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雪，遠足的旅人們踏上了回家的歸程。縱然車外是零下三四十攝氏度的低溫，牡佳高鐵列車內依舊保持著22攝氏度的溫暖。

除了靜態的除冰方法，該列車還采用了動態除冰的模式，即采用“基礎制動防凍結功能”，在停車期間，制動閘片在“抱緊”與“松開”兩個狀態中來回切換，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，我們時常可以看到鐵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。為了避免關鍵部位因為表面結冰導致功能下降或喪失，這些關鍵部位的表面涂有中國自主研發的疏水涂層。由于水分子很難與疏水涂層表面的疏水基結合，從而使得水分子不能吸附在疏水涂層的表面。這就像我們日常生活中看到的水油分層一樣，水很難與油融合在一起，而出現分層現象，兩者不會產生明顯的連接。這樣就可以有效阻遏水分子在關鍵部位積累凝結，從而減少甚至消除列車表面結冰的現象，保證列車關鍵部位功能正常、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，低溫環境下，水在管道中結冰是一種非常常見的現象。為了保證管道的通暢，牡佳高鐵列車在車內設置了水箱的加熱系統，確保水箱中的水能夠保持在零攝氏度以上，從而避免出現管道內部結冰堵塞的現象（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，這對列車的性能提出了更高的要求。在寒冷條件下，各種材料的力學性能會發生一定變化。比如鋼鐵等金屬在低溫條件下，內部分子排布會發生細微變化，導致其脆性明顯上升，彈性、沖擊韌性等力學性能下降，使其在外力作用下更容易發生斷裂。顯然，這種現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，牡佳高鐵列車對關鍵部件進行了密封處理，有效阻止了冷凝水滲透，避免各個關鍵部位發生短路。

在寒冷環境中，人體與環境的溫度差異越大，耗散熱量的速度也就越快。人體總要保持體溫恒定，而環境溫度由季節決定，所以我們無法改變外部環境與內部環境的溫度差異。我們只能通過改變導熱系數，使熱量以較小的速度耗散到環境中。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”。

這里需要提到決定物體溫度變化的兩個重要條件——溫度差與導熱系數。而季節和風是影響溫度差與導熱系數的兩個重要因素。對流可以提高導熱系數，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，有風與無風時，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，這就導致人體表面與環境的溫度梯度時刻保持在一個較大數值上，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生就可以保持導熱系數在一個較低的狀態。那么，如何降低高鐵列車外層的導熱系數呢？牡佳高鐵列車在多處采用了具有良好密封性、耐低溫的硅膠材質密封膠條，從而保證了冷空氣與列車內部各種構件的隔離，確保各種部件溫度保持在一個合理區間，并且有效阻止冷凝水滲入，避免結冰對部件功能造成影響，從而提高了列車的穩定性。

?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攝氏度的天氣，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！

（責任編輯 / 高琳? 美術編輯 / 周游）