Η αρχή της διεύθυνσης των τρένων υψηλής ταχύτητας:

Η λειτουργία των τροχών του τρένου μπορεί να περιγραφεί ως ένα μικρότερο 'καρότσι' που μεταφέρει ένα μεγαλύτερο. Σε αντίθεση με τα αυτοκίνητα, τα τρένα δεν έχουν τιμόνι, οπότε πώς κινούνται προς τα εμπρός ή ακόμα και κάνουν στροφές; Αυτό γίνεται κυρίως από το φορείο. Όταν το τρένο εισέρχεται σε μια καμπύλη με μια ορισμένη ταχύτητα, ο εξωτερικός τροχός του μπροστινού τροχού έρχεται σε επαφή με την εσωτερική πλευρά της εξωτερικής ράγας, δημιουργώντας μια καθοδηγητική δύναμη μέσω της πίεσης μεταξύ τους. Αυτή η καθοδηγητική δύναμη δημιουργεί μια στιγμή που αναγκάζει το φορείο να στρίψει σε σχέση με την πίστα.

Ένα φορείο είναι ουσιαστικά ένα 'καρότσι' που αποτελείται από ένα πλαίσιο και δύο ζεύγη τροχών. Το βαγόνι του τρένου στηρίζεται σε αυτό το 'καρότσι', επιτρέποντας έναν ορισμένο βαθμό στροφής. Κάθε βαγόνι τρένου έχει δύο τέτοια 'καρότσια' από κάτω, που υποστηρίζουν ολόκληρο το τρένο καθώς κινείται με ταχύτητα κατά μήκος των γραμμών. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα φορεία είναι εγκατεστημένα κάτω από το φορείο, συνήθως δεν είναι εύκολα ορατά.

Ανάπτυξη και παραγωγή τροχών τραίνων υψηλής ταχύτητας:

Οι τροχοί τρένων υψηλής ταχύτητας περιλαμβάνουν περισσότερες από 50 βασικές τεχνολογίες στην ανάπτυξη και παραγωγή τους, γεγονός που τους καθιστά εξαιρετικά τεχνικά και δύσκολα στην κατασκευή προϊόντα. Καθώς το τρένο τρέχει με ταχύτητες που υπερβαίνουν τα 300 km/h, εμφανίζεται έντονη τριβή μεταξύ των τροχών και των σιδηροτροχιών, με τη θερμοκρασία της επιφάνειας του τροχού να αυξάνεται πάνω από 1000 βαθμούς Κελσίου. Αυτή η υπερβολική ζέστη μπορεί να προκαλέσει επιφανειακά ελαττώματα στους τροχούς, οδηγώντας σε αυξημένους κραδασμούς κατά τη λειτουργία και επηρεάζοντας την ασφάλεια του τρένου.

Επιπλέον, κάθε βαγόνι τρένου υψηλής ταχύτητας ζυγίζει πάνω από 50 τόνους, με το μεγαλύτερο μέρος του βάρους να βαρύνει τους τροχούς. Κατά μέσο όρο, ένα ζευγάρι τροχών πρέπει να αντέξει μια επαναλαμβανόμενη πίεση άνω των δέκα τόνων. Επομένως, οι τροχοί τρένων υψηλής ταχύτητας πρέπει να πληρούν πολλαπλές απαιτήσεις όπως υψηλή αντοχή, σκληρότητα, αντοχή στη φθορά, αντίσταση στη θερμική ρωγμή, αντοχή στην κόπωση και αντοχή στο ξεφλούδισμα. Επί του παρόντος, μόνο λίγες χώρες παγκοσμίως έχουν κατακτήσει αυτήν την τεχνολογία. Ακόμη και η Κίνα, με την ταχέως αναπτυσσόμενη βιομηχανία σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας, έπρεπε αρχικά να βασιστεί στην εισαγωγή τροχών τρένων υψηλής ταχύτητας.

Απαιτήσεις υλικού για τροχούς τρένου υψηλής ταχύτητας:

Πώς διασφαλίζουμε ότι οι τροχοί του τρένου υψηλής ταχύτητας αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες, ενώ δεν παραμορφώνονται όταν κρυώνουν μετά τη στάση; Αν και αυτό ακούγεται απλό, η επίτευξή του είναι αρκετά δύσκολη. Οι τροχοί τρένου υψηλής ταχύτητας περιλαμβάνουν πολλά ρουλεμάν και μικρά εξαρτήματα με περίπλοκα σχέδια, που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια στην κατασκευή.

Κάθε βαγόνι τρένου υψηλής ταχύτητας ζυγίζει περίπου 60 τόνους και οι τροχοί πρέπει να αντέχουν βαριά φορτία ενώ περιστρέφονται με υψηλές ταχύτητες, οδηγώντας σε γρήγορη φθορά. Γενικά, οι τροχοί των τρένων υψηλής ταχύτητας υποβάλλονται σε επιθεωρήσεις κάθε 48 ώρες ή 4.000 χιλιόμετρα και συνήθως συντηρούνται κάθε βράδυ. Η πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τροχών τρένων υψηλής ταχύτητας είναι ένας ειδικός τύπος χάλυβα, τον οποίο η Κίνα αρχικά δεν μπορούσε να παράγει και έπρεπε να εισάγει με υψηλό κόστος. Μετά από χρόνια ανεξάρτητης έρευνας και ανάπτυξης, η Κίνα διαθέτει τώρα δύο τύπους εγχώριων τροχών τρένων υψηλής ταχύτητας για τη σειρά Fuxing.

Οι αυστηρές απαιτήσεις της κατασκευής τροχών τρένου υψηλής ταχύτητας:

Οι τροχοί του τρένου υψηλής ταχύτητας πρέπει να υποστηρίζουν τη λειτουργία υψηλής ταχύτητας και να αντέχουν τον φόρτο εργασίας του ταξιδιού χιλιάδων χιλιομέτρων καθημερινά, κάτι που αφήνει λίγα περιθώρια για ελαττώματα. Ακόμη και ένα ελάττωμα τόσο μικρό όσο 0,2 mm μπορεί να προκαλέσει ζημιά ή ρωγμές, θέτοντας πιθανούς κινδύνους για την ασφάλεια. Επομένως, η κατασκευή τροχών τραίνων υψηλής ταχύτητας απαιτεί ακρίβεια συγκρίσιμη με εκείνη της κατασκευής οργάνων ακριβείας. Αυτοί οι τροχοί χρειάζονται εξαιρετική αντοχή, σκληρότητα και σταθερότητα τόσο σε χαμηλές όσο και σε υψηλές θερμοκρασίες.

Η πρώτη ύλη για τους τροχούς τραίνων υψηλής ταχύτητας πρέπει να είναι ένας ειδικός τύπος χάλυβα με υψηλό επίπεδο καθαρότητας, απαλλαγμένος από μεταλλικές ακαθαρσίες. Για παράδειγμα, η περιεκτικότητα σε υδρογόνο πρέπει να είναι κάτω από δύο μέρη ανά εκατομμύριο. Μετά από περίπλοκη σφυρηλάτηση και πολλαπλές διεργασίες, τα κενά τροχών υποβάλλονται σε επιθεώρηση υπερήχων, δοκιμή μαγνητικών σωματιδίων για έλεγχο μαγνητισμού και μόνωσης, στατική εξισορρόπηση, δοκιμή σκληρότητας και άλλες αυστηρές επιθεωρήσεις προτού θεωρηθούν τελικά προϊόντα.

Τροχοί τραίνων υψηλής ταχύτητας και η ζήτηση τους στην αγορά:

Οι τροχοί των τρένων υψηλής ταχύτητας υπόκεινται σε σοβαρή φθορά, απαιτώντας υποχρεωτική επιθεώρηση μετά από 1,2 εκατομμύρια χιλιόμετρα και αντικατάσταση σε περίπου 2,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει σημαντική ζήτηση στην αγορά για τροχούς και σετ τροχών τρένων υψηλής ταχύτητας. Οι χώρες που έχουν κατακτήσει αυτήν την τεχνολογία επωφελήθηκαν από τις πωλήσεις εδώ και χρόνια. Η Κίνα, εξ ανάγκης, έχει επίσης εισαγάγει τροχούς υψηλής ταχύτητας με υψηλό κόστος συντήρησης και αντικατάστασης. Αναφέρεται ότι ένα ζευγάρι εισαγόμενων τροχών τρένου υψηλής ταχύτητας κοστίζει πάνω από 600.000 RMB. Για παράδειγμα, το τρένο G105 από το νότιο Πεκίνο προς τη Σαγκάη Hongqiao τρέχει περίπου 3.042 χιλιόμετρα καθημερινά, πράγμα που σημαίνει ότι οι τροχοί πρέπει να αντικαθίστανται περίπου κάθε δύο χρόνια. Οι ετήσιες δαπάνες της Κίνας για την εισαγωγή αυτών των τροχών ανέρχονται σε πάνω από 2 δισεκατομμύρια RMB.