却可以节省无数乘客的等待时间
短短30米
却能让我们的钢铁巨龙走得更远！
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供稿：中车四方所
编辑：郎超
排版：吕涛、关歆
原标题：《深度科普 | 动态演示变轨的秘密……》