火车之轮风驰电掣 中国制造动能强劲
从蒸汽机车起家,到成为我国铁路最近几次大提速主型牵引机车生产者,再到首次在大功率机车实现永磁直驱技术应用,这是中车大同电力机车有限公司(下称中车大同公司)实施自主创新和专利转化运用的生动写照。
作为我国首批铁路机车制造企业,这家始建于1954年、已走过70多年风雨的"国字号"老厂,有超过1.2万台各种型号大马力干线机车从这里驶出,为中国铁路事业的快速发展提供源源不竭的动力。如今,凭借核心专利的持续突破,正焕发出动能。
走好产品研发路线
北京东五环外,环形铁道试验基地里,一列蓝色货运机车正牵引万吨货列飞驰,车轮碾过钢轨的轰鸣声中,工程师凝视着监控屏上平稳跳动的数据曲线--这是中车大同公司研制的永磁直驱货运机车首次满载试验。车体内,取消齿轮箱的驱动单元正以1:1传动比将扭矩直抵轮轴,这项拥有6件核心专利的技术,让中国重载机车首次甩掉了沿用百年的"机械拐杖"。
"传统传动像拄着拐杖跑步,现在我们要让机车'自己奔跑'。"永磁直驱货运电力机车产品主任于保华介绍,2013年开始研究探索永磁直驱技术时,团队面对的是永磁电机小型化与大扭矩的矛盾:取消齿轮箱后,电机输出转矩较异步电机增大5.2倍。13年攻坚,空心轴啮合传动专利破解了空间枷锁,散热风道拓扑优化专利驯服了高温难题。当首台永磁直驱客运电力机车在2018年落车时,转向架上紧凑的永磁电机组,承载着数十家供应商协同攻关的结晶。
这是公司实施自主创新的一个缩影。近年来,该公司围绕"一体两翼一支柱"产业布局(轨道交通装备为主体,矿山机械、新能源为两翼,高端部件为支柱),构建起技术与产业深度融合的创新体系。
让故障无处遁形。2025年初投入应用的"机车风源压缩机故障检测系统",首次将迁移学习模型引入轨道交通领域,通过分析轴承运行数据的微妙波动,提前48小时预警故障,定位精度达92%。
让制造"轻装上阵"。针对矿用自卸车长期面临的"震垮车架"难题,研发团队创新推出模块化减震装置,使易损件更换时间从8小时压缩至40分钟,维护成本降低60%。
数据显示,近10年来,中车大同公司累计拥有授权专利353件,主持和参与起草国内外及行业技术标准70余项,实施科研项目300余项,获得省部级以上科学技术奖22项。于保华介绍,公司按照"探索一代、预研一代、研制一代、装备一代"产品研发路线,把握好数字化、智能化、模块化、平台化发展趋势,持续推动技术迭代和产品升级,全力打造专业化电力机车研发制造基地。
专利转化的"大同密码"
在海拔4500米的西藏甲玛矿区,十余辆橙红色的 CR240EG高原型电传动矿用自卸车正轰鸣运转。这些载重240吨的"巨无霸",搭载着可拆卸式减震橡胶垫专利技术,在极寒缺氧环境中将维护成本降低40%,成为青藏高原矿产开发的"钢铁驼队"。
而在1500公里外的大同轨道交通产业园内,工程师轻点鼠标,机车三维模型在屏幕上自动分解成2万多个零件,每一颗螺栓的制造工艺数据瞬间生成--这得益于"全三维设计机车数据演进"相关专利,让研发周期缩短30%,设计误差率趋近于零。
专利转化的刻度,刻在钢轨的磨耗里。中车大同公司目前有两款运用永磁直驱相关专利技术的现车,一台是永磁直驱客运电力机车(在南昌局鹰潭机务段运用考核),现已安全运行9.5万公里;另一台是永磁直驱货运电力机车。数据显示,永磁直驱技术使机车效率提升5%,单台货运机车年节电超30万度,相当于200个家庭全年用电量。此外,当相关专利向中车体系开放共享,大连、株洲等制造基地的产线上,齿轮箱铸造车间正陆续改造为数字化装配工位。
翻开企业产业图谱,专利正成为开拓新赛道的"通行证"。矿山装备--高原矿车专利群覆盖电力驱动、低温防护等12项关键技术,攻克高原动力衰减世界难题;电气化公路--架空接触网+储能电池混合动力专利,支撑国内首条商用线落地,牵引公路货运减碳30%。
为何专利能在这里"开花结果"?答案藏在三组关键词中。第一是需求导向的科研机制。走进中车大同国家级技术中心,墙上挂着"问题树"看板,枝叶是来自一线工人的多项改进建议,根系延伸出数个攻关课题组。第二是成果转化的制度保障。公司建立专利价值评估"三把尺",即技术先进性、产业适配度、经济收益预期。得分85分以上的项目进入"绿色通道",推进转化。第三是产学研用深度融合。作为山西省高端装备制造"链主"企业,中车大同牵头组建供应商联盟,推动32家配套企业共享多件专利。
致企业之治者在人才
中车大同公司发展向好的密码,藏在优秀人才队伍的建设里,更藏在对人才培养的长远布局中。公司构建了"科学家-专家-工匠"三级人才梯队:国家级技能大师工作室孵化出8位全国技术能手;"前进英才"工程培育出114名中车级专家;青年创新基金每年投入千万支持"金点子"转化。
在山西大同,中车大同公司的车间里,飞溅的蓝色焊花如星雨洒落。中车资深专家杜家伟俯身调整着焊接机器人参数,显示屏上的代码如溪流般滚动。他手握发明专利,带领数字化焊接青年创新工作室,啃下了6项自动焊接技术"硬骨头"。不远处,2200台"零缺陷"机车构架在轨道上列队--这是高级技师冯超用18年青春熔铸的钢铁勋章,其主导的机车构架单箱梁体内部焊缝自动化焊接技术,让0.01毫米的误差控制成为高端制造的常态。
"把每个螺丝钉的难题解决好,就是新质生产力。"在机车调试金蓝领工作室,刘斌涛的笔记本密密麻麻记录着30余项技改灵感,这些灵感经过无数次的实验与改进,最终凝结成2件专利,并转化应用在产品之中。
这些闪耀着工匠智慧的创新成果,正通过专利的桥梁奔向产业一线。2023年太原高价值专利培育大赛上,中车大同公司自主研发的《电力机车轮对驱动智能装配生产线》相关发明专利获二等奖。这条颠覆传统的产线,用机器人替代天车吊装,以数据流贯通装配全程,使650余套转向架的生产效率提升30%,质量故障率下降45%。"过去轮驱单元组装需要老师傅'人机配合',现在智能产线让精度与效率有了质的飞跃。"项目负责人表示。
从首台永磁直驱大功率机车打破国外垄断,到高原矿车专利群支撑西藏矿山绿色运输,中车大同公司的转型之路刻满专利印记。未来,公司将持续强化创新与专利布局,助力中国铁路事业高质量发展。(记者 陈景秋)
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