中国南车科技创新纪实：轨道交通的芯力量

科技先导：抢占制高点

始建于1959年的中国南车株洲所，是新中国铁路(微博)机车车辆领域最早成立的专业性研究所之一。成立伊始，曾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，中国南车株洲所逐步发展成为国内唯一一家集电力牵引系统开发和行业技术归口于一体的应用型研究所，为中国铁路机车车辆(含高速动车组)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”。

牵引传动和网络控制是两大标志性技术，具有牵引功率大、速度高、节能环保、运营经济等优点，是现代机车车辆(含机车、动车组、城市轨道机车车辆)的“心脏”和“大脑”，被誉为“机车之芯”，是一个国家轨道交通装备水平高低的重要标志之一，也是重载和高速牵引的基础，国外上世纪八十年代中应用，仅为西门子(微博)、阿尔斯通、庞巴迪和日本等少数公司和国家所掌握，且至今不对中国转让。

为了打破少数跨国公司对铁路核心技术的垄断，中国南车株洲所以科技报国为己任，累计投入30多亿元的资金，耗费了三代科技专家的心血来，特别是以丁荣军院士领衔的第二代科技团队，在资料和开发手段匮乏的情况下潜心研究，建立适合国情的大功率牵引传动系统技术模式，创建了技术和产品平台并形成了产业。

早在70年代末，改革开放刚刚起步，中国南车株洲所一批年轻的科技专家敏锐地意识到科技的春天到来了，在狭窄的实验室里做小功率的同步电机试验，尝试着小功率的交流传动的研究，1984年，中国南车株洲所率先完成了“交直交”变流器—异步电机系统的研究试验。尽管功率只有20千瓦，但创造了国内最大的交流牵引电传动系统的最高功率。

1989年，中国南车株洲所成立了国内第一个交流传动研究室，在铁道部的支持下，中国南车株洲所主持了“电力机车三相交流传动800—1000千瓦机组地面试验”这一重大课题。该课题的成功，实现我国牵引电传动首次进入“千千瓦级”。

此后，在铁道部的支持下，中国南车株洲所和株机厂联合研制AC4000交流传动电力机车原型车，经过7年的研究，终于研制出中国第一台交流传动电力机车原型车，它的出现使我国成为世界上少数有开发交流电传动机车。

此后中国南车株洲所又相继启动了高性能交流传动控制技术、大功率GTO主变流工程、中大功率IGBT主变流器等一系列牵引电传动核心器件技术的研究，先后开发出大功率交流传动电力机车“熊猫号”和高速动车组动力车“蓝箭号”，标志着我国交流传动电力机车的工程化进入新的阶段。标志着我国铁路机车进入现代高科技领域；2001年，“奥星”号交流传动电力机车和“中原之星”交流传动城际机车双双研制成功；2002年，我国首台“中华之星”高速交流传动电力机车、“先锋号”交流传动内燃机车、“西部之光”交流传动货运内燃机车相继问世。

新千年以来，中国铁路科技发展历史揭开了新的一页。随着中国加入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，中国南车株洲所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，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瓶颈的必然方向。因此，在铁道部等国家部委的支持下，中国南车株洲所瞄准国际一流水平，着力提升机车牵引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，抢占技术制高点。

按照国务院“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的要求，中国南车株洲所积极参加引进消化吸收再创新工程，以“先进、成熟、经济、适用、可靠”为纲领，以高速、重载为突破口，高起点引进国际一流技术，以国产化为重点，加强创新，高标准瞄准国际品牌，开始了史无前例的大规模牵引交流电传动系统技术的研制。

中国南车株洲所将原始性创新、系统集成创新和引进消化吸收再创新三者有机结合起来，依托早期雄厚的工程化锻炼及人才基础，中国南车株洲所先是借鉴和研究国外先进技术模式，以国外某种车型为参照，结合我国铁路应用的实际情况，确立系统的技术条件和各部件参数要求，分别进行部件的研发，然后将各部件组合成系统进行试验研究和验证，再装车进行试验和验证，从局部的成功到整体，直到整个系统的成功。

仅仅用了3年的时间，中国南车株洲所的科研设计、生产制造和实验检验有了飞跃性的发展，以丁荣军为代表的中国南车株洲所科技创新团队，结合欧美、日本两种技术流派的长处，主攻电路研究，创造性的发明了以两点式和异步电机为主、兼有三点式和同步电机的全新技术模式。

从大系统到大部件、从关键材料和关键工艺、从核心硬件和核心软件上向该技术发起了全面的攻关，中国南车株洲所先后开发了18种不同型号变流器产品、11种控制模块、2种型号新型电力电子器件，通过对传统电传动技术与高端电力电子、信息化软件技术的嫁接，中国南车株洲所，这个老牌的中国电力机车牵引电传动系统集成技术与网络控制技术的佼佼者，再次确定了国内领先地位，形成了独有的技术创新体系和创新能力。

2007年4月18日，全国第六次铁道大提速。在首批开行的52列高速动车组中，有70%以上的牵引电传动系统和网络控制系统由该公司提供。在所有提速机车中，中国南车株洲所提供的动车组关键核心部件有6大类，约20个品种，与同期运行的进口高速机车争相辉映。

2008年，随着中国铁路技术的不断进步，以时速300公里为代表的高铁技术和以更高功率等级为标志的重载机车技术成为新时期我国铁路机车自主创新的新方向，中国南车株洲所决心发起向世界顶端机车牵引电传动技术发起冲刺。

2008年11月底，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，中国南车株洲所团队经过夜以继日6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，装有该公司自主交流传动系统的近1000台7200kW电力机车已成为我国货运机车的主力，累计销售合同超过，40多亿元，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，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。

这期间，国家组织新一轮的自主高铁技术的研究，在九大核心技术中，中国南车株洲所主持其中时速300公里以上等级动车组电传动及控制系统等3项关键技术的研发(牵引变流器、牵引控制和列车网络控制系统技术)，成功解决了困扰高速动车组“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%，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网络控制的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“机芯”技术的王者地位。

随着中国高铁铁路建设进入高峰期，公司先后中标时速300公里的武广高铁、郑西、沪杭、京沪高铁项目，共计140列1600余台。特别京沪高铁项目，公司拿下半数以上关键部件订单，成为国内自主高端牵引电传动系统最大的供应商。中国南车株洲所完成了从“技术引进的先行者”到“自主创新的领导者”的蜕变，推动中国铁路技术进入世界强国之列。