最“抗凍”高鐵的溫暖密碼

史金陽

在溫暖的車廂里看著車外呼嘯的風(fēng)雪，遠(yuǎn)足的旅人們踏上了回家的歸程。縱然車外是零下三四十?dāng)z氏度的低溫，牡佳高鐵列車內(nèi)依舊保持著22攝氏度的溫暖。

除了靜態(tài)的除冰方法，該列車還采用了動態(tài)除冰的模式，即采用“基礎(chǔ)制動防凍結(jié)功能”，在停車期間，制動閘片在“抱緊”與“松開”兩個狀態(tài)中來回切換，使得冰雪無法在閘片上長時間累積，從而減少冰雪對于制動裝置的影響（圖片來源/中國氣象供圖/簡菊芳）

在寒冷中前行，自然是少不了裹挾風(fēng)雪。該列車采用了從靜到動的組合方式，去除那些影響安全的凝冰與積雪。

?鋼鐵是鐵與碳、硅、錳、磷、硫以及少量的其他元素所組成的合金

在寒冬中，我們時?？梢钥吹借F柵欄上有一層薄薄的凝冰。這種凝冰并不影響我們的日常生活，但是在高速行駛的列車上，它們就成了安全隱患。為了避免關(guān)鍵部位因為表面結(jié)冰導(dǎo)致功能下降或喪失，這些關(guān)鍵部位的表面涂有中國自主研發(fā)的疏水涂層。由于水分子很難與疏水涂層表面的疏水基結(jié)合，從而使得水分子不能吸附在疏水涂層的表面。這就像我們?nèi)粘Ｉ钪锌吹降乃头謱右粯樱茈y與油融合在一起，而出現(xiàn)分層現(xiàn)象，兩者不會產(chǎn)生明顯的連接。這樣就可以有效阻遏水分子在關(guān)鍵部位積累凝結(jié)，從而減少甚至消除列車表面結(jié)冰的現(xiàn)象，保證列車關(guān)鍵部位功能正常、安全可靠。

?牡佳高鐵列車采用抗低溫材料的部件（圖片來源/中國氣象? ?供圖/簡菊芳）

?我們在旅途中總是免不了用水，低溫環(huán)境下，水在管道中結(jié)冰是一種非常常見的現(xiàn)象。為了保證管道的通暢，牡佳高鐵列車在車內(nèi)設(shè)置了水箱的加熱系統(tǒng)，確保水箱中的水能夠保持在零攝氏度以上，從而避免出現(xiàn)管道內(nèi)部結(jié)冰堵塞的現(xiàn)象（圖片來源/中國氣象? ?供圖/簡菊芳）

冬季，運行在中國高緯度的寒冷地區(qū)，這對列車的性能提出了更高的要求。在寒冷條件下，各種材料的力學(xué)性能會發(fā)生一定變化。比如鋼鐵等金屬在低溫條件下，內(nèi)部分子排布會發(fā)生細(xì)微變化，導(dǎo)致其脆性明顯上升，彈性、沖擊韌性等力學(xué)性能下降，使其在外力作用下更容易發(fā)生斷裂。顯然，這種現(xiàn)象可能增加列車在高速行駛下的不安全因素。為了避免或減輕這種現(xiàn)象的影響，牡佳高鐵列車選用了更為耐低溫的合金材料，以確保列車運行過程中的安全性。

?牡佳高鐵列車中使用的硅膠材質(zhì)密封膠條（圖片來源/中國氣象? ?供圖/簡菊芳）

另外，在寒冷條件下，空氣中的水蒸氣遇到低溫物體會在其表面凝結(jié)成水滴。對于電路而言，冷凝水可能滲入列車的各種線路中，極易造成短路等危險狀況。因此，牡佳高鐵列車對關(guān)鍵部件進(jìn)行了密封處理，有效阻止了冷凝水滲透，避免各個關(guān)鍵部位發(fā)生短路。

在寒冷環(huán)境中，人體與環(huán)境的溫度差異越大，耗散熱量的速度也就越快。人體總要保持體溫恒定，而環(huán)境溫度由季節(jié)決定，所以我們無法改變外部環(huán)境與內(nèi)部環(huán)境的溫度差異。我們只能通過改變導(dǎo)熱系數(shù)，使熱量以較小的速度耗散到環(huán)境中。因此，我們在寒冷的冬季會穿上厚厚的羽絨服，避免自己的皮膚接觸外部的冷空氣。那么，如果希望高鐵列車保持相對溫暖，我們也需要給高鐵列車“穿”上一層“棉衣”。

這里需要提到?jīng)Q定物體溫度變化的兩個重要條件——溫度差與導(dǎo)熱系數(shù)。而季節(jié)和風(fēng)是影響溫度差與導(dǎo)熱系數(shù)的兩個重要因素。對流可以提高導(dǎo)熱系數(shù)，使得熱量更快地從高溫物體流向低溫物體。例如，在同樣的溫度下，有風(fēng)與無風(fēng)時，人體感受到的溫度是不一樣的。這是由于流動的空氣快速帶走了人體表面已經(jīng)被我們加熱的相對溫暖的空氣，使得冷空氣流動到我們的身體表面，這就導(dǎo)致人體表面與環(huán)境的溫度梯度時刻保持在一個較大數(shù)值上，從而使我們的熱量以較快的速度流失。

因此，有效防止熱對流的產(chǎn)生就可以保持導(dǎo)熱系數(shù)在一個較低的狀態(tài)。那么，如何降低高鐵列車外層的導(dǎo)熱系數(shù)呢？牡佳高鐵列車在多處采用了具有良好密封性、耐低溫的硅膠材質(zhì)密封膠條，從而保證了冷空氣與列車內(nèi)部各種構(gòu)件的隔離，確保各種部件溫度保持在一個合理區(qū)間，并且有效阻止冷凝水滲入，避免結(jié)冰對部件功能造成影響，從而提高了列車的穩(wěn)定性。

?工人在寒冷的天氣中完成牡佳高鐵鋪軌工程

正是有了諸多“暖心科技”的加持，即便是室外零下三四十?dāng)z氏度的天氣，也能讓坐在牡佳高鐵列車上的乘客享受到溫暖、安心的旅程！

（責(zé)任編輯 / 高琳? 美術(shù)編輯 / 周游）