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动车是近年中国铁路发展的重点,其意义并不仅仅在于提供一种更快捷的交通方式。动车制造工艺集机械制造、电力电子、信息技术、材料科学、空气动力学等多门学科的研究成果于一体,其技术复杂性在中国轨道交通装备制造史上前所未有。因此,发展动车将拉动中国轨道交通装备制造业的结构升级、技术升级。
从总体上看,动车制造的核心技术可分为总成、车体、转向架、牵引变流、牵引控制、牵引变压、牵引电机、列车网络控制和制动系统九大方面。以车体为例,动车组铝合金车体的承载结构为整体承载,车体由大型挤压闭式铝合金型材焊接而成,车体的底架、车顶、侧墙等大部件均采用与车身等长的铝合金型材插接组焊而成,车体中间无横向焊缝;车体的端墙,牵枕缓等中小部件主要采用铝合金板梁结构。车间在进行铝合金车体生产时,先由下料工段按照图纸要求进行下料,然后运送到各个相应工段进行部件的组焊生产,最后将底架,车顶,侧墙和端墙(或司机室)等部件运送至总成工段进行焊接总成,以及调修、检查和交验。铝合金车体焊接是整个车间生产过程中的一个相当重要的环节,之前国内工厂只有碳钢车体的焊接经验,而从未焊接过铝合金车体,焊接设备比起国外也相对落后,面临的困难可想而知。
通过引进动车制造技术,德国西门子向中方转让了无缝焊接相关的制造工艺。通过技术转让,我们不仅得到了西门子的外国专家对生产工艺的指导,还进口了大型龙门式和悬臂式的焊接机器人、车体四点平衡称重设备等国外先进的制造设备,建成了高速铝合金龙门加工中心、车体整体加工中心等多个制造中心。作为技术转让的一部分,中国工人还得以前往世界焊接最高学府——德国SLV接受焊接技术的培训,在较短的时间内习得国际上最先进的焊接制造工艺,促进解决了动车制造中遇到的相关问题。
动车制造中涉及的工艺的应用并不局限于动车生产线,它们还可在制造业上获得广泛的应用,从而提升我国工业实力。以上文的铝合金车体焊接技术为例,该技术不但可以用于动车生产,也可用于我国正在研究的大飞机上。
飞机的机体和高铁的车体都以铝合金为主要材质,如果使用引进动车获得的激光无缝焊接技术,可以取代目前我国国产飞机上大量使用的铆钉,减轻20%的机身重量,从而通过结构减重降低制造和维护成本;而如果在汽车制造中应用该技术,可较大程度提高车身整体性和稳定性。例如,在汽车车顶与车身的衔接过程中,采用激光无缝焊接技术可淘汰以往车顶两边的密封胶条,提高安全性并美化外观。该技术在欧美发达国家的汽车制造厂已经得到普及,但在我国的应用还不够广泛,因此引进动车技术也能帮助我国汽车制造技术升级换代。
无缝焊接技术在轻工业亦有用武之地。例如今年6月份海尔推出的匀动力洗衣机,就是国内首台激光无缝焊接技术生产的洗衣机,该产品向人们展示了先进制造技术对洗衣生活带来的改善。目前国内厂家在生产全自动洗衣机内桶过程中大多采用“扣搭”技术,因此内桶的衔接处会存在缝隙或凹凸不平,导致桶体强度不高,对衣物产生不必要磨损。而将激光无缝焊接技术应用在洗衣机上,则可避免内桶缝隙和不平整的产生,在提高洗衣机效率的同时更加呵护衣物。由于内桶强度的提高,洗衣机脱水过程中最高转速也比普通全自动洗衣机提高了25%,使得脱水效率大幅提升,耗电少、用时省。
动车技术是一个多学科、多领域的高新技术集成,引进动车技术不仅能促使一些制造企业的技术升级换代,对冶金、机械、建筑、材料、橡胶、电力、信息、精密仪器、环保等产业也有强劲的带动作用。
一列动车的零部件数量高达10万多个,独立成子系统的有260余个,零部件生产企业多达近百家,相关企业达500多家,从这些数据中我们可以得知动车技术对提升中国整体工业实力的直接帮助和间接帮助是巨大的。为了保证轨道的平衡型和动车的平稳运行,铁路需采用厂制100米,场焊500米的长定尺钢轨,而且对钢轨的耐久性要求非常很高。对动车订单的渴求迫使国内钢铁企业在钢轨冶炼、轧制、运输、焊接、铺设、打磨等方面实现了技术升级。又如,牵引供电成套装备由接触网、变电、供电、运动、电力等组成,其中接触线对于抗拉强度、电阻率、耐磨性能要求很高,需采用特殊材质,这些要求也促进了牵引供电产业整体技术进步和升级,类似的例子举不胜举。
通过发展动车获得的制造技术和经验同样可以用于其他行业。例如,通过引进高铁技术从而在机车牵引电机制造领域积累的雄厚实力,中国北车永济电机得以进军大型风力发电机的研制生产;而中国南车则依托动车的控制技术,自主研发出风力发电机整机控制系统,成为国内第一家掌握该控制系统的企业;时代新材作为动车组的配套厂商,成功将用于减振弹性元件产品拓展到汽车市场。通过对重型卡车驾驶室、电动公交客车以及豪华公路客车等各型汽车的振动噪声状况进行摸底测试,并根据测试结果进行针对性的研究,设计出整体减振降噪方案。方案的实施有效地推动了阻尼材料(damping material将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料,主要用于振动及噪声控制)在汽车行业的应用。
上述动车配套企业在风电和汽车领域的市场拓展,充分证明了高铁相关技术外延的广阔空间,也充分证明动车技术对提升中国整体工业实力的帮助是巨大的。
从总体上看,动车制造的核心技术可分为总成、车体、转向架、牵引变流、牵引控制、牵引变压、牵引电机、列车网络控制和制动系统九大方面。以车体为例,动车组铝合金车体的承载结构为整体承载,车体由大型挤压闭式铝合金型材焊接而成,车体的底架、车顶、侧墙等大部件均采用与车身等长的铝合金型材插接组焊而成,车体中间无横向焊缝;车体的端墙,牵枕缓等中小部件主要采用铝合金板梁结构。车间在进行铝合金车体生产时,先由下料工段按照图纸要求进行下料,然后运送到各个相应工段进行部件的组焊生产,最后将底架,车顶,侧墙和端墙(或司机室)等部件运送至总成工段进行焊接总成,以及调修、检查和交验。铝合金车体焊接是整个车间生产过程中的一个相当重要的环节,之前国内工厂只有碳钢车体的焊接经验,而从未焊接过铝合金车体,焊接设备比起国外也相对落后,面临的困难可想而知。
通过引进动车制造技术,德国西门子向中方转让了无缝焊接相关的制造工艺。通过技术转让,我们不仅得到了西门子的外国专家对生产工艺的指导,还进口了大型龙门式和悬臂式的焊接机器人、车体四点平衡称重设备等国外先进的制造设备,建成了高速铝合金龙门加工中心、车体整体加工中心等多个制造中心。作为技术转让的一部分,中国工人还得以前往世界焊接最高学府——德国SLV接受焊接技术的培训,在较短的时间内习得国际上最先进的焊接制造工艺,促进解决了动车制造中遇到的相关问题。
动车制造中涉及的工艺的应用并不局限于动车生产线,它们还可在制造业上获得广泛的应用,从而提升我国工业实力。以上文的铝合金车体焊接技术为例,该技术不但可以用于动车生产,也可用于我国正在研究的大飞机上。
飞机的机体和高铁的车体都以铝合金为主要材质,如果使用引进动车获得的激光无缝焊接技术,可以取代目前我国国产飞机上大量使用的铆钉,减轻20%的机身重量,从而通过结构减重降低制造和维护成本;而如果在汽车制造中应用该技术,可较大程度提高车身整体性和稳定性。例如,在汽车车顶与车身的衔接过程中,采用激光无缝焊接技术可淘汰以往车顶两边的密封胶条,提高安全性并美化外观。该技术在欧美发达国家的汽车制造厂已经得到普及,但在我国的应用还不够广泛,因此引进动车技术也能帮助我国汽车制造技术升级换代。
无缝焊接技术在轻工业亦有用武之地。例如今年6月份海尔推出的匀动力洗衣机,就是国内首台激光无缝焊接技术生产的洗衣机,该产品向人们展示了先进制造技术对洗衣生活带来的改善。目前国内厂家在生产全自动洗衣机内桶过程中大多采用“扣搭”技术,因此内桶的衔接处会存在缝隙或凹凸不平,导致桶体强度不高,对衣物产生不必要磨损。而将激光无缝焊接技术应用在洗衣机上,则可避免内桶缝隙和不平整的产生,在提高洗衣机效率的同时更加呵护衣物。由于内桶强度的提高,洗衣机脱水过程中最高转速也比普通全自动洗衣机提高了25%,使得脱水效率大幅提升,耗电少、用时省。
动车技术是一个多学科、多领域的高新技术集成,引进动车技术不仅能促使一些制造企业的技术升级换代,对冶金、机械、建筑、材料、橡胶、电力、信息、精密仪器、环保等产业也有强劲的带动作用。
一列动车的零部件数量高达10万多个,独立成子系统的有260余个,零部件生产企业多达近百家,相关企业达500多家,从这些数据中我们可以得知动车技术对提升中国整体工业实力的直接帮助和间接帮助是巨大的。为了保证轨道的平衡型和动车的平稳运行,铁路需采用厂制100米,场焊500米的长定尺钢轨,而且对钢轨的耐久性要求非常很高。对动车订单的渴求迫使国内钢铁企业在钢轨冶炼、轧制、运输、焊接、铺设、打磨等方面实现了技术升级。又如,牵引供电成套装备由接触网、变电、供电、运动、电力等组成,其中接触线对于抗拉强度、电阻率、耐磨性能要求很高,需采用特殊材质,这些要求也促进了牵引供电产业整体技术进步和升级,类似的例子举不胜举。
通过发展动车获得的制造技术和经验同样可以用于其他行业。例如,通过引进高铁技术从而在机车牵引电机制造领域积累的雄厚实力,中国北车永济电机得以进军大型风力发电机的研制生产;而中国南车则依托动车的控制技术,自主研发出风力发电机整机控制系统,成为国内第一家掌握该控制系统的企业;时代新材作为动车组的配套厂商,成功将用于减振弹性元件产品拓展到汽车市场。通过对重型卡车驾驶室、电动公交客车以及豪华公路客车等各型汽车的振动噪声状况进行摸底测试,并根据测试结果进行针对性的研究,设计出整体减振降噪方案。方案的实施有效地推动了阻尼材料(damping material将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料,主要用于振动及噪声控制)在汽车行业的应用。
上述动车配套企业在风电和汽车领域的市场拓展,充分证明了高铁相关技术外延的广阔空间,也充分证明动车技术对提升中国整体工业实力的帮助是巨大的。