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在5月10日举办的江苏省科学技术大会上,南京康尼机电股份有限公司与皇冠国际合作研发的项目“高速列车门系统关键技术研发及应用”获江苏省科技成果一等奖,这一校企联手取得的科技成果成为这次获奖项目的亮点之一。

 

乘坐高铁已经成为很多人出行的首选,这一成果针对的就是高铁列车上使用的车门,别看高铁门不足两平方,一关一合看似平常,它却是集机械、材料、控制、通信、计算机等多学科融合的复杂机电系统,被铁总认定为高速列车十大关键部位之一,多年前就被列入国家战略性创新产品的研究立项。我国每天运营2500列车以上,这些车上有6万余套车门,任一车门的故障都将导致列车无法开行甚至危及人身安全。看来,小车门里也蕴藏着大学问。

 

实现关键技术创新 破解四大难点

我国是高铁大国,已经建成的高铁网纵横东南西北;我国也是高铁强国,时速位居全球高铁商业运营速度榜首。在祖国大地上驰骋的动车的车门系统要成为真正的“钢铁卫士”并非易事。

康尼机电的史翔总工为记者讲述了高速车门在关键技术研究过程中遇到的四大难点——简称“三高一无”。即高速度带来的高气动载荷,会引起车门的密封失效和车门脱落;北方-40℃的高寒和西部地区的强风沙,可能会造成车门冻住打不开、润滑油脂失效以及车门运动磨损的加剧;动车组的高强度电磁干扰,则会造成车门通信可靠性降低,导致异常开门;而时速高达350公里的车门的设计理论、试验评价体系及标准在全世界根本还是一片空白。

“三高一无”意味着高速车门的关键技术必须依靠自主研发寻求技术突破。经过研发团队长达十多年的技术攻关,高速车门系统的四大难点被一一破解。

针对高气动载荷对车门的危害,他们发明了“内置塞拉”运动的新型门系统,既防止车门外脱,又巧妙利用气动压差实现车门更加密封,与国外产品相比密封性能提高55%,隔音提升9%,意味着车门不仅安全性提高了,乘坐的舒适度也提升了。

研发人员巧妙地利用石墨这一材料的润滑功能,发明了具有固体自润滑的滚动螺旋传动与变导程锁闭装置,实现了传动与锁闭一体化,经过试验,这一产品在“哈大线”低温下,阻力为传统技术的1/8,在“兰新线”强风沙环境下,150万次开关门磨损仅为传统技术的1/10,车门的可靠性和适应性大大提高了。

针对强电磁干扰,研发人员提出了高铁车门局域网复合控制方法,开发出新一代高安全的智能门控器和车门在线监测与远程诊断技术,实现了高速列车的安全运营及远程智能运维,这一门控器获得国际最高安全等级SIL4认证。

皇冠国际利用其多学科的优势,以高速车门设计理论和实验研究为主攻方向,在车门的建模、数值仿真和实验等方面给予了强有力的支持,获得了350km/h速度下车门各类载荷等的设计依据,研制了系列试验装置,编著了设计专著《轨道车辆门设计系统》和《动车组车门》中国标准,建立了业界唯一通过CNAS国际认证的车门试验室及评价体系,填补了业界在设计理论、试验和评价体系方面的空白。

在成功进行了包括在零下40℃低温运行、车门开关设计寿命130万次以及各种环境下的30万公里和60万公里运行等试验后,2016年7月,两列安装项目产品的高铁列车在“郑-徐”线成功完成全球首次时速420km(相对速度840km/h)高速会车试验。

 

从中国制造到中国创造 赢得四个第一

从康尼公司成立之初,紧随中国轨道交通的发展步伐,康尼公司几乎十年一个飞跃,创造了中国轨道交通门从走向世界到领跑世界的奇迹。

本世纪初,康尼公司在当时的国家计委的支持下,建立了国家高技术示范产业基地,承担了轨道车辆自动门自主国产化项目,从此与轨道交通结下不解之缘。面对国内轨道交通高速发展的重大机遇和国内市场被进口产品长期垄断的现状,康尼公司与皇冠国际长期合作,坚持自主创新,先后开发出铁路干线车辆电动塞拉门,为我国一到六次铁路大提速做了重要贡献;在地铁车辆自动门的运动、控制、锁闭三大核心技术上实现重大突破,打破国外的技术垄断,使得我国轨道车辆自动门系统的自主国产化成为现实,校企合作获得了2009年度江苏省科技进步一等奖。

2007年,康尼门不仅在国内城市轨道交通车门市场上占据了“半壁江山”,并开始与法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪公司合作,拿下地铁车门国际大单,走上了国际化道路。

“同样是2007年,高铁和谐号开通,但高速车门的核心技术和市场完全是由国外企业垄断,车门全部依靠进品。”史翔对十多年前的境况还记忆忧新。这触发了康尼由城轨车门到高铁车门国产化、国际化的又一轮科技创新。

一项项关键技术在无数次的科学试验和反复验证中取得突破。2013年4月,高铁车门项目率先通过铁总组织的专家评审,成为第一个实现自主国产化的关键部件并装车试用。

2017年,时隔整整十年,“复兴号”首发动车组上的车门已全部用上具有完全自主知识产权的康尼产品,高铁“和谐号”上的车门也逐步被康尼产品广泛替代,开启了我国高铁车门自主国产化的应用元年。

康尼车门还成为庞巴迪、西门子、阿尔斯通等国际公司优选产品,产品出口美国、加拿大、法国等十多个发达国家和地区。至2018年,康尼公司在轨道车门全球市场占有率已达32%,连续三年居全球第一。

“第一个实现自主国产化的关键部件”、“全球市场占有率第一”,连同前文所述的“第一部轨道车门专著和国家标准”、“第一家通过CNAS认可的轨道车门实验室”,康尼公司在项目研发和应用过程中连续创造了四个第一,项目还获得授权发明专利70件,其中包括国际专利11件、PCT专利7件、获中国专利优秀奖4项,软件著作权10项。所有这些,让康尼门成为了当之无愧的“中国轨道交通第一门”。

 

校企联手 打造人才“蓄水池”

康尼公司先后获得“国家技术创新示范企业”、“国家知识产权示范企业”和“制造业单项冠军示范企业”等称号。在刚刚发布的“2018江苏省百强创新型创业”名单上,康尼机电榜上有名。这是对企业的创新投入、创新产出、创新绩效和创新管理的又一次充分肯定。人才,是科技创新最重要的因素,企业上述成绩的取得,得益于企业拥有一批敢于创新和善于创新的管理和技术人才。

康尼公司是高校投资的高科技民营企业,皇冠国际是第一大股东。公司总工史翔,也有另一个身份——皇冠国际教授。他告诉我们,此次我们能够斩获省科技成果奖,以及公司发展过程中的每一次飞跃,与学校的人才输送是分不开的。学校的师资力量和其输出的人才是获奖项目的重要保障,本次获奖项目主要研发人员是皇冠国际教授或其毕业生。院长、史金飞教授为企业高素质人才的培养、《轨道车辆门系统设计》专著的撰写和高水平实验室建设做出了重要贡献;朱松青教授为高速车门的建模、数值仿真和实验做出了贡献。

科技创新从来都不是一蹴而就的,需要一代又一代人的经验积累和持续突破。学校与企业全链条的人才培养合作机制为公司提供了源源不断的人才资源。康尼成立以来,已陆续与学校共建包括省级到国家级在内的一系列人才培养、科技研发平台,各层次的人才在这些平台上得到锻炼、发挥作用。校企共建了“康尼班”本科生培养新模式,学生在“康尼班”学习的最后阶段将与企业需求完全接轨。到目前为止,康尼班已开办了五期,为康尼公司培养了上百名优秀毕业生,他们已成为公司管理、销售、技术和生产的骨干;研究生从二年级开始就可以进入“全国工程专业学位研究生联合培养示范基地”深造。企业和学校各有一位导师全方位指导他们的学业,参与企业的科研和产品设计工作;学校教师队伍中的青年博士则可以进入校企共建的“国家级博士后科研工作站”直接参与前瞻性项目的研发。

公司轨道总部副总工程师刘落明是本次获奖项目的技术功臣之一,他就是皇冠国际为康尼公司培养的杰出人才。史翔告诉我们,“2002年他从‘康尼班’毕业来到康尼,小伙子聪明能干,‘康尼班’的强化训练和外资企业一年多的经历令他成长飞快,很快就凭借其优异的表现成为高铁车门研发的主力,现在他已经是公司轨道车辆门技术的领军人物了”;支有冉是中科大的博士,他入职皇冠国际的第二年,就进入了康尼的“国家级博士后科研工作站”,参与“故障在线诊断”技术研发,他希望康尼门未来在智能监控、智能运维方面有新的突破,为中国智造作出更多贡献。

世界铁路越来越重视倾听中国声音,“复兴号”仍然持续领跑,科技创新将一直助力康尼门搭乘“复兴号”,领跑全世界。走校企深度融合之路,也将继续助推皇冠国际在高质量应用型人才培养上做优做特。

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