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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為這次獲獎項目的亮點之一。

 

乘坐高鐵已經成為很多人出行的首選,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復雜機電系統,被鐵總認定為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產品的研究立項。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??磥?,小車門里也蘊藏著大學問。

 

實現關鍵技術創新 破解四大難點

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為真正的“鋼鐵衛士”并非易事。

康尼機電的史翔總工為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??;動車組的高強度電磁干擾,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公里的車門的設計理論、試驗評價體系及標準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,與國外產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,這一產品在“哈大線”低溫下,阻力為傳統技術的1/8,在“蘭新線”強風沙環境下,150萬次開關門磨損僅為傳統技術的1/10,車門的可靠性和適應性大大提高了。

針對強電磁干擾,研發人員提出了高鐵車門局域網復合控制方法,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為主攻方向,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》中國標準,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30萬公里和60萬公里運行等試驗后,2016年7月,兩列安裝項目產品的高鐵列車在“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。

 

從中國制造到中國創造 贏得四個第一

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跡。

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范產業基地,承擔了軌道車輛自動門自主國產化項目,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產品長期壟斷的現狀,康尼公司與我校長期合作,堅持自主創新,先后開發出鐵路干線車輛電動塞拉門,為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產化成為現實,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”,并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?!笔废鑼κ嗄昵暗木硾r還記憶猶新。這觸發了康尼由城軌車門到高鐵車門國產化、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復驗證中取得突破。2013年4月,高鐵車門項目率先通過鐵總組織的專家評審,成為第一個實現自主國產化的關鍵部件并裝車試用。

2017年,時隔整整十年,“復興號”首發動車組上的車門已全部用上具有完全自主知識產權的康尼產品,高鐵“和諧號”上的車門也逐步被康尼產品廣泛替代,開啟了我國高鐵車門自主國產化的應用元年。

康尼車門還成為龐巴迪、西門子、阿爾斯通等國際公司優選產品,產品出口美國、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。

“第一個實現自主國產化的關鍵部件”、“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準”、“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,讓康尼門成為了當之無愧的“中國軌道交通第一門”。

 

校企聯手 打造人才“蓄水池”

康尼公司先后獲得“國家技術創新示范企業”、“國家知識產權示范企業”和“制造業單項冠軍示范企業”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、創新產出、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、史金飛教授為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;朱松青教授為高速車門的建模、數值仿真和實驗做出了貢獻。

科技創新從來都不是一蹴而就的,需要一代又一代人的經驗積累和持續突破。學校與企業全鏈條的人才培養合作機制為公司提供了源源不斷的人才資源??的岢闪⒁詠?,已陸續與學校共建包括省級到國家級在內的一系列人才培養、科技研發平臺,各層次的人才在這些平臺上得到鍛煉、發揮作用。校企共建了“康尼班”本科生培養新模式,學生在“康尼班”學習的最后階段將與企業需求完全接軌。到目前為止,康尼班已開辦了五期,為康尼公司培養了上百名優秀畢業生,他們已成為公司管理、銷售、技術和生產的骨干;研究生從二年級開始就可以進入“全國工程專業學位研究生聯合培養示范基地”深造。企業和學校各有一位導師全方位指導他們的學業,參與企業的科研和產品設計工作;學校教師隊伍中的青年博士則可以進入校企共建的“國家級博士后科研工作站”直接參與前瞻性項目的研發。

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,他就是我校為康尼公司培養的杰出人才。史翔告訴我們,“2002年他從‘康尼班’畢業來到康尼,小伙子聰明能干,‘康尼班’的強化訓練和外資企業一年多的經歷令他成長飛快,很快就憑借其優異的表現成為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“國家級博士后科研工作站”,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,為中國智造作出更多貢獻。

世界鐵路越來越重視傾聽中國聲音,“復興號”仍然持續領跑,科技創新將一直助力康尼門搭乘“復興號”,領跑全世界。走校企深度融合之路,也將繼續助推我校在高質量應用型人才培養上做優做特。

學校地址:南京市江寧科學園弘景大道1號 | 郵編:211167

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