印度造高鐵，結果還得跟中國買輪子，高鐵車輪有多難造？_風聞

　　印度，被稱為“火車輪子上的國家”。作為亞洲最早擁有鐵路系統的國家，印度鐵路的全部總里程超過67000公里，每天要承載1.4萬輛火車、2300萬人次和300萬噸的貨物，鐵路對於印度的重要性不言而喻。

　　▲這種場景今天已經很難看到了

　　很多網友都看過印度火車“外掛”乘客的圖片，這樣的場景現在已經很少，但受限於印度的經濟情況，印度鐵路的發展狀況仍然很差。特別是作為世界第四，亞洲第二的鐵路大國，印度至今也沒有一條真正意義上的高速鐵路，半高速鐵路的建設也嚴重依賴進口。

　　▲印度現役最快的列車，時速不過160千米

　　近年來，中印兩國發生了不少摩擦，再加上印度媒體的渲染，印度民間的反華情緒日益高漲，印度與中國的貿易也受到了不小的衝擊。但就在前段時間，由於俄烏衝突爆發，印度向烏克蘭企業訂購的3.9萬對車輪無法交貨，只能改為向中國訂購。在鐵路這種重要訂單上，如果有其他選擇，印度是無論如何也不會買中國貨的。

　　▲印度這麼大一個國家，連火車輪子也造不出來嗎？

　　雖然印度製造一直被大家看做是笑柄，但印度畢竟也是個大國，連航母、飛機都能造，難道造不出火車輪子嗎？其實，火車車輪，特別是高鐵車輪的製造難度，超出了很多人的想象。不要説印度，對於中國也是個難題。

　　高鐵車輪，究竟難在哪裏？　　火車的車輪看起來是實心的，結構比較簡單，但在加工上卻非常複雜。火車在行駛過程中要沿着軌道前進，不需要人來控制方向，但同樣有轉彎的需求。而火車的轉彎，就需要通過車輪來完成。

　　▲火車的車輪固定在轉向架上

　　火車的每一節車廂下方都設置有轉向架，一般來説，一節車廂需要兩個轉向架，而每個轉向架安裝有2對車輪。當火車通過彎道時，由於兩側鐵軌的高度和長度不同，車輪的轉動方向也隨之變化，帶動轉向架旋轉，完成轉彎過程。

　　▲火車行駛時，通過轉向架帶動轉彎

　　在這個過程中，車輪要承受車輪的載荷，又要承受轉彎時的複雜應力環境，再加上高速行駛過程中的摩擦，火車車輪的工作環境極端惡劣，必須擁有極高的強度。而在列車車速上升後，車輪的受力會以指數式迅速增長，因此高鐵車輪的要求遠高於普通鐵路。

　　▲車輪在轉彎時其實是傾斜的

　　對於高鐵車輪來説，最大的難點在於保證車輪與鐵軌的接觸面——踏面的完整。在火車的啓動和制動階段，踏面與鐵軌之間會不可避免得產生滑動現象，而高速滑動時的摩擦會產生上千度的高温。在這樣的温度下，踏面很容易被破壞，導致表面的材料剝離崩落。

　　▲“掉塊”現象是困擾國產車輪的一大問題

　　一旦車輪的踏面發射崩落，就會影響車輪的一致性，加劇行駛中的振動。這樣的振動不僅影響列車的平穩行駛，發出噪音，還會降低列車各部分零件和鐵軌的壽。此外，在惡劣工況下長期運轉，高鐵車輪還將面臨磨損和熱裂現象的威脅。這些問題輕則造成列車提前報廢，重則會引發重大安全事故。

　　▲ICE-1高速列車

　　1998年6月3日，從德國慕尼黑駛向漢堡的ICE-1高速列車在行駛過程中突然發生脱軌，導致了嚴重事故。列車上搭載的400名乘客中，101人死亡，105人受傷。在此之前，ICE-1列車已經維持了7年的安全形勢，從未發生任何事故。

　　▲這是歷史上傷亡率最高的鐵路事故

　　經過對事故現場的詳細勘測，調查團隊得出結論：ICE-1列車的車輪設計存在嚴重缺陷，車輪的鋼圈在使用中由於金屬疲勞斷裂，直接插入了車體，並且與鐵軌發生了刮擦，導致列車脱離軌道。小小一個車輪的損壞，就能引發如此恐怖的事故。

　　不申報專利，不發表論文，不接受參觀交流　　由於日本和歐洲國家在高鐵行業起步很早，早在1963年，日本就開通了第一條時速超過200公里的鐵路，擁有豐富的相關開發經驗，對於高鐵車輪的生產技術也有着充分研究。

　　▲ICE-1事故的原因就是車輪設計存在缺陷

　　為了保證高鐵車輪的安全性，車輪的內部結構必須高度一致，哪怕是0.2毫米的內部缺陷也可能造成車輪的開裂。相比普通火車車輪，高鐵車輪對於鋼材性能、鑄造方式、雜質含量等都有着極高的要求。

　　▲能夠獨立生產高鐵車輪的國家少之又少

　　通常來説，高鐵車輪是由一整塊鋼坯製造而成的，經過切割的高温鋼坯被送入模具鍛壓，成型後再進行熱處理和進一步的加工，才能加工為成品車輪。隨後，這些車輪還要進行全面檢測，確保車輪的尺寸、硬度、內部狀態都符合標準，才能最終出廠。

　　▲正在進行鍛壓的車輪

　　這樣的工藝聽起來不難，實施起來卻是困難重重。上文中軍武菌提到過踏面崩落的缺陷，而這正是長期困擾國產車輪的難題“掉塊”。踏面出現“掉塊”現象，主要原因是踏面的亞表面存在堆積的脆性氧化雜質，在車輪高速運轉時，這些雜質就會開裂，導致踏面崩落。

　　▲高鐵的平穩性要求非常高

　　問題的原因很容易找到，但如何解決卻是難點，必須從鋼坯的鑄造階段開始着手，這又涉及到了鋼材的配方和工藝。想要消除這些缺陷，必須經過大量的試驗和測試，才能找到最合適的配方。

　　▲路奇霓公司的車輪生產線

　　到了20世紀末，國際上高鐵車輪的技術已經相當成熟，但相關技術卻被少數國家嚴格把控。全世界只有十幾個國家能夠生產高鐵車輪，而完整的高鐵輪對只有日本住友、德國BVV、意大利路奇霓、法國瓦頓四家公司能夠生產能夠生產高鐵車輪。其他國家想要發展高鐵，必須高價從這些企業購買。

　　▲高鐵車輪是一種消耗量極大的耗材

　　但高鐵車輪是消耗品，每運行120萬公里就需要返廠檢修，運行240萬公里就需要更換，要想大面積鋪開，車輪的消耗數量是驚人的。為了達到壟斷的效果，這些公司長期實行“三不”政策，即不申報專利，不發表論文，不接受參觀交流，嚴格防止技術外流，阻止其他國家發展高鐵技術。

　　沒有核心技術，只能受制於人　　中國的鐵路建設也相當早，但一直到20世紀60年代，中國才開始掌握車輪的加工技術。1964年，中國第一個國產熱軋車輪在馬鞍山鋼鐵公司車輪輪箍廠製造成功，結束了中國鐵路幾十年來使用洋輪的歷史。直到今天，馬鋼依舊還是中國最重要的鐵路車輪生產基地。

　　▲一直到60年代，國產列車都要使用“洋輪”

　　但受到當時的技術條件限制，中國的車輪技術長期停留在20世紀40年代的水平，直到80年代後，在“六五”、“七五”計劃期間，馬鋼投入了3000多萬元的資金改進加工工藝，從歐洲發達國家引進生產設備，提高了國產車輪的技術水平。

　　▲中國車輪的技術水平長期停留在20世紀40年代

　　到了90年代，馬鋼再次進行產業升級，投入5個億的巨資從德國等國引進先進設備和工藝，淘汰老舊的生產線，基本解決了此前由於設備工藝老舊導致的質量問題。與此同時，為了防止馬鋼在國內“一家獨大”，我國陸續引進了多條車輪生產線，並且直接進口了部分高性能車輪，緩解了國產車輪質量上的缺陷。

　　▲馬鋼如今已經擁有世界一流的高鐵車輪生產能力

　　但對於車速超過每小時300千米的高鐵來説，國產車輪的性能還遠遠不能達標。國內高鐵在建設初期採取了進口與技術轉讓結合的路線，從法國、日本進口列車的同時，也一併採用了進口車輪。其中，時速低於300公里的列車使用日本住友生產的車輪，而時速高於300公里的列車則使用意大利路奇霓車輪。

　　▲早期的“和諧號”很多是整車從國外進口的

　　雖然在引進高鐵生產線的同時，國內也引進了車輪的生產線，但由於種種原因，國內高鐵依舊需要長期購買昂貴的進口車輪。而進口的生產技術只是權宜之計，國內的生產線也只是代工廠，核心技術仍然掌握着國外企業手中。如果國產高鐵想要出口到國外，但車輪廠家拒絕供貨怎麼辦？如果受到外部因素影響，供貨商斷供怎麼辦？就算沒有這些因素，進口車輪的昂貴价格也限制了國產高鐵的發展。

　　引進，吸收，再創新　　實際上，此前國內的車輪技術就已經取得了不小進步，在技術上的難點不大。早在2002年，全部使用國產CL50車輪的“中華之星”號試驗車就跑出了321.5公里的時速。對於運營時速在300公里以下的高速列車，國產車輪的性能已經足夠達標。

　　▲“中華之星”號列車

　　但在國內高鐵發展的初期，由於“中華之星”等國產高速列車的可靠性和性能存在大量缺陷，在鐵道部某高層領導的指示下，相關部門不再支持自主研發，而是轉向進口列車，採取“引進-吸收-再創新”的路線，直接從國外進口列車和生產線，也就是後來的“和諧號”系列。

　　從結果來看，這樣的方案是成功的。基於引進國外的先進技術，中國的高鐵一夜之間就擠進了發達國家的水平。如果只靠閉門造車，今天的中國高鐵不可能取得這樣快的發展。但這樣的方案也存在問題：高鐵的核心技術，是不可能買到手的。

　　▲吸收引進國外技術，加快了國產高鐵的研發速度

　　以引進日本技術的CRH-2為例，雖然中國引進了全套生產線和設計圖紙，但高鐵的軟件源代碼、動力系統技術都掌握在日方手中。車上的一個顯示器，國產的只要2萬，而日本進口的要14萬，但由於系統兼容性的問題，必須高價買進口顯示器。而機車的控制程序出現問題後，還需要外國技術人員才能維修。

　　▲如今，高鐵的國產化比例已經超過90%

　　不過，中國在引進高鐵技術時，擁有一個獨特的優勢：市場。2004年，國務院通過了《中長期鐵路網規劃》，計劃在2020年將中國的鐵路里程延伸到10萬公里，建成四橫四縱的客運專線，這是人類歷史上最大規模的高速鐵路建設計劃。對於國外企業來説，中國高鐵這塊蛋糕簡直大得難以想象。

　　▲中國高鐵的市場大的驚人

　　因此，在鐵道部與國外企業進行談判時，可以説是佔盡了優勢。鐵道部明確要求，參與投標的外企必須以中外合資企業的形式參與，並且擁有國際領先技術支持，具備自主製造能力。而背後的目標，則是通過採購高鐵換取相關技術。

　　▲中國市場這塊蛋糕，人人都想分一杯羹

　　在鉅額利潤的誘惑下，投標方紛紛拿出了自己壓箱底的技術。其中，日本高鐵聯合體和南車集團合作，提供了新幹線技術，而龐巴迪早已經和南車集團建立合資公司，技術轉讓也不成問題。但在競標企業之中，性能最好，也最被國內看好的德國西門子卻仗着自己的的技術優越，給原型車和技術轉讓費用開出天價，原型車每列3.5億人民幣，技術轉讓費用更是高達3.9億歐元。

　　▲德國西門子ICE-3的技術先進，也最被中國看好

　　看到德國人獅子大開口，北車集團也絲毫不退讓，直接宣佈西門子出局，轉而向法國阿爾斯通採購原型車和技術。在首輪競標中，日本高鐵、龐巴迪和阿爾斯通各分到了一杯羹，而西門子卻一無所獲。這樣的重大戰略失敗讓西門子高層極度震怒，將談判團隊全體踢出了公司。

　　▲失去中國市場，是西門子不可能接受的

　　2005年，鐵道部開始了第二輪談判，開始計劃引進時速300公里的高鐵。除了日本方面明確表示拒絕轉讓技術外，其他企業都繼續參與了新一輪競標。吃了大虧的西門子這次放低姿態，不僅願意低價出售原型車，還以8000萬歐元的“白菜價”轉讓了生產技術，手把手教中國人怎樣造高鐵。

　　▲為了換取中國市場的份額，西方國家只能提供先進技術

　　雖然所有參與競標的外企都知道，中國採購進口列車只是權宜之計，早晚有一天，中國會吸收自己的技術，並且發展純國產的高速列車。但即使是這樣，中國在前期採購的列車和技術轉讓方也能讓他們賺得盆滿缽滿。但恐怕沒人想到，中國對於高鐵技術吸收的速度會有多快。

　　僅僅用了不到3年時間，北車集團就實現了西門子Velaro列車的國產化，不再需要從德國訂購。而在日本拒絕轉讓時速300千米技術後，南車集團也在新幹線的基礎上，在2008年獨立開發出了時速300千米的高速列車。

　　▲脱離日本的技術支持，中國依舊發展出了高速列車

　　在引進的高鐵技術中，高鐵車輪的生產線引進自然也是重要組成部分。按照原計劃，中國智波公司將與德國BVV合作，引進一條高鐵車輪生產線，但最終，智波轉而和意大利路奇霓合作成立了智奇公司。但在技術轉讓和價格方面，意方堅決拒絕鬆口。一直以來，智奇都不掌握高鐵輪對生產的核心技術，只是作為意方的代工廠。

　　▲BVV由於錯失中國市場，最終被中資企業收購

　　不過，BVV的談判失敗造成了一個意想不到的後果：BVV失去中國市場後經營不善，最終在2016年被股東出售，而買家正是中資企業富山公司。再加上2014年被馬鋼收購的法國瓦頓，高鐵輪對的四大巨頭已經有一半被中國收入囊中。

　　國產車輪的崛起　　2011年後，由於鐵道部某高層領導被撤職，隨後鐵路系統經過改組，國內高鐵的發展方向發生了重大改變。在吸收結合了國外先進技術後，國內高鐵技術已經有了不小的進步，只是由於政策原因暫時無法投入使用。而在相關政策的支持下，國產高鐵以及其他相關配套系統迅速脱穎而出。

　　▲國產高鐵的發展長期受到限制

　　2013年，國產D1車輪在CJ1動車組身上試驗成功，開始投入時速250千米的線路運營，性能表現優於進口車輪。從2014年開始，國內開始着重攻關時速350千米高鐵車輪的自產技術。2015年，運用了大量先進技術的國產D2車輪研製成功，裝配於CR400系列“藍海豚”和“金鳳凰”動車組，實現了高鐵車輪的國產化。

　　▲“復興號”開始換裝國產高鐵車輪

　　和歐洲進口的ER8車輪相比，國產車輪不僅價格便宜的多，而且性能上也更具備優勢。D2車輪採取了全新的中碳Si-V微合金鋼材，極大的提升了車輪的斷裂韌性和抗拉強度，在硬度、抗熱損傷、抗磨損等方面都優於進口車輪，有效提升了使用壽命，降低了運營成本。

　　▲CR400AF安裝的國產高鐵車輪

　　不過，出於安全性考慮，國內規定一列火車只能使用一種車輪，禁止混裝車輪的行為。而當時國內絕大多數高鐵都使用進口車輪，除非把車輪全部換掉，否則只能繼續進口車輪。而在2018年後，經過嚴密的安全性測試，國內開始運行在同一列車上安裝不同車輪，早期安裝進口車輪的高鐵也可以換裝國產車輪。這也極大拓展了國產車輪的適用範圍。

　　目前，國內高鐵車輪的國產化比例已經超過了50%，未來將會進一步增加。國產高鐵車輪不僅能夠供應國內市場，還通過了國外的市場認證，出口到了韓國、印度、德國等多個國家。2017年，德國鐵路向馬鋼訂購了160件高速車輪，並且順利通關了檢測，投入了運行。

　　▲軌道交通車輪的市場還在逐年增長中

　　根據相關研究統計，2018年，全球軌道交通車輪輪對的市場規模達到了27.02億美元，並且還在逐年上升之中，而中國在其中所佔的產量和銷量均為世界第一。國產車輪不僅擁有極為龐大的國內市場，還能夠廣泛供應國際市場需求。

　　▲中國車輪的銷量已經超過獨聯體國家的總和

　　根據印度媒體報道，這次向中國採購的車輪價格比烏克蘭方面的報價更高，但只高出了1.6%，還在可以承受的範圍之內。如果印度向歐洲或者日本訂貨，價格恐怕是國產車輪的幾倍還不止。國產高鐵的安全性有目共睹，國產高鐵車輪在國際市場上也逐漸受到認可。中國車輪性能優秀，價格也便宜，自然是最佳選擇。

　　▲大家覺得這個塗裝怎麼樣？

　　中國的高鐵技術先進，已經是世界公認的事實，也是中國製造的代表。高鐵車輪的國產化不僅能保證國內高鐵發展不再受制於人，更能提高中國製造的含金量。如今，就連對車輪質量要求嚴格，國內擁有自產能力的德國鐵路都開始向中國訂貨，更顯示出國產車輪的優秀。

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