推動世界軌道交通的“芯”力量

劉亞鵬

龍年伊始，捷報頻傳。3月10日，裝載中國南車旗下的南車株洲電力機車研究所有限公司（以下簡稱“南車株洲所”）自主研發的牽引系統的輕軌列車從伊茲密爾市一號線的BONOVA站出發，正式上線運營，向世界宣告了裝載中國南車核心牽引系統、網絡控制系統等關鍵部件的輕軌列車首次在歐洲投入運營。

50多年來，南車株洲所借助國家振興裝備制造業的政策東風，高舉自主創新、科技先導的偉大旗幟，以打造軌道交通及其相關領域的第一民族品牌為目標，致力于牽引傳動與列車網絡控制技術的研發及產業化，經過多年的專注鉆研和刻苦積累，成功建立起自主先進的牽引傳動和控制技術體系和標準，其中傳動控制、變流器設計和網絡控制等三大核心技術水平居于國際領先行列，使我國成為世界上少數掌握該技術的國家之一，成功突破發達國家少數公司對行業核心技術的封鎖和壟斷，為我國軌道交通裝備技術進步與產業發展以及國際地位的快速提升作出了突出貢獻。

南車株洲所還致力于推動科技成果產業化應用，近年來，主持開發的7 200千瓦大功率電力機車交流傳動電氣系統、時速300公里以上等級動車組電傳動及控制系統等核心技術成果應用到高速動車組、大功率交流傳動機車等代表世界先進技術水平的機車車輛上，為我國鐵路實現從普載、常速到重載、高速時代的跨越作出了杰出貢獻，同時，南車株洲所積極開拓戰略性新興產業，成功將牽引傳動與控制系統等核心技術延伸到城市軌道交通以及工業變流、電動汽車、風力發電等產業領域，形成以“同心多元化”為模式的產業發展結構。

科技先導 搶占制高點

牽引傳動和網絡控制是兩大標志性技術，具有牽引功率大、速度高、節能環保、運營經濟等優點，是現代機車車輛（含機車、動車組、城市軌道機車車輛）的“心臟”和“大腦”，被譽為“機車之芯”，是一個國家軌道交通裝備水平高低的重要標志之一，也是重載和高速牽引的基礎，國外上世紀80年代中應用，僅為西門子、阿爾斯通、龐巴迪和日本等少數公司和國家所掌握，且至今不對中國轉讓。

面對外部環境發生的深刻變化，南車株洲所認真分析當時的國內形勢，瞄準國際一流水平，著力提升機車牽引電傳動系統核心技術，力爭在中國鐵路從普載、常速到重載、高速時代的跨越中，搶占技術制高點。

按照國務院“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”的要求，南車株洲所積極參加引進消化吸收再創新工程，以“先進、成熟、經濟、適用、可靠”為綱領，以高速、重載為突破口，高起點引進國際一流技術，以國產化為重點，加強創新，高標準瞄準國際品牌，開始了史無前例的大規模牽引交流電傳動系統技術的研制。

南車株洲所將原始性創新、系統集成創新和引進消化吸收再創新三者有機結合起來，依托早期雄厚的工程化鍛煉及人才基礎，先是借鑒和研究國外先進技術模式，以國外某種車型為參照，結合我國鐵路應用的實際情況，確立系統的技術條件和各部件參數要求，分別進行部件的研發，然后將各部件組合成系統進行試驗研究和驗證，再裝車進行試驗和驗證，從局部的成功到整體，直到整個系統的成功。

僅僅用了3年的時間，以丁榮軍為代表的南車株洲所科技創新團隊，結合歐美、日本兩種技術流派的長處，主攻電路研究，創造性地發明了以兩點式和異步電機為主、兼有三點式和同步電機的全新技術模式。

從大系統到大部件、從關鍵材料和關鍵工藝、從核心硬件和核心軟件上向該技術發起了全面的攻關，南車株洲所先后開發了18種不同型號變流器產品、11種控制模塊、兩種型號新型電力電子器件，通過對傳統電傳動技術與高端電力電子、信息化軟件技術的嫁接，再次確定了國內領先地位，形成了獨有的技術創新體系和創新能力。

2007年4月18日，全國第6次鐵道大提速。在首批開行的52列高速動車組中，有70%以上的牽引電傳動系統和網絡控制系統由該公司提供。在所有提速機車中，南車株洲所提供的動車組關鍵核心部件有6大類，約20個品種，與同期運行的進口高速機車爭相輝映。

隨著中國鐵路技術的不斷進步，以時速300公里為代表的高鐵技術和以更高功率等級為標志的重載機車技術成為新時期我國鐵路機車自主創新的新方向，南車株洲所決心發起向世界頂端機車牽引電傳動技術沖刺。

2008年11月底，在國外新型交流傳動大功率機車幾乎獨占中國市場的時候，南車株洲所團隊經過6個月夜以繼日的苦攻，具有完全自主知識產權的7 200kW大功率電力機車交流傳動電氣系統終于研制成功。該系統性價比較高，很快成為世界領先的主型電力機車的定型系統。

這期間，國家組織新一輪的自主高鐵技術的研究，在九大核心技術中，南車株洲所主持其中時速300公里以上等級動車組電傳動及控制系統等3項關鍵技術的研發（牽引變流器、牽引控制和列車網絡控制系統技術），成功解決了困擾高速動車組“變流器功率大、體積小、重量輕”等技術難題，使變流器的功率密度大幅提高了30%，研制出當前世界單列功率最大的動車組變流器。2010年12月4日，裝載自主牽引系統和網絡控制的CRH380A商用動車組創造了486.1公里/小時的世界鐵路運營最高時速，向世人證明了中國鐵路“機芯”技術的王者地位。

隨著中國高鐵鐵路建設進入高峰期，公司先后中標時速300公里的武廣高鐵、鄭西、滬杭、京滬高鐵項目，共計140列1 600余臺。特別京滬高鐵項目，公司拿下半數以上關鍵部件訂單，成為國內自主高端牽引電傳動系統最大的供應商。南車株洲所完成了從“技術引進的先行者”到“自主創新的領導者”的蛻變，推動中國鐵路技術進入世界強國之列。

在這場史無前例的“機芯”技術攻關中，IGBT應用技術的成功自主掌握，無疑是最大的亮點，它被南車株洲所成功突破，被業界認為搶占機車核心技術的“珠峰”制作。

IGBT，中文名稱絕緣柵雙極晶體管，英文全稱InsulatedGateBipolarTransistor，它在軌道交通牽引變流器中起著關鍵作用，如果牽引變流器被稱為“機車之芯”，而作為牽引變流器的核心元件，IGBT被稱為“機車之核”。牽引變流器作為機車（高速動車組、城軌、電力機車等）的“心臟”，決定了列車的啟動、制動和最高運行速度等性能，具有十分關鍵的作用。而IGBT作為牽引變流器的核心元件，其性能及可靠性直接決定了牽引變流器的性能及可靠性。

不僅如此，IGBT幾乎還涉及到關于國計民生的各個領域，是節能和低碳經濟的主要支撐技術之一。對掌控國家經濟命脈、推動民族產業崛起具有重要作用。

早在2007年，南車株洲所啟動“高壓IGBT元件研制”項目，制訂“收購——整合——創新”的戰略，確定“先期導入封裝技術，后續再整合、創新芯片技術”的實施計劃，并于2008年完成了對世界著名的半導體公司丹尼克斯公司的并購，還于2010年在國內建成第一條高壓IGBT封裝線的建設。

2010年5月，中國南車在英國丹尼克斯公司成立功率半導體研發中心，共同研發新一代IGBT技術。內容包括了標準的用于軌道交通的焊接式IGBT模塊及全新的用于智能電網的壓接式IGBT模塊，電壓等級最高位。項目由雙方500千伏，為國內目前最高。

2011年5月25日，南車株洲所大功率IGBT產業化基地奠基，標志著我國首條8英寸IGBT芯片生產線項目正式啟動。項目設計年產8英寸芯片12萬片、IGBT模塊100萬只，南車株洲所成為國內唯一掌握IGBT芯片設計——芯片制造——模塊封裝——系統應用完整產業鏈企業，填補了國內相關技術領域的空白，目前，該項目正有序推進。

僅用了4年左右的時間，南車株洲所“機芯”技術的科研設計、生產制造和檢驗實驗有了飛躍性的發展，培養了一支高素質的員工隊伍。實現了牽引交流傳動系統從核心元件到部件系統集成的技術開發應用體系，同時也確立了中國南車株洲所在中國軌道牽引交流電傳動系統集成技術領域的領軍地位。

三高之策 穩占主導權

邁向核心技術之巔，聆聽世界軌道交通鏗鏘的腳步聲，追尋南車株洲所科技創新歷程大發展、大跨越背后的足跡，30多年來，該公司廣大科技工作者用汗水和智慧向祖國交出了一份精彩的答卷。

高強度投入，構筑科技發展保障。南車株洲所始終堅持“以科技立企，以產業興企”的發展方針，不斷加強核心技術開發，實行科研成果產業化運作，30多年來，南車株洲所每年將銷售收入的8%以上作為科研經費，近3年更是達到10%以上。這個比例是同行業平均標準的3到5倍。作為中國南車軌道交通產業的承擔者，南車時代電氣（03898.HK）研發經費由2009年的19 081萬元，到2010年的32 210萬元，再到2011年的38 074萬元，平均增長18%。

另一上市公司，南車時代新材（上海上市，600458），“十一五”期間，共計投入新產品研發費用8 000萬元左右，同時為建設更先進完善的科技研發平臺，在軟硬件建設上投入資金3 000萬元。

不僅在科技研發上，近5年來，南車株洲所還投入近2億元進行擴建和新試驗能力建設，打造軌道交通領域同業規模最大、設備最為齊全、技術實力最為雄厚的檢測檢驗中心；投資了約17億元，新增一大批專業化制造基地，新增建筑面積接近30萬平方米。

南車株洲所科技之所以成就輝煌，最重要的原因就是將研發創新能力作為核心競爭力來培植，圍繞核心技術開發，輔之以檢測檢驗、專業制造等配套設施，在技術研發上，形成完善的鏈條，打造了行業內絕無僅有的大科研開發平臺。

高素質人才，鍛造持續創新能力。隨著企業規模化、現代化和國際化發展步伐的提速，南車株洲所以整合資源為主要內容的核心競爭力，其涵蓋的資源范圍已不僅局限于自然資源和資本優勢，更重要的是高科技人才、特別是尖端技術的人才。據了解，5年來，南車株洲所通過提高工資待遇、建立項目獎勵機制以及幫助員工設計“喬”型職業發展體系管理等先進理念，集聚了業內一大批精英。并通過內部培訓、戰略聯盟、全球采購等方式充分利用全球的技術、人才、資本和經營管理經驗，促使技術和產品迅速升級換代。

針對南車株洲所最為核心的牽引電傳動技術，2011年，在前期工作基礎上，完成了以設計、產品、制造為內容的“三大技術平臺”建設，實現平臺滾動發展，持續提升產品質量水平，提高項目開發效率，降低產品成本，提升企業核心競爭力，建成具有世界先進水平的技術管理軟硬件。

在“十二五”的第一年，南車株洲所“三大技術平臺”取得顯著成就，策劃了83個三大平臺項目，優化并完善了17項工藝管理標準的各項表單并通過PLM系統進行了固化，RDP開發程序得到有序推廣，完成了動車組電傳動系統的仿真實驗室的建設，DTECS-2、TEC4000等下一代產品平臺完成了關鍵技術研究，開始進入平臺樣機研制。

同時，南車株洲所積極吸納凝聚外部科研資源，通過戰略合作、聯合辦學等，與高校、科研院所建立各種合作關系，開展前瞻性的基礎技術研究。2011年，先后與中國科學院微電子所、清華大學電機系、西南交通大學等國內知名院校，開展在SiC功率器件、電機控制、電氣傳動、電能質量、柔性輸電、新能源及高壓變頻等技術以及人才培養的全方位合作。

截至2011年底，公司擁有博士72名，研究生以上學歷781人，形成了以1名中國工程院院士，8名首席專家、59名教授級高級工程師、16名政府津貼獲得者領銜的3 678人的科研隊伍。擁有兩家企業博士后科研工作站和三個國家級技術平臺，成為中國軌道交通名副其實的“人才洼地”和“技術硅谷”。如今，在該公司科技大舞臺上活躍著由資深專家、首席專家、學識帶頭人、骨干科研人員、基層技術人員等不同層次的科研團隊，他們為持續創新提供了源源不斷的動力支持。

鳳凰棲吾枝，亮翅放清音。雄厚的人才隊伍，帶來了豐碩的科研成果。據統計，“十一五”期間，南車株洲所累計創造1 000多項科技成果，800項發明專利。其中，最具分量的是，作為IEC/TC9國際標準中國歸口單位，5年來，該所組織制訂國家標準共44項，完成企業標注修訂209項，并獲得了IEC62580—2和IEC62621等兩項重要國際標準的主導起草權，這在中國軌道交通裝備制造企業中更是史無前例。

高速效轉換，科技成果香氣滿園。掌握關鍵的核心技術，創造出系列的科技成果是第一步，推動產業化運營則更為關鍵。

“不同的企業在不同的發展階段對發展模式會有不同的選擇。南車株洲所走的是一條科技產業化的道路。我們承載的使命，不僅在于把技術轉化成了現實的生產力，做大一個企業，更重要的是把一個國家級的研究所帶入市場，引領行業技術進步。”該所總經理丁榮軍說。

在激烈的市場競爭環境中，南車株洲所意識到了自主創新的重要，意識到發揮核心技術優勢，尋求新的市場空白點，加快產業發展的重要性。正是基于這樣的認識，該所提出了“同心多元化”的產業擴張戰略。

依據“同心多元化”的發展模式，本著將傳統軌道產業做大做強、將核心技術引入朝陽產業，將定位擴大到全球市場的理念，南車株洲所已形成了以電氣傳動與自動化、高分子復合改性材料、新能源裝備、電力電子器件為主的四大產業板塊。其產品拓展到了以鐵路機車電子、信息、軌道維護裝備為基礎，輻射延伸至工業傳動、城市軌道交通，光伏發電、電動汽車、風力發電、工程機械等多元化市場。

通過資本運營，合并重組后的南車株洲所，產業結構更明晰，技術實力更強大，從軌道交通、高分子材料到新能源，產業輻射領域“同心多元”，呈現出“葡萄”效應，躋身為多元化發展集團性公司。

經過多年的改革與發展，南車株洲所今天已成功轉型為一家科技先導的高科技企業集團，成功探索出了一條“以科技促產業，以產業養科技”的良性發展模式，“科技創新”也成為牽引南車株洲所不斷發展的一股強大動力引擎。

（責任編輯：郝幸田）