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探寻中国高铁装备制造创新之道·南车四方篇 让“火箭”列车驰骋世界

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探寻中国高铁装备制造创新之道·南车四方篇 让“火箭”列车驰骋世界

澳门皇冠800在线:科技日报 发布日期:2011-07-12 查看:
 

    这是她著名的标识,蓝白相间、车头如“长征号”火箭;

  这是她骄人的指标,持续运营时速350公里、最高运营时速380公里,科技含量最高;

  这是她响亮的名字,“和谐号”CRH380A。

  由南车青岛四方机车车辆有限企业(以下简称为“南车四方”)自主研制的“和谐号”CRH380A还有一个昵称——中国的“火箭”列车。

  6月30日下午15点,上海虹桥车站。担当京沪高铁首次运营的CRH380A(G2次)迅速驶离,加速向北京飞奔。短短几分钟,车内速度显示屏上的数字便一路飙升,最后持续定格在300km/h。不知不觉间,车窗外婉约秀丽的江南风光,转瞬便被旖旎俊美的江淮大地所替换。

  “南车四方共为京沪高铁投放了46列CRH380A新一代高速动车组。CRH380A解决了高速状态下的结构可靠性、动力学性能、振动模态匹配、气动性能等关键技术,实现了头型技术、高速转向架技术、噪声控制技术、牵引系统、车体气密强度和气密性、制动系统等十大系统创新。”南车四方总工程师龚明对科技日报记者说。

  行业内国家级研发试验机构最多

  试验项目:“动车组蛇行运动临界速度,瞬时速度580公里/小时”,当显示屏出现上述字样时,CRH380A高速动车组在滚动试验台上的速度仍在快速提升。

  一走进南车四方,便被引入高速列车系统集成国家工程实验室,看到了这个令人欣喜的场景。

  南车四方副总工程师、CRH380A总体设计师梁建英告诉科技日报记者,2008年6月开工建设的这个实验室是目前国内轨道交通行业实验设备最全的实验室,拥有整车滚动试验台、转向架疲劳试验台、电磁兼容试验台、制动试验台以及产品虚拟中心等。该实验室的建设不仅进一步完善了高速列车试验验证体系,而且为中国南车四方股份企业乃至我国高速列车产业自主持续研发能力的提升提供了支撑和保证。

  为提升高速动车组的自主创新能力,近几年,国家发改委和科技部先后在南车四方建立了高速列车系统集成国家工程实验室和国家高速动车组总成工程技术研究中心,加之企业已有的国家级技术中心和博士后科研工作站,企业已成为行业内国家级研发试验机构最多的企业。

  “创新体系建设中很重要的环节就是试验验证体系,设计运行时速达380公里的动车组,世界上没有先例可循,完全靠自主研发。大家经历了目前历史上规模最大、历时最长的科学研究试验,一步步探索高速动车组高速运行的规律。”梁建英先容说,在京津高铁,大家进行了半年17大类1800多种不同运行状况的科学试验研究,探明了高速列车在平原运行的规律。在武广高铁,针对其隧道多、桥梁多、运营里程长的线路特点,大家进行了11个月的试验研究,完成了高速运行空气动力学等项目的研究试验。

  自2008年起,南车四方通过系统分析、统筹策划、分步实施,在动车组研制的不同阶段,进行了完整的部件试验、系统试验、系统间匹配试验、线路运行试验、运营跟踪试验以及科学研究试验。

  在京津、在武广、在郑西、在沪杭、在京沪高铁,全国近百家试验研究单位,累计达152大类,2800余项的试验,相当于绕地球50多圈200多万公里的行程,不仅确保了CRH380A的研制成功,而且全面验证了CRH380A的各项技术性能。

  凝练创新成果的CRH380A在中国南车四方股份企业诞生,企业也因此获得了国家科技计划实行优秀团队奖。

  三步走实践奠定了自主研制“底气”

  那是一个激动人心的历史时刻。2010年的12月3日, CRH380A在京沪高铁先导段创下时速486.1公里的世界铁路运营最高速度。

  “持续运营时速达380公里的CRH380A是世界高速铁路技术一个新的里程碑。”回忆当初接到CRH380A研制任务时,梁建英说,“高速动车组是世界轨道交通装备产品高新技术的大集成,尽管研制CRH380A虽然面临前所未有的挑战,但是大家还是有底气的。”

  这个“底气”源于南车四方从2004年开始进入高速动车组领域,在国家确定的高铁发展“三步走”战略引导下,成功实践了引进消化吸取、再创新、反超领先。

  南车四方在研制CRH380A之前历经了两个创新阶段。

  第一阶段是引进消化吸取再创新阶段。在引进消化吸取国外先进技术过程中,进行了全面的研究试验,留下了600多页的试验记录、数百兆的电子数据记录,进行了长达6万公里的线路运行试验。在引进高速动车组技术上进行了110项优化设计后,成功解决了引进技术和中国铁路环境的“水土不服”,构建了动车组产品研制平台。在完成60列时速200—250公里动车组项目的基础上,通过对编组形式、动力配置、车型设置、旅客界面、减振降噪等方面的创新,成功制造出时速250公里长编组动车组和世界首创的卧铺动车组。

  第二阶段是自主提升创新阶段。在京津、武广、郑西等线路进行了一系列综合线路试验,对高速条件下的系统行为进行了全面的研究和探索,对动车组的牵引性能、车体强度与模态、转向架等方面进行了系统的提升与优化,突破了制约速度提升的关键技术,成功研制出CRH2型时速300至350公里高速动车组,并为新一代高速动车组的研制奠定了基础。

  第三阶段是全面创新阶段,就是CRH380A新一代高速动车组的研发。早在技术引进之初,南车四方就将目光锁定在自主创新体系建设、掌握核心研发技术上,并随着三个阶段创新实践的推进超前策划、全面布局。

  制定了“领先一步”的创新策略,构筑企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的开放式创新平台。从研发、制造、试验和管理流程再造等方面系统谋划自主创新体系的构筑。

  在建设世界一流水平的设计、制造、产品三大技术平台的同时,全方位开展机制创新、技术创新和管理创新。在这一过程中,企业不遗余力加大技术投入,每年将销售收入的6%投入到技术研发。

  以突破关键技术为核心,以仿真平台建设和线路试验研究有机结合为重点,健全了系统完整、层次分明、结构合理、资源齐备的研发设计体制。企业先后投入了20多亿进行大规模的工业化改造,构筑了以信息化、数字化、自动化为重点制造技术体系,建成了专业化、规模化的中国高速列车产业化基地。

  “科学严谨的研发流程、联合创新的有效平台、完善的试验验证体系、层次结构合理的研发团队,形成了南车四方强大的创新能力,也成就了CRH380A的成功研制。”中国南车首席技术专家、南车四方技术中心主任马云双先容说。

  火箭头型描绘出当之无愧“中国脸”

  在宽大洁净的南车四方调试试验厂房内,CRH380A的头型美观大气,具有强烈的视觉冲击力,这个概念设计取材于长征火箭的新头型,是真正意义上的“中国面孔”。

  中国南车首席技术专家、南车四方副总工程师丁叁叁先容说,头型设计是确保列车运行安全性、乘坐舒适性和节能环保性的关键。在设计过程中,企业完成了20种头型概念设计,10种头型三维流场数值分析,5种头型风洞试验,共进行了17项75次的仿真计算,760个工况(不同运行环境)的气动力学试验和60个工况的噪声风洞试验,完成520个测点22项线路测试,最终面世的新头型的各项技术性能达到了国际领先水平。

  转向架是列车高速、安全、舒适运行的根本保证,转向架技术是高速列车的核心技术之一。梁建英先容,在CRH380A的研发过程中,设计师通过多方案及参数的循环优化,进行了45项动力学及结构强度仿真分析,52项台架试验,15次线路试验,取得了一系列科研创新成果,实现了“踏面接触应力”比欧洲标准降低10—12%的新突破。

  在突破研制CRH380A关键技术过程中,南车四方在铁道部与科技部签署的联合行动计划引导下,与清华、北大、浙大、中科院、同济、西南交大等21家国内知名高校及科研院所紧密合作搭建了系统、高效的产学研用联盟。这种联合攻关模式,最终实现了动车组系统集成、头型、轻量化车体、转向架、减振降噪等关键技术的重大突破。

  CRH380A成功研制还得益于中国南车在高速动车组的研发上的整体布局。在这个布局中,南车四方负责动车组总成,重点攻克系统集成技术、转向架技术和车体技术;南车株洲所和电机企业负责牵引电传动及网络控制系统,包括牵引变流技术、车辆信息控制技术、牵引电机技术和变压器技术;南车浦镇企业负责制动系统技术;中国南车戚墅堰所负责基础制动单元和齿轮传动等技术。正是这个大团队的通力合作、共同攻关,高速动车组的核心技术均在中国南车实现自主研制,使得CRH380A动车组成为我国自主化率最高、拥有完全自主常识产权的高速列车。

  据了解,近几年仅在高速列车领域南车四方就获得了国家专利213项,制定技术标准107项。企业已形成了具有中国特色、完全拥有自主常识产权的高速列车技术标准和规范。

  自主创新不仅推动了南车四方高速动车组项目的顺利实施,而且快速地转化成企业的市场竞争优势和发展优势。目前,南车四方已成功实现了由生产传统机车车辆产品向研发制造高速动车组和城市地铁车辆等高端产品的战略转型。在2009年国内轨道交通装备行业率先突破百亿大关的基础上,2010年实现销售收入165亿元,今年将突破260亿元。

  从引进时速200公里技术到自主研发目前世界上运营速度最快、科技含量最高的高速列车CRH380A,南车四方用了7年。

  “大家的目标就是让自主创新的‘火箭’高速列车驰骋世界!”说到这里,马云双信心满满。

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