Die Geheimnisse hinter der Technologie von Hochgeschwindigkeitszugrädern

Das Lenkprinzip von Hochgeschwindigkeitszügen:

Der Betrieb von Eisenbahnrädern kann als ein kleinerer „Wagen“ beschrieben werden, der einen größeren Wagen trägt. Im Gegensatz zu Autos haben Züge kein Lenkrad. Wie können sie also vorwärts fahren oder überhaupt abbiegen? Dies übernimmt in erster Linie das Drehgestell. Wenn der Zug mit einer bestimmten Geschwindigkeit in eine Kurve einfährt, berührt das äußere Rad des Vorderradsatzes die Innenseite der äußeren Schiene und erzeugt durch den Druck zwischen ihnen eine Führungskraft. Diese Führungskraft erzeugt ein Moment, das eine Drehung des Drehgestells relativ zum Gleis bewirkt.

Ein Drehgestell ist im Wesentlichen ein „Wagen“, der aus einem Rahmen und zwei Radpaaren besteht. Auf diesem „Wagen“ ruht der Eisenbahnwaggon, der eine gewisse Drehung ermöglicht. Unter jedem Waggon befinden sich zwei solcher „Wagen“, die den gesamten Zug bei seiner Fahrt über die Gleise tragen. Da die Drehgestelle jedoch unter dem Wagen montiert sind, sind sie meist nicht gut sichtbar.

Entwicklung und Produktion von Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge:

Bei der Entwicklung und Produktion von Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge sind mehr als 50 Schlüsseltechnologien erforderlich, was sie zu hochtechnischen und schwierig herzustellenden Produkten macht. Da der Zug mit Geschwindigkeiten über 300 km/h fährt, entsteht starke Reibung zwischen den Rädern und den Schienen, wobei die Radoberflächentemperatur auf über 1000 Grad Celsius ansteigt. Diese extreme Hitze kann zu Oberflächenfehlern an den Rädern führen, was zu erhöhten Vibrationen während des Betriebs führt und die Sicherheit des Zuges beeinträchtigt.

Darüber hinaus wiegt jeder Hochgeschwindigkeitszugwagen über 50 Tonnen, wobei der Großteil des Gewichts von den Rädern getragen wird. Im Durchschnitt muss ein Radpaar einem Dauerdruck von über zehn Tonnen standhalten. Daher müssen Räder für Hochgeschwindigkeitszüge mehrere Anforderungen erfüllen, wie z. B. hohe Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Beständigkeit gegen Hitzerisse, Ermüdungsbeständigkeit und Schälfestigkeit. Derzeit beherrschen nur wenige Länder weltweit diese Technologie. Selbst China mit seiner sich schnell entwickelnden Hochgeschwindigkeitsbahnindustrie war zunächst auf den Import von Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge angewiesen.

Materialanforderungen für Räder von Hochgeschwindigkeitszügen:

Wie stellen wir sicher, dass die Räder von Hochgeschwindigkeitszügen hohen Temperaturen standhalten und sich beim Abkühlen nach dem Anhalten nicht verformen? Auch wenn das einfach klingt, ist es eine ziemliche Herausforderung, es zu erreichen. Räder für Hochgeschwindigkeitszüge umfassen zahlreiche Lager und Kleinteile mit komplizierten Konstruktionen, die eine äußerst hohe Präzision bei der Herstellung erfordern.

Jeder Waggon eines Hochgeschwindigkeitszuges wiegt etwa 60 Tonnen, und die Räder müssen bei hoher Geschwindigkeit hohen Belastungen standhalten, was zu schnellem Verschleiß führt. Im Allgemeinen werden die Räder von Hochgeschwindigkeitszügen alle 48 Stunden oder 4.000 Kilometer einer Inspektion unterzogen und in der Regel jede Nacht gewartet. Der Rohstoff für die Herstellung von Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge ist eine spezielle Stahlsorte, die China zunächst nicht produzieren konnte und teuer importieren musste. Nach Jahren unabhängiger Forschung und Entwicklung verfügt China nun über zwei Arten von im Inland hergestellten Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge für seine Fuxing-Serie.

Die strengen Anforderungen bei der Herstellung von Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge:

Räder von Hochgeschwindigkeitszügen müssen den Hochgeschwindigkeitsbetrieb unterstützen und der Arbeitsbelastung durch tägliche Fahrten von Tausenden von Kilometern standhalten, was wenig Spielraum für Mängel lässt. Selbst ein kleiner Fehler von nur 0,2 mm kann Schäden oder Risse verursachen und ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellen. Daher erfordert die Herstellung von Rädern für Hochgeschwindigkeitszüge eine Präzision, die mit der Herstellung von Präzisionsinstrumenten vergleichbar ist. Diese Räder benötigen außergewöhnliche Festigkeit, Zähigkeit und Stabilität sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen.

Als Rohmaterial für die Räder von Hochgeschwindigkeitszügen muss ein spezieller Stahl mit einem hohen Reinheitsgrad und frei von metallischen Verunreinigungen verwendet werden. Beispielsweise muss der Wasserstoffgehalt unter zwei Teilen pro Million liegen. Nach komplexem Schmieden und mehreren Prozessen werden die Radrohlinge einer Ultraschallprüfung, einer Magnetpulverprüfung zur Überprüfung von Magnetismus und Isolierung, einem statischen Auswuchten, einer Härteprüfung und anderen strengen Prüfungen unterzogen, bevor sie als fertige Produkte betrachtet werden können.

Radsätze für Hochgeschwindigkeitszüge und ihre Marktnachfrage:

Radsätze von Hochgeschwindigkeitszügen unterliegen einem starken Verschleiß, der nach 1,2 Millionen Kilometern eine Inspektion und nach rund 2,4 Millionen Kilometern einen Austausch erforderlich macht. Dies bedeutet, dass eine erhebliche Marktnachfrage nach Rädern und Radsätzen für Hochgeschwindigkeitszüge besteht. Länder, die diese Technologie beherrschen, haben im Laufe der Jahre lange vom Verkauf profitiert. China hat notgedrungen auch Hochgeschwindigkeitsradsätze mit hohen Wartungs- und Austauschkosten importiert. Es wird berichtet, dass ein Paar importierter Räder für Hochgeschwindigkeitszüge über 600.000 RMB kostet. Beispielsweise legt der G105-Zug von Peking Süd nach Shanghai Hongqiao täglich etwa 3.042 Kilometer zurück, was bedeutet, dass die Räder etwa alle zwei Jahre ausgetauscht werden müssen. Chinas jährliche Ausgaben für den Import dieser Räder belaufen sich auf über 2 Milliarden RMB.