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在5月10日舉辦的江蘇省科學技術大會上,南京康尼機電股份有限公司與我校合作研發的項目“高速列車門系統關鍵技術研發及應用”獲江蘇省科技成果一等獎,這一校企聯手取得的科技成果成爲這次獲獎項目的亮點之一。

 

乘坐高鐵已經成爲很多人出行的首選,這一成果針對的就是高鐵列車上使用的車門,別看高鐵門不足兩平方,一關一合看似平常,它卻是集機械、材料、控制、通信、計算機等多學科融合的複雜機電系統,被鐵總認定爲高速列車十大關鍵部位之一,多年前就被列入國家戰略性創新産品的研究立項。我國每天運營2500列車以上,這些車上有6萬余套車門,任一車門的故障都將導致列車無法開行甚至危及人身安全。看來,小車門裏也蘊藏著大學問。

 

实现关键技术创新 破解四大难点

我國是高鐵大國,已經建成的高鐵網縱橫東南西北;我國也是高鐵強國,時速位居全球高鐵商業運營速度榜首。在祖國大地上馳騁的動車的車門系統要成爲真正的“鋼鐵衛士”並非易事。

康尼機電的史翔總工爲記者講述了高速車門在關鍵技術研究過程中遇到的四大難點——簡稱“三高一無”。即高速度帶來的高氣動載荷,會引起車門的密封失效和車門脫落;北方-40℃的高寒和西部地區的強風沙,可能會造成車門凍住打不開、潤滑油脂失效以及車門運動磨損的加劇;動車組的高強度電磁幹擾,則會造成車門通信可靠性降低,導致異常開門;而時速高達350公裏的車門的設計理論、試驗評價體系及標准在全世界根本還是一片空白。

“三高一無”意味著高速車門的關鍵技術必須依靠自主研發尋求技術突破。經過研發團隊長達十多年的技術攻關,高速車門系統的四大難點被一一破解。

針對高氣動載荷對車門的危害,他們發明了“內置塞拉”運動的新型門系統,既防止車門外脫,又巧妙利用氣動壓差實現車門更加密封,與國外産品相比密封性能提高55%,隔音提升9%,意味著車門不僅安全性提高了,乘坐的舒適度也提升了。

研發人員巧妙地利用石墨這一材料的潤滑功能,發明了具有固體自潤滑的滾動螺旋傳動與變導程鎖閉裝置,實現了傳動與鎖閉一體化,經過試驗,這一産品在“哈大線”低溫下,阻力爲傳統技術的1/8,在“蘭新線”強風沙環境下,150萬次開關門磨損僅爲傳統技術的1/10,車門的可靠性和適應性大大提高了。

針對強電磁幹擾,研發人員提出了高鐵車門局域網複合控制方法,開發出新一代高安全的智能門控器和車門在線監測與遠程診斷技術,實現了高速列車的安全運營及遠程智能運維,這一門控器獲得國際最高安全等級SIL4認證。

我校利用其多學科的優勢,以高速車門設計理論和實驗研究爲主攻方向,在車門的建模、數值仿真和實驗等方面給予了強有力的支持,獲得了350km/h速度下車門各類載荷等的設計依據,研制了系列試驗裝置,編著了設計專著《軌道車輛門設計系統》和《動車組車門》中國標准,建立了業界唯一通過CNAS國際認證的車門試驗室及評價體系,填補了業界在設計理論、試驗和評價體系方面的空白。

在成功進行了包括在零下40℃低溫運行、車門開關設計壽命130萬次以及各種環境下的30萬公裏和60萬公裏運行等試驗後,2016年7月,兩列安裝項目産品的高鐵列車在“鄭-徐”線成功完成全球首次時速420km(相對速度840km/h)高速會車試驗。

 

从中国制造到中国创造 赢得四个第一

從康尼公司成立之初,緊隨中國軌道交通的發展步伐,康尼公司幾乎十年一個飛躍,創造了中國軌道交通門從走向世界到領跑世界的奇迹。

本世紀初,康尼公司在當時的國家計委的支持下,建立了國家高技術示範産業基地,承擔了軌道車輛自動門自主國産化項目,從此與軌道交通結下不解之緣。面對國內軌道交通高速發展的重大機遇和國內市場被進口産品長期壟斷的現狀,康尼公司與我校長期合作,堅持自主創新,先後開發出鐵路幹線車輛電動塞拉門,爲我國一到六次鐵路大提速做了重要貢獻;在地鐵車輛自動門的運動、控制、鎖閉三大核心技術上實現重大突破,打破國外的技術壟斷,使得我國軌道車輛自動門系統的自主國産化成爲現實,校企合作獲得了2009年度江蘇省科技進步一等獎。

2007年,康尼門不僅在國內城市軌道交通車門市場上占據了“半壁江山”,並開始與法國阿爾斯通、加拿大龐巴迪公司合作,拿下地鐵車門國際大單,走上了國際化道路。

“同樣是2007年,高鐵和諧號開通,但高速車門的核心技術和市場完全是由國外企業壟斷,車門全部依靠進品。”史翔對十多年前的境況還記憶猶新。這觸發了康尼由城軌車門到高鐵車門國産化、國際化的又一輪科技創新。

一項項關鍵技術在無數次的科學試驗和反複驗證中取得突破。2013年4月,高鐵車門項目率先通過鐵總組織的專家評審,成爲第一個實現自主國産化的關鍵部件並裝車試用。

2017年,時隔整整十年,“複興號”首發動車組上的車門已全部用上具有完全自主知識産權的康尼産品,高鐵“和諧號”上的車門也逐步被康尼産品廣泛替代,開啓了我國高鐵車門自主國産化的應用元年。

康尼車門還成爲龐巴迪、西門子、阿爾斯通等國際公司優選産品,産品出口美國、加拿大、法國等十多個發達國家和地區。至2018年,康尼公司在軌道車門全球市場占有率已達32%,連續三年居全球第一。

“第一個實現自主國産化的關鍵部件”、“全球市場占有率第一”,連同前文所述的“第一部軌道車門專著和國家標准”、“第一家通過CNAS認可的軌道車門實驗室”,康尼公司在項目研發和應用過程中連續創造了四個第一,項目還獲得授權發明專利70件,其中包括國際專利11件、PCT專利7件、獲中國專利優秀獎4項,軟件著作權10項。所有這些,讓康尼門成爲了當之無愧的“中國軌道交通第一門”。

 

校企联手 打造人才“蓄水池”

康尼公司先後獲得“國家技術創新示範企業”、“國家知識産權示範企業”和“制造業單項冠軍示範企業”等稱號。在剛剛發布的“2018江蘇省百強創新型創業”名單上,康尼機電榜上有名。這是對企業的創新投入、創新産出、創新績效和創新管理的又一次充分肯定。人才,是科技創新最重要的因素,企業上述成績的取得,得益于企業擁有一批敢于創新和善于創新的管理和技術人才。

康尼公司是高校投資的高科技民營企業,我校是第一大股東。公司總工史翔,也有另一個身份——南京工程學院教授。他告訴我們,此次我們能夠斬獲省科技成果獎,以及公司發展過程中的每一次飛躍,與學校的人才輸送是分不開的。學校的師資力量和其輸出的人才是獲獎項目的重要保障,本次獲獎項目主要研發人員是我校教授或其畢業生。院長、史金飛教授爲企業高素質人才的培養、《軌道車輛門系統設計》專著的撰寫和高水平實驗室建設做出了重要貢獻;朱松青教授爲高速車門的建模、數值仿真和實驗做出了貢獻。

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養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養、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。

公司軌道總部副總工程師劉落明是本次獲獎項目的技術功臣之一,他就是我校爲康尼公司培養的傑出人才。史翔告訴我們,“2002年他從‘康尼班’畢業來到康尼,小夥子聰明能幹,‘康尼班’的強化訓練和外資企業一年多的經曆令他成長飛快,很快就憑借其優異的表現成爲高鐵車門研發的主力,現在他已經是公司軌道車輛門技術的領軍人物了”;支有冉是中科大的博士,他入職南京工程學院的第二年,就進入了康尼的“國家級博士後科研工作站”,參與“故障在線診斷”技術研發,他希望康尼門未來在智能監控、智能運維方面有新的突破,爲中國智造作出更多貢獻。

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,也将继续助推我校在高质量应用型人才培養上做优做特。

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