如今，乘坐高鐵已成為很多人出行的首選。城市軌道和高速鐵路的快速發(fā)展，迫切需要車(chē)輛及其關(guān)鍵部件的自主國(guó)產(chǎn)化，而車(chē)門(mén)就是其中的關(guān)鍵部件之一。

在近期舉行的江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，南京康尼機(jī)電股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)康尼公司)與南京工程學(xué)院合作的項(xiàng)目“高速列車(chē)門(mén)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”，摘得江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

目前，“復(fù)興號(hào)”列車(chē)上的門(mén)，80%以上都是他們合作研發(fā)的。從“地鐵第一門(mén)”到“高鐵第一門(mén)”，“康尼門(mén)”在軌道車(chē)門(mén)全球市場(chǎng)占有率已達(dá)32%，連續(xù)3年穩(wěn)居全球第一。

一點(diǎn)創(chuàng)新改變地鐵車(chē)門(mén)頑疾

長(zhǎng)期以來(lái)，城市軌道交通車(chē)門(mén)作為重要部件一直依靠進(jìn)口。此前，國(guó)外公司利用幾十年的技術(shù)壁壘在車(chē)門(mén)系統(tǒng)領(lǐng)域申請(qǐng)了近700項(xiàng)專(zhuān)利，構(gòu)建了密不透風(fēng)的專(zhuān)利保護(hù)池，憑借技術(shù)壟斷帶來(lái)市場(chǎng)壟斷。

而國(guó)內(nèi)城軌車(chē)輛經(jīng)常處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，通常情況下，車(chē)門(mén)的故障要占到車(chē)輛運(yùn)行故障的30%左右，車(chē)門(mén)的嚴(yán)重故障會(huì)導(dǎo)致列車(chē)停運(yùn)甚至危及乘客安全。

列車(chē)門(mén)又被稱(chēng)為塞拉門(mén)，主要是因?yàn)檫@種車(chē)門(mén)具有塞和拉兩種動(dòng)作。即門(mén)關(guān)閉時(shí)是由車(chē)內(nèi)或車(chē)外塞入車(chē)門(mén)口處，使之關(guān)閉、密封;門(mén)開(kāi)啟時(shí)，當(dāng)門(mén)移開(kāi)門(mén)口一定距離后，能延車(chē)體內(nèi)側(cè)或外側(cè)滑動(dòng)。

而塞拉門(mén)“關(guān)門(mén)難”一直是列車(chē)門(mén)急需攻克的難題。普通的移門(mén)(門(mén)扇連接滑輪并在固定軌道上可移動(dòng)的門(mén))易安裝，即使乘客比較擁擠時(shí)仍能保證障礙檢測(cè)常態(tài)化。但塞拉門(mén)不一樣，當(dāng)車(chē)廂內(nèi)乘客擁擠時(shí)，塞拉門(mén)在關(guān)閉到接近最后一段距離時(shí)，門(mén)板同時(shí)要向車(chē)廂內(nèi)移動(dòng)，并對(duì)人體產(chǎn)生擠壓力，門(mén)板受到乘客人體阻力反作用過(guò)大，會(huì)使自動(dòng)門(mén)檢測(cè)系統(tǒng)的障礙檢測(cè)起作用，使關(guān)門(mén)動(dòng)作不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)。

為此康尼公司研發(fā)人員開(kāi)發(fā)了一種兼有移門(mén)與塞拉門(mén)優(yōu)點(diǎn)的新型微動(dòng)塞拉門(mén)，通過(guò)減小塞拉門(mén)的塞拉距離，大大減少車(chē)輛中擁擠乘客作用在門(mén)板上的人體阻力;改變了關(guān)門(mén)過(guò)程的受力狀態(tài)，將塞拉導(dǎo)角減少。

軌道交通門(mén)系統(tǒng)涉及技術(shù)較多，除了塞拉門(mén)難題，康尼門(mén)系統(tǒng)曾經(jīng)還在上海地鐵車(chē)輛實(shí)車(chē)試驗(yàn)中出現(xiàn)開(kāi)閉不靈敏問(wèn)題，項(xiàng)目總包方西門(mén)子公司要求康尼在3個(gè)月內(nèi)解決，否則改用其他企業(yè)產(chǎn)品。要么“關(guān)”上地鐵門(mén)，要么賣(mài)掉企業(yè)關(guān)門(mén)。這是一次被“逼”出來(lái)的超越式創(chuàng)新。

在當(dāng)時(shí)，康尼機(jī)電總工程師史翔聯(lián)想到，和千斤頂?shù)脑�理相似，地鐵車(chē)門(mén)的開(kāi)合也是利用螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)與門(mén)鏈接的螺母移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，只不過(guò)螺桿的螺距大，不能實(shí)現(xiàn)自鎖閉而已。如果在門(mén)關(guān)閉的位置將螺桿螺距變小，就能像千斤頂一樣“鎖死門(mén)”。最終，這項(xiàng)“無(wú)鎖而閉”的發(fā)明專(zhuān)利成為現(xiàn)今城軌門(mén)鎖國(guó)際主流技術(shù)，形成了對(duì)國(guó)外企業(yè)的反向?qū)＠�制約。

如今，已有20多萬(wàn)套康尼地鐵車(chē)門(mén)安裝在北京、上海、廣州、南京等國(guó)內(nèi)近百條地鐵線(xiàn)路上，真正實(shí)現(xiàn)了中國(guó)地鐵車(chē)門(mén)系統(tǒng)的自主國(guó)產(chǎn)化。

攻克高鐵車(chē)門(mén)“三高一無(wú)”

“2007年，高鐵‘和諧號(hào)’開(kāi)通，但高速車(chē)門(mén)的核心技術(shù)和市場(chǎng)也完全由國(guó)外企業(yè)壟斷，車(chē)門(mén)全部依靠進(jìn)口。”史翔對(duì)十多年前的境況還記憶猶新。

“研發(fā)高鐵列車(chē)的車(chē)門(mén)有四大難點(diǎn)——簡(jiǎn)稱(chēng)‘三高一無(wú)’。”史翔告訴記者，“三高”是指高氣動(dòng)載荷、高寒和強(qiáng)風(fēng)沙、高強(qiáng)度電磁干擾，“一無(wú)”則表示時(shí)速高達(dá)350公里的車(chē)門(mén)的設(shè)計(jì)理論、試驗(yàn)評(píng)價(jià)體系及標(biāo)準(zhǔn)在全世界根本還是一片空白。研發(fā)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)達(dá)十多年的技術(shù)攻關(guān)，高速車(chē)門(mén)系統(tǒng)的四大難點(diǎn)被一一破解。

據(jù)史翔介紹，列車(chē)在高速運(yùn)行中，帶來(lái)的高氣動(dòng)載荷，會(huì)引起車(chē)門(mén)的密封失效和車(chē)門(mén)脫落。對(duì)此他們發(fā)明了具有新型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和密封技術(shù)的車(chē)門(mén)，利用車(chē)體約束平衡氣動(dòng)載荷，實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，既防止了車(chē)門(mén)外脫、又強(qiáng)化了車(chē)門(mén)的安全性和氣密性。這一車(chē)門(mén)的隔音性高，車(chē)內(nèi)噪音更低，壓力波動(dòng)對(duì)耳膜的影響更小，乘坐舒適性顯著提高。

而到冬季，北方-40℃的高寒和西部地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)沙，可能會(huì)造成車(chē)門(mén)凍住打不開(kāi)、潤(rùn)滑油脂失效以及車(chē)門(mén)運(yùn)動(dòng)磨損的加劇。“我們巧妙地利用‘石墨’這一材料的潤(rùn)滑功能，發(fā)明了具有固體自潤(rùn)滑的自適應(yīng)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)與變導(dǎo)程鎖閉裝置，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)與鎖閉一體化，解決了高寒造成車(chē)門(mén)運(yùn)動(dòng)阻滯、強(qiáng)風(fēng)沙導(dǎo)致細(xì)沙進(jìn)入車(chē)門(mén)系統(tǒng)引起磨損加劇的難題，提高了高鐵車(chē)門(mén)的可靠性和適應(yīng)性。”史翔表示。

最后“一高”則是動(dòng)車(chē)組的高強(qiáng)度電磁干擾，它會(huì)造成車(chē)門(mén)通信可靠性降低，導(dǎo)致異常開(kāi)門(mén)。針對(duì)高強(qiáng)度電磁干擾問(wèn)題，研發(fā)人員采用以太網(wǎng)與冗余MVB復(fù)合網(wǎng)絡(luò)及故障診斷技術(shù)，開(kāi)發(fā)出新一代高安全的智能門(mén)控器和遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)。門(mén)控器獲國(guó)際最高安全等級(jí)SIL4認(rèn)證(10—8/h)，安全等級(jí)提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

針對(duì)“一無(wú)”，南京工程學(xué)院則編著了設(shè)計(jì)專(zhuān)著《軌道車(chē)輛門(mén)設(shè)計(jì)系統(tǒng)》和《動(dòng)車(chē)組車(chē)門(mén)》，形成了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，建立了業(yè)界唯一通過(guò)CNAS國(guó)際認(rèn)證的車(chē)門(mén)試驗(yàn)室及評(píng)價(jià)體系。

“時(shí)隔整整十年，‘復(fù)興號(hào)’首發(fā)動(dòng)車(chē)組上的車(chē)門(mén)已全部用上具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的康尼產(chǎn)品，高鐵‘和諧號(hào)’上的車(chē)門(mén)也逐步被我們的產(chǎn)品廣泛替代。”史翔表示。

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