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当中国南车株洲电力机车研究所自主创新启示录

发布时间:2021-09-11 13:12:48 阅读: 来源:双层玻璃杯厂家

中国南车株洲电力机车研究所自主创新启示录

自主创新的全球视野,决定了我们企业的使命不是对国际标准的仰望,而是要把中国的标准变成世界的标准。否则,失去的是国际市场准入的话语权。

位于株洲市石峰区田心的中国南车株洲所大楼

装载着株洲所研制的核心部件的CRH380A动车组。

2010年岁末,在湖南省株洲市石峰区被誉为 中国电力机车摇篮 的田心,诞生了全省第十家年收入超过百亿的大型企业,这就是我国拥有新型电力机车研制核心技术的中国南车株洲电力机车研究所。该所2010年实现收入105亿元,同比增长72%。

2011年1月14日上午,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。株洲所 特大功率电力电子器件技术研发及推广应用 和 大型企业综合电气节能关键技术及应用 两个项目同时荣获国家科学技术进步二等奖。该所所长丁荣军与国家变流中心技术总监王卫安分别作为项目负责人到会领奖并受到胡锦涛、温家宝等党和国家领导人的亲切接见。

2011年2月14日,从湖南省科学技术奖励大会上又传来好消息,该所 大功率电力机车交润滑油的黏度和油膜厚度对削减磨擦起到非常主要的效果流传动电气系统研究与应用 、 低感复合母排工程化 和 重载铁路牵引供电压提高技术装置研制及推广应用 三个项目分别获得湖南省科技进步一等奖和三等奖。

在 十二五 计划的开局之初,这家有50多年历史、从国立科研所转型为科技企业集团就迎来了科研开发与市场拓展的 双红 喜报。我们在喜庆、敬佩的同时,感受到更多的是株洲电力机车研究所科学技术自主创新的无穷魅力。

技术创新,为百亿腾飞引擎

始建于1959年的株洲电力机车研究所,是新中国铁路机车车辆领域最早成立的专业性研究所之一。成立伊始,该所就参与设计生产中国第一代 韶山1型 电力机车,成功解决了当时困扰电力机车发展的 三大件 难题,并首次将半导体整流装置代替引燃整流装置,开启了国产电力机车电力电子时代。几十年来, 韶山 系列机车成为担负中国铁路电气化运输重任的干线机车。在此后的50多年间,株洲所逐步发展成为国内唯一一家集电力机车牵引系统开发和行业技术归口于一体的应用型研究所,为中国机车整车生产企业提供系列的技术支持,被誉为中国机车车辆自主牵引系统的 母体 。

2001年,中国铁路科技发展历史揭开了新的一页。中国加入WTO、国内铁路市场面向外资开放。2003年,中国铁路开始大规模的铁路机车技术 引进 消化 吸收 再创新工程 ,国际铁路机车车辆五大巨头相继与铁道部签订合作,并与国内企业组建合资公司。中国铁路机车制造企业面临国际机车的 重兵压境 ,国内铁路机车市场竞争格局面临新一轮的洗牌。

面对外部环境发生的深刻变化,株洲所领导班子认真分析当时的国内形势,认为随着中国国民经济的快速发展,中国交通运输将成为制约国民经济发展的瓶颈,而突破这个瓶颈,就必须发展以铁路运输为主导的轨道交通装备制造产业,这也就意味着 高速 和 重载 是解决中国铁路发展的必然方向。因此,在铁道部的支持下,株洲所瞄准国际一流水平,着力提升机车电传动系统核心技术,力争在中国铁路从普载、常速到重载、高速时代的跨越中,抢占技术高地。

然而现实是严峻的。在解决中国铁路发展 高速 与 重载 问题的关键技术中,牵引传动和络控制是两大标志性技术,被喻为 机车之芯 。这两项技术在70年代初国外已开始研究,80年代中被推广应用,但其关键技术仅为西门子、阿尔斯通、庞巴迪和三菱等少数跨国公司所掌握,其中的传动控制、变流器设计及络控制技术至今都不向我国转让。

主攻大功率牵引传动、列车络控制技术以及核心功率器件的开发,打破技术垄断格局,并将成果推广应用以造福国家 ,遂成为时任科研副所长、总工程师丁荣军与研发团队不懈追求的目标。

2005年,在充分消化吸收国际先进技术的基础上,由丁荣军总工程师所主持的 时速300公里以上等级动车组电传动及控制系统 项目完成了系统的开发。该项目自主开发的牵引及信息监控系统,有效保证了高速动车组的安全运营,同时成功解决了高速动车组 变流器功率大、体积小、重量轻 等技术难题,使变流器的功率密度大幅提高了30%,同时研制出当前世界单列功率最大的动车组变流器。2010年12月4日,装载自主牵引系统和络控制的CRH380A商用动车组创造了486.1公里/小时的世界铁路运营最高时速,向世人证明了中国铁路的发展成就。

2008年底,在国外新型交流传动大功率机车几乎独占中国市场的时候,丁荣军带领的团队经过夜以继日六个月的苦攻,具有完全自主知识产权的7200 kW大功率电力机车交流传动电气系统终于研制成功。该系统性价比较高,很快成为世界领先的主型电力机车的定型系统。目前,装有该自主交流传动系统的7200kW电力机车已有数百台实现商业运营,系统累计销售合同超过40亿元。据了解,铁道部近期计划将采购7900台该种机车,后续仍将带来100亿元以上的产值。更为重要的是,该项目技术的成功研制,迫使国外公司大幅降价,对比自主系统进入市场前后国外同类产品价格,近三年仅此类型机车已为国家节约重大装备投资资金超过20亿元。

至今,在国人引以为豪的高铁九大核心技术中,丁荣军团队的研发成果就有三项,即牵引变流器、牵引控制和列车络控制系统技术,这些技术不但使株洲所形成了以变流及控制、电气系统集成等十大核心技术为基础,具有完全市场知识产权的城轨交通车辆交流传动与络控制系统集成技术体系,也为株洲所带来了超过30亿元的销售业绩。

此后,依靠在牵引电传动和络控制累计的技术沉淀,经历铁道部实施的引进、消化、吸收再创新工程的 深加工 和 再锻造 ,株洲所还将这些技术成功拓展到城市轨道、电动汽车、风力发电、智能交通、光伏发电等新兴产业领域。

在此时期,由丁荣军主持的 基于全压接技术的高压大电流电力半导体器件研究开发及应用 项目,填补了全压接高压器件国内的空白;2006年该所研制出了国内首只4000A/4500V非对称IGCT器件及配套用的FRD二极管。从此,我国成为世界上第三个拥有IGCT技术的国家。这项技术达到了国外唯一IGCT供应商ABB公司高端器件的水平,能够批量化应用于高压变频器,为打造自主品牌的电机驱动与节能技术、新能源装置、轻型直流输电等提供了基础性支持,同时也引领了IGCT器件的持续发展;2007年,株洲所研制出世界上首只最大功率的6英寸5000A/8500V晶闸管,使我国80万伏超高压直流输电成为现实,输电能力迅速提高60%,为中国智能电建设提供强有力支撑。同年,株洲所启动 高压IGBT元件研制 项目,制订 收购 整合 创新 的战略,确定 先期导入封装技术,后续再整合、创新芯片技术 的实施计划。并于2008年完成了对国外功率器件企业的并购。目前,该项目已完成了国内第一条高压IGBT封装线的建设。落户于湖南省株洲市的变流技术产业园,成为国内唯一掌握高压IGBT芯片和模块核心技术的供应商。其自主品牌的大功率IGBT器件已投入轨道交通装备运用领域,将为我国新能源与节能、柔性输电等建设作出开创性的贡献。

据统计,从2002年到2010年,8年间,株洲所成为国内承担 863 计划电动汽车重大专项课题最多、电机及电控等核心技术国内领先单位。 十一五 期间,株洲所承担或参与的国家 863 电动汽车重大专项就达7个课题,其中由丁荣军主持的国家863项目 电动汽车电机及其控制系统 研究,在电动汽车电机、电控、电池应用(储能系统应用)三大关键技术,客车用纯电动、串联式混合动力、并联式混合动力三种动力系统技术及整车集成技术等方面取得了重大突破,特别在电机及其控制系统的研发、储能系统应用、动力系统匹配等方面形成了核心竞争力。该项目取得了20多项技术创新成果,研制的产品具有高效、节能、相对成本低、可靠性高等特点,形成了完整的自主知识产权。

至今,凭借该项目,株洲所已为北京公交无轨电车、奥运纯电动车、上海世博会、广州亚运会,特别是长株潭混合动力公交车示范工程等提供了2000多套电传动系统,且运行零故障。为此,株洲所获得了5亿多元的销售收入。

据统计, 十一五 期间,株洲所累计创造1000多项科技成果,800项发明专利。其中,最具分量的是,作为IEC/TC9国际标准中国归口单位,5年来,株洲所组织制订国家标准共44项,完成企业标注制修订209项,并获得了IEC和IEC62621等两项重要国际标准的主导起草权,这在中国轨道交通装备制造企业中更是史无前例。

产业创新,为百亿腾飞奠并设定上下限温度(20⑷5°C)基

现已担任所长的丁荣军在回顾株洲所的产业发展十年历程时说: 进入历史发展的新千年,要想保地位,谋发展,在持续唱好路内大戏的同时,株洲所必须在走好两条钢轨,走出两条钢轨,依靠核心技术实力,谋求产业的同心多元发展。

还是在2000年9月,株洲所正式脱离铁道部,与铁道部原有的隶属关系转变成了制造商与客户的关系,同时来自跨国企业、中国南车内部、中国北车、民营企业在技术、人才、管理等方面的不同优势,株洲所在铁路内的市场面临着严峻的挑战,传统轨道交通市场到底有多大?传统优势到底能保持多久?这些都是株洲所难以回避的问题。

市场迟早会饱和,不主动适应铁路发展的大形势,不主动求新求变,株洲所迟早会被市场无情地淘汰。 丁荣军在株洲所内部经营工作会议上告诫大家。

在激烈的市场竞争环境中,株洲所意识到了自主创新的重要,意识到发挥核心技术优势寻求新的市场空白点加快产业发展的重要性。正是基于这样认识,株洲所提出了 同心多元化 的产业扩张战略。

株洲所凭借在轨道交通领域积淀的变流、控制等核心技术,在专注核心产业的同时,以核心技术为圆心,充分利用核心技术在市场上的优势,积极拓展相关产业领域,实施多元化的战略。除了技术的同心多元化,还有市场的同心多元化,在一个新的发展领域,培育一个新的技术,又带动一个新的产业。

依据 同心多元化 的发展模式,本着将传统轨道产业做大做强对薄板等拉断后冲击不大的试样、将核心技术引入朝阳产业,将定位扩大到全球市场的理念,株洲所已形成了以电气传动与自动化、高分子复合改性材料、新能源装备、电力电子器件为主的四大产业板块。其产品拓展到了以铁路机车电子、信息、轨道维护装备为基础,辐射延伸至工业传动、城市轨道交通,光伏发电、电动汽车、风力发电、工程机械等多元化市场。

据了解,目前,株洲所的产品分别已经装备在时速200~250公里、时速300~350公里高速动车组、六轴9600千瓦电力机车和六轴7200千瓦电力机车、6000马力大功率内燃机车等代表世界先进技术水平的机车车辆上,占据着我国铁路机车70%的市场份额,同时还出口到中亚、东南亚和欧美等国家和地区。

在新材料产业,株洲所雄踞高分子复合材料减振降噪这一技术高地,利用核心技术衍生出减振降噪产品、绝缘材料、桥梁产品、风电叶片、塑料制品等,在保持轨道交通业务快速发展的同时,逐步向建筑减震、汽车、水务等领域拓展。其市场涉及铁路、城轨、汽车、风电等10多个产业领域,已经出口到东南亚、中亚、欧美和大洋洲,销售额每年超过数千万美元,并以每年30%的速度在增长。

在新能源装备领域,通过核心技术延伸,株洲所先后形成电动汽车、风力发电、工程机械、工业变流等新兴产业,并且通过 以电为媒 ,打造了一条从发电、输电到电力用户终端设备的 一条龙 式的产业集群。其中,电动汽车从样品开发到示范6、电子万能实验机的夹具经过了特殊的设计运营,再到批量推广,使株洲所拥有了以电动汽车关键设备及整车系统集成产品为主打的产品体系。

如今,株洲所订单接踵而至。2008年,株洲所为北京奥运提供了400多套无轨电车驱动系统;2010年,获得了上海世博会50%的纯电动电气系统订单、50%的地面充电机订单、100%的超级电容电气系统订单,与此同时还大规模服务天津达沃斯论坛、湖南省运会、广州亚运会。其电动汽车已占据了全国市场近20%的份额。

绝缘材料、桥梁产品、风电叶片、塑料制品也开花结果。2010年,绝缘材料产业年销售收入成功突破5亿元大关,提前完成全年销售任务指标,其所涉足的风电产业,主打产品为发电机、弹性减振元件及变流器。其中,南车时代新材为国内弹性元件的唯一供应商,国家变流中心研发的兆瓦级风机填补了国内空白。他们已成为推动株洲所迈向百亿企业一股不容小觑的力量。

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