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【中國南車】為高速動車組安上“中國芯”

2011年08月20日09:03         手機看新聞

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為高速動車組安上“中國芯”


  “中國和美國,誰才是發達國家?”

  7月12日,Herbold集團有限責任公司董事總經理、曾任微軟公司執行副總裁兼首席營運官的羅伯特?赫博爾德,在《華爾街日報》中文網上發出這樣一句疑問,或者說,一句感嘆。

  京滬高鐵是讓他產生如是感慨的原因之一:“乘坐剛剛完工的京滬高鐵,不到5小時即走完1300公裡的行程。中國高速鐵路網目前的通車裡程為8000多公裡,2020年時預計將達到16000公裡,而京滬高鐵則是它皇冠上的珍珠。”

  這已經不是京滬高鐵第一次收獲來自國外人士的贊譽。自開通以來,國際社會對它一再肯定,毫不吝惜溢美之詞。在人們眼裡,“京滬高鐵”=“高速發展的中國”。

  聆聽京滬高鐵CRH380A動車組呼嘯而過的長鳴,親眼見証中國高鐵邁向世界之巔的歷程。今天,讓我們走進京滬高鐵動車組核心裝備的主要研制者之一——南車株洲電力機車研究所有限公司(簡稱南車株洲所),探尋中國高鐵核心技術成功背后的秘密。

  勇於開拓創新 造就高速動力之強“芯”

  南車株洲所作為國內牽引電傳動系統技術及產品的領跑者,承擔了京滬高鐵牽引電傳動系統和網絡控制系統等關鍵部件的研制。他們總共提供了牽引變流器528台、輔助電源裝置238台(套)、列車網絡控制裝置58列、車地無線傳輸裝置46台、牽引制動數據記錄裝置92台,是國內京滬高鐵動車組最大的關鍵部件供應商。

  什麼是高鐵的“牽引電傳動系統”和“網絡控制系統”?

  南車株洲所副總經理馮江華告訴科技日報記者,如果把高速列車看作是一個人的話,“牽引電傳動系統”就是這個人的“心臟”,“網絡控制系統”是這個人的“大腦和神經”。

  南車株洲所人平時更願意把兩者說成是“車芯”。要解決長期困擾中國鐵路發展的“高速”與“重載”兩大難題,必須“造芯”。

  但現實是嚴酷的。這兩大標志性技術上世紀70年代初國外已開始研究,80年代中被推廣應用,但其關鍵技術僅為西門子、阿爾斯通、龐巴迪和三菱等少數跨國公司所掌握。有跨國公司代表私下稱,其他技術可以轉讓,但這些“看家底的”絕對不行。

  “主攻大功率牽引傳動、列車網絡控制技術以及核心功率器件的開發,打破技術壟斷格局,並將成果推廣應用以造福國家”遂成為中國南車株洲所不懈追求的目標。

  新世紀以來,南車株洲所積極開放合作,消化吸收國際先進技術,搭建了動車組牽引與網絡控制系統的產業化平台,掌握系統集成、產品工程化、核心控制策略等技術,主導“時速300公裡以上等級動車組電傳動及控制系統”等重大項目,完成了系統的開發,該項目自主開發的牽引及信息監控系統,有效保証了高速動車組的安全運營。

  為了給京滬高鐵CRH380A高速動車組提供先進的可靠“車芯”,南車株洲所組織強大的項目團隊,研發電傳動與網絡系統。他們圍繞高速動車組“變流器功率大、體積小、重量輕”等技術難題,大幅提高了變流器的功率密度,研制出當前世界單列功率最大的動車組變流器。

  2010年12月4日,裝載南車株洲所牽引系統和網絡控制的CRH380A商用動車組創造了486.1公裡的世界鐵路運營最高時速!

  執著於核心技術自主研發的南車株洲所,終將“中國芯”裝上了國產軌道交通裝備高端產品。我國由此形成符合本國國情的牽引電傳動系統技術標准和技術模式,成為世界上少數幾個成功掌握該核心技術的國家之一。

  三十年磨一劍 成就 “機芯”技術之大成

  作為新中國最早成立電力機車研究所之一。通過走引進消化吸收和自主創新相結合的道路,南車株洲所始終專注於該技術的研究和開發,為此,公司兩代人付出了艱辛的努力。

  上世紀70年代以來,南車株洲所黃濟榮等一批科技工作者以敏銳的嗅覺,確立以交流電傳動為研究方向。在極其艱難的情況下,開始理論研究和實驗研究,從交流同步調速系統的研究入手,試制大功率的負載換流變流器和同步電動機。

  進入80年代,南車株洲所又開始轉入交流異步調速和傳動系統的研究。並研制出四象限脈沖整流器,為探索交流傳動技術邁出了關鍵一步。同時由於法國8K電力機車和美國ND5內燃機車的技術引進,促成了南車株洲所一大批青年科技人才的成長和對交流傳動技術的認識。

  上世紀90年代以來,南車株洲所新一代科技精英從技術標准和技術模式入手,向該技術發起新一輪沖擊,他們結合了歐美、日本兩種技術流派的長處,主攻電路研究,創造性地發明了以兩點式和異步電機為主、兼有三點式和同步電機的全新技術模式。並聯合主機廠,研制出我國首台4000千瓦交流傳動電力機車。

  進入新世紀,南車株洲所結合我國鐵路應用的實際情況,以積極開放、融合的心態,加強國際間的交流和合作,利用國家鐵路事業尤其是高鐵裝備大發展的黃金機遇,從大系統到大部件、從關鍵材料和關鍵工藝、從核心硬件和核心軟件上實現了全面技術攻關,逐步建立了適應現代鐵路發展的技術開發應用體系。

  堅持自主創新與開放合作相結合的道路,南車株洲所用了30余年的時間,潛心攻關,先后開發出大功率IGBT、牽引變流器等核心產品,創建了軌道運輸裝備“車芯”技術的中華品牌。

  完善創新體系 追求技術引領之目標

  形成了研發和產品的實際突破固然值得歡欣鼓舞,但在南車株洲所決策層眼裡,創新體系的日漸清晰更加令人欣喜——這其實就是外化表現和內在功力的關系,練好了內功的企業,才能在激烈的市場競爭中始終處於優勢地位。

  在南車株洲所構建的創新體系——即設計、制造、產品三大技術平台和一個質量管理系統面前,所有的研發制造問題都被數字化、標准化、模塊化和系列化了。

  “研發過程可分解成很多步,而每一步都是可控的。”馮江華說,自主研發世界級的創新產品,不能說不難,但在預研的時候就已經把它們打爛揉碎分解,按照設定的流程,科研團隊逐個解決。

  在此過程中,沒有哪個人是不可或缺的。即使某個研發人員或者管理人員中途退出,新接手的人隻需依照規范,便能很快上手,無縫對接。

  因此,再大的難題,在南車株洲所遭到的“待遇”都是一樣——持續不斷地分解和進攻,土崩瓦解只是遲早的事情。

  以京滬高鐵“車芯”為例。在研發過程中,為了研究環境因素對牽引系統可靠性指標的影響,南車株洲所利用牽引系統可靠性試驗平台,根據動車組運營的現場實際情況,開展一系列惡劣環境條件下的可靠性試驗,模擬極限溫度濕度變化、振動、沖擊、沙塵以及風道堵塞風量變化等,考核頻繁啟動、制動、坡道啟動、受電弓跳弓、網壓突變、過分相區等列車運行工況。

  嚴苛的試驗每天連續運行16個小時以上,持續時間將近1年。其中還穿插進行連續7天24小時滿功率運行的極限考核,相當於高鐵列車在不同的氣候和工況條件下免維護運行150萬公裡——在此過程中,數據和經驗迅速累積,故障點和薄弱環節一一修正改善,產品的質量和可靠性得到了驗証。

  周桂法是南車株洲所的首席專家,也是創新體系的主要推動者之一。20年前,在與跨國公司的合作中,他深有感觸:當我們還在一個項目一個項目“啃”的時候,別人的一套平台就能覆蓋絕大部分產品,包括了近期應用開發和整體遠期規劃。二者之間的鴻溝猶如“小米加步槍”與飛機大炮的區別。

  隨著我國經濟的發展,當年可望而不可及的夢想逐漸有了實現的可能。南車株洲所持續投入數千萬元打造三大技術平台和質量管理系統。

  周桂法說,創新體系最大的特點就是可以不斷累積過程資產,也叫知識資產。“把每個項目的設計過程,從前期分析、規劃到立項,每個階段的具體內容都編好,都建成模板,並且有樣例,有大的應用方向,整個目錄層次一目了然。”

  對於南車株洲所,這就是全過程的流程再造,而其效果也非常明顯。以產品為例,以往的一致性通過率可能隻有50%,現在能達到90%以上﹔現場返修率以前可能是10?,現在降到2?以下。

  創新體系更是一種產品的“全生命周期管理”。“在它的保障下,什麼難題解決起來都會有水到渠成的感覺。”周桂法說。

  以此為基底,以牽引電傳動和網絡控制技術為核心,他們先后為時速200公裡及更高速度等級國產化動車組提供了近70%的核心部件,並將最新平台研究成果運用到我國7200千瓦六軸大功率交流傳動主型貨運電力機車上,使貨運重載機車的國產化水平從70%提高到90%以上。

  其自主創新的城市軌道交通產品,作為國內唯一的自主品牌,佔據了28%的市場份額,成功運用於上海、北京、沈陽、廣州、深圳、重慶等多個城市……

  除此外,南車株洲所還成功的將業務拓展到電動汽車、新型材料、風力發電、智能交通、光伏發電等多個產業領域。

  2002年至今,南車株洲所承擔的國家863計劃電動汽車重大專項課題超過9個,國內首屈一指。電動客車產品目前國內銷量最大……(來源:科技日報)
(責任編輯:資料錄入)

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