“高速馳騁”的中國制造 交通強國幕后英雄數(shù)不勝數(shù)

    每天，超4000列動車組在祖國大地上疾馳。

    截至2021年底，我國高鐵運營里程突破4萬公里，位居全球首位。2012年至2021年十年間，我國高鐵總運營里程翻了兩番，占鐵路總運營里程的比重從9.6%增長至27.53%。

    2022年11月，繼上海、北京、廣州、成都、杭州之后，深圳成為我國第6個地鐵里程突破500公里的城市。目前，我國共有52個城市開通運營城市軌道交通線路285條，運營里程9357公里。

    這背后，是無數(shù)中國制造與創(chuàng)新技術(shù)，從無到有，從弱到強，擔當幕后英雄。其中，“地下蛟龍”——我國自主研發(fā)的盾構(gòu)機極大推進了軌道交通建設；高鐵的“心臟”——“IGBT”芯片可在1秒鐘完成10萬次開關(guān)動作，實現(xiàn)電流快速轉(zhuǎn)化，控制著列車的行進；每天對超過4000列動車組進行安全運行控制和智能調(diào)度指揮，中國通號的列車控制系統(tǒng)是軌道交通領(lǐng)域當之無愧的“最強大腦”。

    談及如何踐行黨的二十大報告中“推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展”這一發(fā)展方向，中國通號黨委書記、董事長周志亮表示，加快完成數(shù)智改造是接下來重點工作之一。公司將加快推進先進信息化技術(shù)與制造技術(shù)融合，進一步提升精益生產(chǎn)、柔性制造、敏捷供應水平。加快推進先進智能制造技術(shù)落地應用，以生產(chǎn)技術(shù)變革和優(yōu)化升級，推動列控系統(tǒng)裝備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)量變革、效率變革，支撐中國制造全方位現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級。

    “地下蛟龍”讓軌道交通建設快進

    11月中旬的一天，雨后初霽，龐大的“強國號”盾構(gòu)機在鐵建重工第一產(chǎn)業(yè)園區(qū)等待著下線，一道金黃色的陽光恰好灑在它大紅色的圓形刀盤上。

    “我國軌道交通快速發(fā)展的背后，離不開這樣一臺臺大國重器，它們是地下蛟龍，也是地下功臣。”鐵建重工副總經(jīng)理唐翔告訴記者。

    記者眼前這臺“強國號”，是由鐵建重工與中鐵二十二局聯(lián)合打造的大直徑泥水平衡盾構(gòu)機，開挖直徑13.27米，將用于穗莞深城際“前海至皇崗口岸段”項目工程建設，從而加速打造粵港澳大灣區(qū)城際鐵路網(wǎng)。

    據(jù)悉，該工程盾構(gòu)段區(qū)間長3511米，隧道最小覆土10.7米，最大埋深46米，長距離穿越軟土、上軟下硬及硬巖地層，直接下穿重要建構(gòu)筑物及既有地鐵線，地表沉降控制要求高，施工難度極大。

    這正是盾構(gòu)機擅長之處。

    盾構(gòu)機掘進，靠的是最前端的圓形刀盤，刀盤持續(xù)旋轉(zhuǎn)，好似一張大嘴，刀盤上的刀頭如同牙齒，把巖石、砂土“嚼碎”，通過后部的管道運送排出。

    一臺盾構(gòu)機，直徑有的達16米，比5層樓還要高；它們有的長達100米、200米，重3000噸、4000噸，卻又靈活無比。盾構(gòu)機往往在數(shù)十米的地下穩(wěn)穩(wěn)掘進，不僅可以最大程度減小對周遭環(huán)境的擾動，還可讓隧道一次成型，效率比一般人工開挖、鉆爆作業(yè)提高3至5倍。

    “地下‘動靜’再大，地面上不會受到任何影響。”唐翔介紹稱，盾構(gòu)機在掘進中，地表沉降基本控制在幾毫米內(nèi)。

    “與現(xiàn)在盾構(gòu)機每月動輒掘進數(shù)百米相比，之前采用的傳統(tǒng)人工鉆爆法一個月挖不了幾十米。”對這段行業(yè)巨變，鐵建重工首席技術(shù)官何其平深有感觸，“如果按照當年辦法建設我國所有地鐵線，至少要花100年、花更大價錢。由于我們有了自己的盾構(gòu)機，讓地鐵建設速度快進了60多年。”

    這并不容易。鐵建重工研制的盾構(gòu)機，從無到有，從跟跑到領(lǐng)跑，逐漸成為軌道交通、地下工程領(lǐng)域“中國制造”的一張亮眼名片。

    十幾年前，我國盾構(gòu)機全部依賴進口，不僅價格高昂，配套服務往往跟不上，工程建設常受掣肘。自2009年開始，我國盾構(gòu)機國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化工作開始加速推進。

    2010年，鐵建重工自主研發(fā)的首臺盾構(gòu)機“開路先鋒19號”下線，并在長沙地鐵2號線建設中大展身手。“一炮打響后，讓原本平均售價約1.5億元的‘洋盾構(gòu)’，迅速降價30%。”鐵建重工黨委書記、董事長劉飛香回憶說。

    鐵建重工今年10月向投資者介紹稱，公司產(chǎn)品具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，持續(xù)開展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，促進科技成果轉(zhuǎn)化。目前，鐵建重工是全球最大的地下工程裝備生產(chǎn)基地，以鐵建重工為代表的國產(chǎn)品牌盾構(gòu)機，占據(jù)全球三分之二的市場份額。2022年前三季度，鐵建重工海外業(yè)務實現(xiàn)新簽/中標合同額12.25億元，較去年同期增長116.04%。

    高鐵有了“奔跑的中國芯”

    高鐵要在短時間里提速至300公里/小時及以上，有時更要在極短時間里完成降速。在這過程中，正是一種名為“IGBT”的芯片負責轉(zhuǎn)換電能驅(qū)動高鐵加速、減速，它可在1秒鐘完成10萬次開關(guān)動作，從而實現(xiàn)精準的電流控制，因此，它也被視作高鐵的“心臟”。

    此前，我國高鐵每年進口芯片成本超過10億元，采購周期長達數(shù)月。在中車的帶領(lǐng)下，時代電氣持續(xù)對IGBT技術(shù)展開自主攻關(guān)。

    2014年，我國自主研制的8英寸IGBT芯片，在時代電氣下線。從此，這一“中國芯”開始應用于軌道交通、電動汽車等領(lǐng)域。

    在時代電氣車間里，IGBT芯片顯露了真容——一片片直徑20厘米的圓形薄片里，排列著上百個指甲大小、頭發(fā)絲厚的芯片。“IGBT芯片里共有6萬個基本單元——‘元胞’，要將這些‘元胞’安置在一個指甲蓋大小的芯片上，難度堪稱在頭發(fā)絲上雕花。”時代電氣研發(fā)負責人羅海輝介紹說。

    2021年，第七代IGBT技術(shù)問世，打破原有技術(shù)路線制約，利用芯片、子模組、模塊的協(xié)同創(chuàng)新，攻克了壓力均衡與芯片數(shù)量難以協(xié)調(diào)的世界性難題。“用了10年的時間，‘中國芯’終于在技術(shù)上追平了對手。”時代電氣相關(guān)人士表示。

    這背后，是一個產(chǎn)業(yè)集群的不斷奮進。

    時代電氣所在的湖南株洲是中國電力機車、動車組發(fā)源地之一。當?shù)氐能壍澜煌óa(chǎn)業(yè)，集聚了中車株洲電力機車有限公司、中車株洲電力機車研究所有限公司、中車株洲電機有限公司等超過300家骨干企業(yè)及配套企業(yè)，目前形成了全國軌道交通裝備領(lǐng)域發(fā)展規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)鏈條最齊、研發(fā)實力最強、產(chǎn)品譜系最全的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，集群產(chǎn)值2021年突破1300億元，產(chǎn)值占全國行業(yè)比重超過30%，本地化配套率超過80%。

    數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)鐵路干線上的電力機車約有60%產(chǎn)自株洲，當?shù)貏榆嚱M、機車車輛電傳動系統(tǒng)等多個產(chǎn)品銷量均居全國首位；當?shù)仉娏C車、城軌車輛、鐵路貨車以及城市軌道交通裝備產(chǎn)品已出口全球100多個國家和地區(qū)。

    “最強大腦”賦能列車控制系統(tǒng)

    近日，記者來到位于西安的國內(nèi)唯一的安全型繼電器數(shù)字化產(chǎn)線——中國通號旗下AX繼電器數(shù)字化車間。中國通號當?shù)刎撠熑私榻B，從該生產(chǎn)線生產(chǎn)的安全型繼電器，廣泛應用于大站電器、城市地鐵、輕軌等控制電路，為百姓的出行安全保駕護航。

    記者在該數(shù)字化車間看到，攜帶各種物料的AGV和RGV搬運機器人不停穿梭在配料超市區(qū)、接點組裝區(qū)、熱穩(wěn)定處理區(qū)等部分，現(xiàn)場一片繁忙。“一批自動化智能化裝備的落地，和精益化管理工具的應用極大提升了我們的整體效率。”中國通號子公司西安工業(yè)集團相關(guān)負責人介紹。

    “我面前的電子看板顯示的是配件中心的庫存信息。”AX繼電器數(shù)字化車間生產(chǎn)線上一位員工向記者介紹，這塊面板能夠?qū)崟r反饋各流程環(huán)節(jié)的生產(chǎn)信息，實現(xiàn)從材料投入到成品產(chǎn)出的整個生產(chǎn)過程，零件始終處于不停滯、不堆積、不貯存，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)與單件流的有機結(jié)合。

    車間相關(guān)負責人告訴記者，AX繼電器數(shù)字化車間通過MES系統(tǒng)（制造執(zhí)行系統(tǒng)），實現(xiàn)產(chǎn)品組裝全生命周期的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)無紙化、生產(chǎn)均衡化、數(shù)據(jù)化追溯管理，提高作業(yè)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)從繼電器基本零部件、半成品至成品的組裝、調(diào)試、檢驗等工序及物流自動配送為一體的數(shù)字化生產(chǎn)車間。

    智能化和數(shù)字化技術(shù)的應用升級也成為中國通號業(yè)績增長的新動力。今年以來，中國通號新簽合同額穩(wěn)步增長，在建項目有序推進，完成全年穩(wěn)增長目標態(tài)勢良好。截至10月末，公司鐵路領(lǐng)域新簽外部合同額同比增長24%。眼下，包括陽涉鐵路電氣化改造工程、廣汕鐵路、渝昆引入昆明樞紐工程、宣績鐵路、梅龍鐵路及境外匈塞鐵路諾蘇段、雅萬高鐵等項目正在有序推進。