Nguyên lý chỉ đạo của tàu cao tốc:

Hoạt động của bánh xe lửa có thể được mô tả như một chiếc 'xe đẩy' nhỏ hơn chở một chiếc lớn hơn. Không giống như ô tô, tàu hỏa không có vô lăng, vậy làm thế nào để chúng di chuyển về phía trước hoặc thậm chí rẽ? Điều này chủ yếu được thực hiện bởi bogie. Khi tàu đi vào khúc cua ở một tốc độ nhất định, bánh ngoài của bộ bánh trước tiếp xúc với mặt trong của ray ngoài, tạo ra lực dẫn hướng thông qua áp suất giữa chúng. Lực dẫn hướng này tạo ra mô men làm cho xe chuyển hướng so với đường ray.

Xe chuyển hướng về cơ bản là một 'xe đẩy' được tạo thành từ khung và hai cặp bánh xe. Toa tàu nằm trên 'toa xe' này, cho phép chuyển hướng ở một mức độ nhất định. Mỗi toa tàu có hai 'toa tàu' như vậy bên dưới, hỗ trợ toàn bộ đoàn tàu khi nó chạy dọc theo đường ray. Tuy nhiên, vì giá chuyển hướng được lắp đặt bên dưới toa xe nên chúng thường không dễ dàng nhìn thấy được.

Phát triển và sản xuất bánh xe lửa tốc độ cao:

Bánh xe lửa tốc độ cao sử dụng hơn 50 công nghệ chính trong quá trình phát triển và sản xuất, khiến chúng trở thành những sản phẩm có kỹ thuật cao và khó sản xuất. Khi tàu chạy ở tốc độ vượt quá 300 km/h, ma sát mạnh xảy ra giữa bánh xe và đường ray, khiến nhiệt độ bề mặt bánh xe tăng lên trên 1000 độ C. Nhiệt độ cực cao này có thể gây ra các khuyết tật bề mặt trên bánh xe, dẫn đến tăng độ rung trong quá trình vận hành và ảnh hưởng đến sự an toàn của tàu.

Hơn nữa, mỗi toa tàu cao tốc nặng hơn 50 tấn, phần lớn trọng lượng do các bánh xe chịu. Trung bình, một cặp bánh xe phải chịu áp lực lặp đi lặp lại trên chục tấn. Vì vậy, bánh xe lửa tốc độ cao phải đáp ứng nhiều yêu cầu như độ bền cao, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn, chống nứt do nhiệt, chống mỏi và chống bong tróc. Hiện nay trên thế giới chỉ có một số nước làm chủ được công nghệ này. Ngay cả Trung Quốc, với ngành công nghiệp đường sắt cao tốc đang phát triển nhanh chóng, ban đầu cũng phải dựa vào nhập khẩu bánh xe lửa cao tốc.

Yêu cầu về vật liệu cho bánh xe lửa tốc độ cao:

Làm thế nào để đảm bảo bánh xe lửa tốc độ cao có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị biến dạng khi hạ nhiệt sau khi dừng? Mặc dù điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng để đạt được nó lại khá khó khăn. Bánh xe lửa tốc độ cao bao gồm nhiều vòng bi và các bộ phận nhỏ có thiết kế phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cực cao trong chế tạo.

Mỗi toa tàu cao tốc nặng khoảng 60 tấn, bánh xe phải chịu tải trọng lớn khi quay với tốc độ cao dẫn đến hao mòn nhanh chóng. Nói chung, bánh xe lửa tốc độ cao được kiểm tra 48 giờ một lần hoặc 4.000 km và thường được bảo dưỡng hàng đêm. Nguyên liệu sản xuất bánh xe lửa cao tốc là loại thép đặc biệt, ban đầu Trung Quốc không sản xuất được và phải nhập khẩu với giá thành cao. Sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển độc lập, Trung Quốc hiện có hai loại bánh tàu cao tốc được sản xuất trong nước cho dòng Fuxing của mình.

Các yêu cầu nghiêm ngặt của việc sản xuất bánh xe lửa tốc độ cao:

Bánh xe lửa tốc độ cao phải hỗ trợ vận hành ở tốc độ cao và chịu được khối lượng công việc di chuyển hàng nghìn km mỗi ngày nên rất ít có khả năng xảy ra sai sót. Ngay cả một lỗ hổng nhỏ tới 0,2 mm cũng có thể gây hư hỏng hoặc nứt, tiềm ẩn những mối nguy hiểm về an toàn. Do đó, việc sản xuất bánh xe lửa tốc độ cao đòi hỏi độ chính xác tương đương với việc chế tạo các dụng cụ chính xác. Những bánh xe này cần sức mạnh, độ dẻo dai và độ ổn định đặc biệt ở cả nhiệt độ thấp và cao.

Nguyên liệu làm bánh tàu cao tốc phải là loại thép đặc biệt có độ tinh khiết cao, không chứa tạp chất kim loại. Ví dụ, hàm lượng hydro phải dưới hai phần triệu. Sau quá trình rèn phức tạp và nhiều quy trình, phôi bánh xe phải trải qua quá trình kiểm tra siêu âm, kiểm tra hạt từ tính để kiểm tra từ tính và cách điện, cân bằng tĩnh, kiểm tra độ cứng và các kiểm tra nghiêm ngặt khác trước khi chúng có thể được coi là thành phẩm.

Bánh xe lửa tốc độ cao và nhu cầu thị trường của chúng:

Bánh xe của tàu cao tốc bị hao mòn nghiêm trọng, bắt buộc phải kiểm tra sau 1,2 triệu km và thay thế khi đi được khoảng 2,4 triệu km. Điều này có nghĩa là có nhu cầu thị trường đáng kể về bánh xe và bộ bánh xe lửa tốc độ cao. Các quốc gia làm chủ được công nghệ này từ lâu đã thu được lợi nhuận từ việc bán hàng trong nhiều năm qua. Trung Quốc, trước nhu cầu thiết yếu, cũng đã nhập khẩu bánh xe tốc độ cao với chi phí bảo trì và thay thế cao. Được biết, một cặp bánh tàu cao tốc nhập khẩu có giá hơn 600.000 RMB. Ví dụ, chuyến tàu G105 từ Nam Bắc Kinh đến Hồng Kiều Thượng Hải chạy khoảng 3.042 km mỗi ngày, nghĩa là bánh xe cần được thay thế khoảng hai năm một lần. Chi tiêu hàng năm của Trung Quốc để nhập khẩu những bánh xe này lên tới hơn 2 tỷ RMB.