中国标准“简统化”接触网,中国高铁的“烫金”名片

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日期:2021-01-31  作者:臧朔 张磊  来源:工业公司  浏览:21371      【

近日,由中国铁设主持,中国中铁电气化局高铁电气装备股份有限公司(以下简称高铁电气)主要参与研究的“以简统化为核心的高服役性能新型接触网关键技术与装备”项目,获2020年度中国铁道学会科学技术奖特等奖。

该课题围绕中国标准“简统化”接触网生产研制所带来的“系统创新、结构创新、材质创新、工艺创新”四大方面挑战,通过五年的深度科研攻坚,最终破解了制约接触网高精度、高效率、高质量智能建造的关键难题。此次获奖,也标志着我国成功构建了具有完全自主知识产权的新型系统化接触网技术标准体系。

 

高铁电气公司装配现场

 

科研团队一路克服困难、爬坡过坎,凭借多项自主知识产权技术实现了“弯道超车”,完成了从引进技术到中国制造再到中国创造的历史性跨越,充分彰显了中国高铁接触网制造技术的“硬实力”,在中国高铁“名片”上写下闪亮辉煌的一笔。

从“国产”到“国标”

2013年,作为接触网装备行业龙头企业和先行者,高铁电气经过引进消化吸收再创新,率先实现了高铁接触网零部件的全面国产化、批量化生产,为我国高铁建设打下坚实基础。

 

简统化接触网腕臂定位装置—京沈试验段

 

“我国接触网多采用德、法、日等多国多种制式,其各有特点、自成体系,型式多样、结构种类庞杂、零件规格繁多,缺乏顶层设计。”高铁电气总工程师林建说。

因采用多国标准生产,传统高铁接触网结构,相同功能用途的零部件多达数十个种类、型号,这给设计、制造、组装、施工、维护和长期管理造成了巨大困难,导致工程成本居高不下,难以从源头上提升高铁电气化工程建设水平。

“国产化”亟待“国标化”,我国迫切需要一套完整的拥有自主知识产权的接触网中国技术标准体系。

 

简统化腕臂-京张铁路崇礼支线

 

2015年6月,国铁集团正式立项《新型高速铁路接触网装备技术研究》与《高铁时速250公里、时速350公里接触网技术与装备简统化研究》课题,由中国铁设主持,高铁电气主要参与研制,拉开了新型简统化接触网系统研究的大幕。

简统化项目即:通过对接触网技术参数、安装型式、材质标准和服役性能的深入研究,达到统一技术参数、统一并简化装备结构形式、统一并减少零部件种类、提高关键零部件服役性目的,即通过“三统一提高”,从根本上解决国内接触网零部件“万国牌”窘境,打造具有高安全高可靠并具有完全自主知识产权的中国标准接触网。

从“追赶”到“领先”

自2016年起,依托六十多年行业发展经验,“简统化”接触网研发团队根据需求,提出了25种技术草案、9种关键零部件技术试制方案、2种新型制造工艺技术,并对方案中零件结构、材料及工艺进行了型式试验验证。当年10月,最终与中国铁设确定了“以简统化、系列化和高服役性能为特征的具有完全自主知识产权的新型接触网”定型技术方案,并通过国铁集团方案评审。

 

京沈试验段

 

在研制过程中,为早日攻克一个个难关,高铁电气先后制造了新型高铁接触网零部件产品32种;建立了相关生产图纸、工艺、检验资料303份,有限元模型32份,有限元分析报告26份;新开锻造模具36套,冲裁模具19套,为生产高质量简统化产品提供了良好的工装和工艺保证,并于2017年初在国家铁路产品质量监督检验中心完成了32种产品中26种零件型式试验,且取得型式试验报告。

攻关接触网核心结构——“腕臂定位装置”时,研发团队创新提出了一系列“结构简约化、零件集成化、连接可靠化”工艺技术方案:采用椭圆形断面压接吊弦,减少了加工损伤;首创腕臂铝合金件锻造技术,提升了零部件综合性能,延长了使用寿命;设计销轴和铰链抱箍连接结构,避免重复零件使用;改进心形环结构,避免绞线与线夹间碰撞;使用高性能铜合金固线夹,避免了铸造缺陷……通过采用一系列新技术新工艺,形成了具有中国特色的新型接触网零件,为我国具有自主化、特色化的中国标准350km/h高速铁路接触网系统开辟了一条新的道路。

较传统结构相比,“简统化”腕臂零部件在数量上减少39%、螺纹副减少57%、紧固力矩种类减少50%,而产品制造的稳定性、零部件集成度却全面提高,满足高铁供电系统运行要求的同时,接触网安装和维护效率提升了1/3,为统一全套标准装备、智能识别零部件故障提供了基础保障。

 

盐通铁路简统化产品

 

2019年4月,国铁集团组织召开《高速铁路简统化接触网装备》技术评审会,专家一致认为,整体成果达到国际先进水平,简统化接触网零部件技术性能达到国际领先水平。

从“制造”到“智造”

针对新型“简统化”接触网各项性能指标和技术特点,生产团队“量身定制”行业首套铝合金接触网零部件自动化生产设备,其运用多关节机器人、多轴伺服电机、专用移物夹钳,实现了物料转运搬运“自行走”;接触式热电偶、反射率测温仪、可控硅温控器,实现了模具精准控温“自适应”;高精度传感器、实时高频采集、闭环过程控制,实现了产品工艺参数“自整定”……

整个生产系统运用的数十种“黑科技”,极大提高了全系统自动运行的可靠性和安全性。系统采用自动控制和安全管控结合的集成方案,使总控系统与生产管理实现了“互通有无”,满足了工艺优化、批量定制、质量追溯的智能化要求,实现了产品的运营成本、研制周期、不良品率大幅降低和生产效率、资源利用进一步提升,摆脱了传统制造业的“孤岛效应”,实现了“简统化”接触网零部件全流程智能化生产。

高铁“简统化”接触网推广应用以来,在国内京沈高铁试验段、京张高铁崇礼支线、浩吉铁路、盐通高铁等铁路项目中“服役”,运行稳定,性能可靠,各项指标均符合《高速铁路接触网运行维修规则》铁路标准要求。

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