探访全球首台能爬陡坡的大直径硬岩掘进机“永宁号”穿山打隧 铿锵突进（深度观察·重大技术装备这样攻关④）(2)
“‘永宁号’的主驱动电机，正是8组国产350千瓦电机。”张志国说。早在2015年，中铁装备就开始联合国内电机厂家共同开发国产主驱动电机。经过一轮轮技术交流、修改方案、样机研制，成功生产出首台110千瓦主驱动电机。
此后，中铁装备积极寻找合适项目进行搭载试用，推动国产电机在常规地铁盾构机、大直径泥水盾构机、矿用硬岩掘进机等设备上先后落地。以用代测，不断反馈数据，多次优化升级，国内电机厂家技术越发成熟，电机功率不断升级，相继开发出200千瓦、250千瓦、300千瓦等不同功率产品。
再看减速器。
盾构机上的电机转速极快，每分钟2000多转，不过，盾构机刀盘却要转得“够慢”，每分钟低至1.5转。巨大的转速落差，得靠减速器来实现。
在中国机械科学研究总院郑州机械研究所有限公司，记者见到了为盾构机配套的减速器。“减速器原理很简单，就是靠齿轮改变扭矩，实现降速增扭。不过，如何把齿轮做得更小、更精、更耐用却是个难题。”郑州机械研究所有限公司高级工程师张祥儒说。
首要的是找到合适的合金钢。经过多年不懈努力，中国宝武成功研制出符合要求的新型合金钢，为高功率高密度减速器的诞生奠定了基础。
此后，郑州机械研究所有限公司利用60余年的研究积淀，在渗碳、离子渗氮、感应淬火等方面不断创新工艺，有效提高了高功率密度减速器齿轮的承载能力和可靠度。“现在，我们的减速机可以正常工作1万个小时无故障，与国外同工况减速器持平。”张祥儒说，国产减速器最初只能给直径9米级以下的小口径盾构机配套，如今已可以给12米级以上的超大直径盾构机配套。
最后看刀盘。
刀盘，分为滚刀、刀圈、轴承和密封。经过多年研发升级，中铁装备的滚刀系列产品市场占有率国内第一，还成功出口海外。刀圈，却一度让企业感到头疼。早期，国产刀圈韧性较差、硬度偏高，异常失效的概率高于进口刀圈。为了补足短板，中铁装备决定从基础研究开始投入。2013年，他们与清华大学、东北大学等高校组建产学研攻关联合体，一道钻研高纯净耐磨钢的生产工艺。“作为整机厂商，我们经验丰富，能提供掘进参数、地质数据等基础信息。与高校合作，把理论搞透了，实践才能跟上。”张志国说。
攻克一个个技术难关，中铁装备对盾构技术的认识持续深化，盾构机产品谱系日益壮大：
看形状，不仅能挖圆形隧道，矩形、马蹄形也不在话下。特别是矩形盾构机，开创了过街隧道开挖新模式。
看场景，从最初只能挖地铁，到能挖大埋深、长距离的硬岩隧道，再到矿山、水电站，应用场景更加丰富。
看施工，从只能水平前进，到能竖向挖掘，再到能水平S形连续转弯、大倾角斜坡向上，本领越发高强。
在海拔4700米的青藏高原上，硬岩掘进机“雪域先锋号”，已经工作了一年多；在被誉为“地质博物馆”的大瑞铁路高黎贡山隧道，敞开式硬岩掘进机“彩云号”铿锵突进；在格鲁吉亚一条公路隧道施工现场，世界最大直径全断面硬岩掘进机“高加索号”已掘进突破6000米……2008年以来，中铁装备隧道掘进机订单超过1600台，安全掘进里程超4000公里，产品远销德国、法国、意大利、新加坡等30多个国家和地区。
“中国中铁将瞄准世界科技前沿，在更大掘进直径、更快掘进速度、更深掘进深度和更复杂工况上持续发力，不断攀登掘进机技术制高点，推动中国制造向中国创造转变。”中国中铁党委书记、董事长陈云表示。
记者手记
自信从容向未来
采访过程中，记者发现，面对又一台全球首创掘进机的成功研制，中铁装备人有着令人钦佩的自信与从容。
自信源于底气。15年产业化发展，中铁装备依托我国完备的产业体系及配套优势，携手上下游企业和相关研发机构，一步步攻克滚刀、轴承、电机、液压泵等核心部件，不断夯实产业基础。地基打得牢，工程师们在创新上愈发得心应手：全球首台全断面硬岩竖井掘进机、全球首台马蹄形盾构机、全球首创超小转弯半径硬岩掘进机……一系列具有标志性意义的新产品接连下线。中铁装备在创新之路上自信前行，近年来平均每年下线两台首创产品。
从容源于积累。我国国土辽阔、地形地貌多样、地质条件复杂，为盾构机提供了十分理想的“练兵场”。盾构机工程师们攻坚克难，身经百战，成功战胜高地热、高地应力、高地震烈度等复杂地质考验。被誉为“地质博物馆”的大瑞铁路高黎贡山隧道也被工程师们“征服”。他们自豪地说：“今后，无论遇到什么样的隧道地质都不怕了。”
怀揣自信与从容，工程师们把盾构机做出许多新花样：原本只能水平前进，如今能上坡、能下坡、能拐弯，还能垂直作业，综合水平跃居世界前列。眼下，中铁装备正努力攻克第五代掘进机技术，研发无人值守盾构机及新型破岩方式，为实现盾构机“无人值守、智能掘进”而不懈努力。
有底气、有积累，坚持创新，顽强拼搏，我国盾构机行业还将不断收获新成绩、开启新未来。
《 人民日报 》（ 2023年06月28日 19 版）
