De geheimen achter de technologie van hogesnelheidstreinwielen

Het stuurprincipe van hogesnelheidstreinen:

De werking van treinwielen kan worden omschreven als een kleinere 'kar' met een grotere. In tegenstelling tot auto's hebben treinen geen stuur, dus hoe kunnen ze vooruit rijden of zelfs bochten maken? Dit gebeurt voornamelijk door het draaistel. Wanneer de trein met een bepaalde snelheid een bocht inrijdt, maakt het buitenwiel van het voorwielstel contact met de binnenkant van de buitenrail, waardoor door de druk daartussen een geleidekracht ontstaat. Deze geleidekracht creëert een moment waardoor het draaistel gaat draaien ten opzichte van de baan.

Een draaistel is in wezen een 'wagen' die bestaat uit een frame en twee paar wielen. Op deze 'kar' rust de treinwagon, waardoor een zekere mate van draaien mogelijk is. Elke treinwagon heeft twee van zulke 'karren' eronder, die de hele trein ondersteunen terwijl deze over de sporen snelt. Omdat de draaistellen onder het rijtuig zijn gemonteerd, zijn ze echter meestal niet goed zichtbaar.

Ontwikkeling en productie van hogesnelheidstreinwielen:

Bij de ontwikkeling en productie van hogesnelheidstreinwielen zijn meer dan 50 sleuteltechnologieën betrokken, waardoor het zeer technische en moeilijk te vervaardigen producten zijn. Terwijl de trein sneller rijdt dan 300 km/u, ontstaat er intense wrijving tussen de wielen en de rails, waarbij de temperatuur van het wieloppervlak boven de 1000 graden Celsius stijgt. Deze extreme hitte kan oppervlaktedefecten op de wielen veroorzaken, wat leidt tot verhoogde trillingen tijdens het rijden en de veiligheid van de trein beïnvloedt.

Bovendien weegt elke hogesnelheidstreinwagon meer dan 50 ton, waarbij het grootste deel van het gewicht door de wielen wordt gedragen. Gemiddeld krijgt een paar wielen een repetitieve druk van ruim tien ton te verduren. Daarom moeten hogesnelheidstreinwielen aan meerdere eisen voldoen, zoals hoge sterkte, taaiheid, slijtvastheid, weerstand tegen hittescheuren, weerstand tegen vermoeidheid en weerstand tegen afpellen. Momenteel beheersen slechts enkele landen wereldwijd deze technologie. Zelfs China, met zijn zich snel ontwikkelende hogesnelheidsspoorwegindustrie, was aanvankelijk afhankelijk van de import van wielen voor hogesnelheidstreinen.

Materiaalvereisten voor hogesnelheidstreinwielen:

Hoe zorgen we ervoor dat de wielen van hogesnelheidstreinen bestand zijn tegen hoge temperaturen en niet vervormen bij het afkoelen na het stoppen? Hoewel dit eenvoudig klinkt, is het verwezenlijken ervan een behoorlijke uitdaging. Hogesnelheidstreinwielen omvatten talrijke lagers en kleine onderdelen met ingewikkelde ontwerpen, die een extreem hoge precisie bij de productie vereisen.

Elke hogesnelheidstreinwagon weegt ongeveer 60 ton, en de wielen moeten zware lasten verdragen terwijl ze met hoge snelheden draaien, wat tot snelle slijtage leidt. Over het algemeen worden de wielen van hogesnelheidstreinen elke 48 uur of 4.000 kilometer geïnspecteerd en doorgaans elke nacht onderhouden. De grondstof voor de productie van hogesnelheidstreinwielen is een speciaal soort staal, dat China aanvankelijk niet kon produceren en tegen hoge kosten moest importeren. Na jaren van onafhankelijk onderzoek en ontwikkeling beschikt China nu over twee soorten in eigen land geproduceerde hogesnelheidstreinwielen voor zijn Fuxing-serie.

De strenge eisen voor de productie van hogesnelheidstreinwielen:

Hogesnelheidstreinwielen moeten hogesnelheidsverkeer ondersteunen en bestand zijn tegen de werklast van het dagelijks reizen van duizenden kilometers, wat weinig ruimte laat voor defecten. Zelfs een fout van slechts 0,2 mm kan schade of scheuren veroorzaken, wat potentiële veiligheidsrisico's met zich meebrengt. Daarom vereist de productie van hogesnelheidstreinwielen een precisie die vergelijkbaar is met die van het maken van precisie-instrumenten. Deze wielen hebben uitzonderlijke sterkte, taaiheid en stabiliteit nodig bij zowel lage als hoge temperaturen.

De grondstof voor de wielen van hogesnelheidstreinen moet een speciaal soort staal zijn met een hoge zuiverheidsgraad, vrij van metallische onzuiverheden. Het waterstofgehalte moet bijvoorbeeld lager zijn dan twee delen per miljoen. Na complex smeden en meerdere processen ondergaan de blanks ultrasone inspectie, magnetische deeltjestests om te controleren op magnetisme en isolatie, statische balancering, hardheidstesten en andere strenge inspecties voordat ze als eindproducten kunnen worden beschouwd.

Hogesnelheidstreinwielstellen en hun marktvraag:

Wielstellen van hogesnelheidstreinen zijn onderhevig aan ernstige slijtage, waardoor een verplichte inspectie na 1,2 miljoen kilometer en vervanging na ongeveer 2,4 miljoen kilometer vereist is. Dit betekent dat er een grote marktvraag is naar wielen en wielstellen voor hogesnelheidstreinen. Landen die deze technologie onder de knie hebben, hebben door de jaren heen lange tijd geprofiteerd van de verkopen. China heeft uit noodzaak ook hogesnelheidswielstellen geïmporteerd tegen hoge kosten voor onderhoud en vervanging. Naar verluidt kost een paar geïmporteerde hogesnelheidstreinwielen meer dan 600.000 RMB. Zo rijdt de G105-trein van Beijing Zuid naar Shanghai Hongqiao dagelijks zo’n 3.042 kilometer, wat betekent dat de wielen ongeveer elke twee jaar vervangen moeten worden. De jaarlijkse uitgaven van China aan het importeren van deze wielen bedragen ruim 2 miljard RMB.