为什么一个400多吨的庞然大物能在两个手掌宽的铁轨上以每小时350公里的速度异常平稳地飞行？这要归功于高速动车组九大关键技术之一的转向架。
公司“250 km/h动车组高速转向架及应用”获国家科技进步一等奖，配备该高速转向架的CRH380A高速列车获国家科技进步特别奖。
日前，记者走近了世界上商业运营速度最高的“复兴”CR400AF动车组，体验了世界上最先进的高速列车转向架制造技术。
转向架是高速铁路的核心设备，被称为高速列车的“腿”。其主要作用是承受车体重量，保证列车的安全运行和乘坐舒适性。CRRC青岛四方有限公司自主研发的高速列车转向架，在国内市场占有率超过40%。
在中铁四局青岛四方有限公司转向架开发部副主任张振显的带领下，记者来到转向架车间。看到生产线上机器的轰鸣声和切削液的喷涌声。"这是转向架的框架."再往里走，有一排排组装好的转向架。本公司研发生产的“复兴”CR400AF动车组转向架像一个金属四轮小车，每个转向架都配有一个车架、两套轮对、悬挂装置、牵引装置和制动装置。转向架顶部有两个相同锅盖的装置，下面连接一个类似汽车轮胎的空气弹簧，是减振降噪的悬挂装置。“高速列车转向架装有两级悬挂装置，自下而上逐级隔离车轮和轨道的振动。”
据了解，从R&D到制造，CR400AF动车组转向架已通过28次模拟试验、16次试制试验和56次研究试验。设计团队要对悬挂系统涉及的20多个参数进行组合匹配，建立计算机仿真动力学模型，模拟列车以0-350km/h的不同速度水平运行，用实测的轨道谱进行仿真，分析转向架运行安全性能、减振效果和列车稳定性性能指标。本文对几十种参数组合方案进行了优化，并采用滚动振动试验对优化后的方案进行比较，确定最终的悬架参数。
2015年，在西南交通大学高速滚动振动试验台上进行了CR400AF动车组转向架临界速度测试。以10km/h为单位，试验速度不断向上叠加，转向架下的滚动轮越转越快。“看到下面的铁轨在轰鸣中振动，但车身却始终不动，这是我们R&D团队最自豪的时刻。”他说。
最终，“复兴”CR400AF型动车组转向架的最高失稳临界速度达到了600 km/h的试验能力极限..
此后，该转向架经受住了严格的线路试验，其中，在郑徐高铁列车互通立交动态试验中，创下了单车互通运行420 km/h的世界纪录。
“根据旅客舒适度体验测试，我国制定了列车客室稳定性指标的评价标准，低于2.5就优越，要求我国所有高速动车组达到优越水平，而中国标准时速350 km的动车组的线路测试稳定性指标在2以下，乘坐起来非常舒适。其中，优质转向架起着关键作用。”
高承载能力+高轻量化:完美集成
对于转向架来说，既要保证足够的结构强度，又要达到车身轻量化的目标。而高承载力和高轻质只是一对永恒的矛盾。CRRC青岛四方有限公司如何解决这个问题？
记者了解到，在结构强度方面，“复兴”CR400AF动车组转向架承载能力设定了17吨轴重的目标。在设计过程中，对每个轴承部件进行了反复的仿真分析和结构优化，并对车轮、车轴、车架等部件进行了1000万次循环载荷下的疲劳试验，以保证结构强度在整个寿命周期内的安全性。
另一方面，在转向架的制造过程中，采用了各种方法来减轻重量。据张振显介绍，转向架构架采用薄壁箱型结构焊接，最薄钢板只有6mm。“为了实现轻量化的重量控制，设计师进行了精细的重量规划，可以说是薄如螺栓的重量，并在整个设计过程中严格执行。”
曾经在开发100 kg轴箱时，轴箱重量超出计划重量2.5 kg。我该怎么办？
对此，技术人员不厌其烦地对设计方案进行了四次“优化-模拟计算-再优化”，并在试生产后对各部分和整个转向架进行了称重控制，最终成功地使轴箱体“瘦身”，完美地满足了设计之初的重量要求，使CR400AF动车组转向架的整体重量水平在既定的承载能力目标和各种速度等级下达到世界第一水平，使高承载能力和高轻量化达到完美。
卓越的技术:让整个产品无缝
当你仔细观察成品CR400AF动车组转向架时，你会惊叹于精湛的工艺:焊接痕迹很多地方完全看不见，整个产品浑然一体。
张振显告诉记者，技术创新和工艺改进就像R&D的“两只手”和高铁的生产一样，紧密合作，匠心独具，共同打造了追求极致的中国高铁转向架。
“在制造框架结构和焊接结构等部件时，需要极其严格的细节控制。每道焊缝都有详细的技术要求，关键焊缝都要仔细打磨。”转向架工程师认为，这就是所谓的“改装”，将转向架打磨成完美的形状，使结构受力均匀合理，通过极其苛刻的细节设计和制造，充分保证结构的承载安全。
转向架定位臂是一个精度要求高、需要人工打磨的零件。如果说转向架是列车的“腿”，那么定位臂相当于“脚踝”，是转向架的核心部分。
“定位臂作为转向架构架与车轮之间的接触部分，通过定位节点与轮对相连。在高速运行状态下，定位臂的接触面应承受重达30吨的冲击力。为了保证安全性和可靠性，为了保证定位臂和轮对节点的配合率达到75%以上，必须由工人手工打磨。”张振显说。
机器粗加工后，空留给手工打磨的空间只有0.05 mm左右，相当于一根细毛的大小。磨削量少的话，配合率达不到要求，磨削量多的话，10万元以上的零件有可能报废。在如此严格的技术标准下，转向架车间涌现出宁等“大国工匠”，成功解决了长期制约转向架批量生产的瓶颈问题，保证了高速列车转向架的高质量、高产量。
目前，配备该转向架产品的高速铁路机车累计运行里程已超过4.4亿公里，2010年创下486.1公里/小时的世界铁路运行试验最高速度纪录，同时公司还积极开展海外专利布局，为中国高铁“走出去”战略提供了强有力的专利支持。
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