盛夏太行,太焦铁路蜿蜒于崇山峻岭之间。一列满载煤炭的重载货物列车,正稳健攀越长大坡道,牵引它的正是中车大同电力机车有限公司(以下简称“中车大同公司”)生产的FXD2BA型电力机车。无需加挂补机,单机即可完成过去两台机车才能胜任的牵引任务——这不仅是一次动力跃升,更是一场从研发源头开启的绿色变革。作为山西省高端装备制造产业链“链主”企业,这家老牌机车制造企业正以技术研发为支点,撬动新质生产力加速成型,将低碳内核植入产品研发、生产制造、运维服务的全链条。
研发破题
把“低碳”写进立项第一关
走进中车大同公司机车网络控制系统实验室,大屏幕上跳动着密密麻麻的数据曲线,研发人员正依托高精度数字化模型,对机车在不同工况下的能耗、温升、牵引效率进行全维度推演。每一次参数调整,都先在虚拟环境中接受“绿色大考”。
“低碳指标,是我们项目立项的第一道门槛。”中车大同公司研究院总体室主任武学良说。围绕轨道交通装备与清洁能源装备“双赛道双集群”产业发展新格局,企业将节能降耗、轻量化设计、零污染要求贯穿方案论证、仿真验证全过程,从源头锁住碳排放。
FXD2BA型电力机车的诞生,正是这一理念的生动注脚。“用户的需求,就是我们的攻关方向。”武学良回忆,研发团队接到的任务简洁而硬核——让一台机车干两台机车的活。
启动牵引力与持续牵引力,两个关键指标被同步锁定。启动牵引力的跃升,让机车在坡道起步时响应更迅捷;持续牵引力的增强,则确保列车在长大坡道上保持强劲、稳定的动力输出。然而,在既有机车平台的有限空间内实现牵引力倍增,绝非易事。牵引电机、变流器、冷却系统、控制策略——每一处升级都牵动全局。
团队先后开展数百次仿真计算,进行数十轮方案比选。依托模型数字化定义技术,将整车性能试验大量迁移至虚拟环境,单车型研发阶段便显著减少钢材、涂料等物料消耗,研发周期也大幅压缩。最终,在有限车体空间内完成牵引系统全面升级,该型机车成功实现“单机替双机”。
“以前重载列车到了晋城北必须加挂,现在一台车直接过,效率提升看得见,能耗也降下来了。”太焦线上的一位机车司机如是说。单车牵引能力倍增的背后,是单位运量能耗的明显下降,减排效益从实验室的第一行代码开始,一路延续到千里铁道线。
与此同时,环保低挥发涂装材料、可循环结构部件在该车型中的应用占比持续提升。实验室里的创新智慧,正源源不断转化为减排攻坚的硬核实力。
智造赋能
从“一张图纸”到“一台绿车”的产研接力
研发成果要变成驰骋在铁道线上的精品机车,离不开制造环节的有力承接。走进中车大同公司车体分厂,曾经烟尘弥漫、噪声刺耳的传统场景早已被整洁有序的智能化生产线取代。
焊工王强在这里工作了整整二十年,他深有感触:“以前焊接一开工,烟尘就起来了,现在全密闭收集加净化处理,分厂环境好多了,排放也全部达标。我们班组还自己琢磨着优化了焊接工序排布,一个小改动,每月省了不少电。”
车间内,一排排焊接机械臂灵活完成车体组焊,焊接烟尘集中净化装置同步运转,每一道工序都渗透着清洁生产的巧思。FXD2BA型机车的车体、转向架等核心部件,就是在这样的绿色生产线中完成制造的。企业针对高耗能设备开展专项更新,关键工序自动化覆盖率显著提升。
值得关注的是,FXD2BA型机车搭载的PHM故障预测与健康管理系统,是产研协同的典型成果。系统通过对牵引变流系统、通风系统等关键部位的实时监测,能够提前预判异常——哪里温度异常、哪个部件性能出现衰减,都会在故障萌芽阶段发出预警。
然而,PHM系统的研发并非一蹴而就。传感器选型、数据传输协议、故障诊断算法,每一个模块都需要反复验证。研发团队多次深入太焦铁路一线,实地采集山区铁路的特殊工况数据,针对坡道起伏、隧道密集等实际运营场景持续优化算法模型。“从现场来,到现场去”,这一理念让FXD2BA型机车在交付之前,就已经“跑”过了无数个虚拟坡道。
目前,中车大同公司大型加工设备已全部接入机床物联网,“智造”与“低碳”正在这里深度融合,成为企业转型的双轮驱动。
2025年初,FXD2BA型电力机车首次在太焦铁路实现批量投用。太焦线的陡坡弯道,见证了这台机车从图纸到批量上线的一路打磨,也验证了中车大同公司“科研—产品—验证”闭环创新链条的成色。
机制托底
全周期深耕低碳发展土壤
“低碳转型不是单点突破,而是整个体系的协同升级。”中车大同公司运营管理部部长张宇说。FXD2BA型电力机车的诞生并非一蹴而就,而是长期坚持的结果。
多年来,中车大同公司以中国中车“6G”发展理念——绿色投资、绿色创新、绿色制造、绿色产品、绿色服务、绿色企业为指引,从制度建设入手,打通科研创新与生产落地的衔接壁垒。先后制定绿色项目评审、能耗定额考核、供应链绿色选材等管理制度,各部门主动对照低碳要求优化自身工作流程,依托企业技术创新平台,大量绿色低碳技术快速转化为标准化生产工艺,科研成果落地的效率明显提升。
按照“探索一代、预研一代、研制一代、装备一代”的研发路径,中车大同公司持续推进技术迭代和产品升级。FXD2BA型机车历经试制、线路试验、批量投用的全过程考验,正是这套机制高效运转的最新成果。
值得关注的是,企业将低碳管理延伸至产品全生命周期——研发设计、原料采购、生产制造、废物处置、运维服务,全流程植入低碳标准,并推出“产品+”“系统+”解决方案,不仅实现机车产品自身的绿色迭代,更将技术优势向上下游辐射。从研发人员的图纸规划,到操作工人的规范作业,再到管理人员的统筹考核,全员参与、全流程管控的发展格局正在加速形成。
“我们希望实验室里的每一次仿真计算,生产线上的每一次工艺优化,最终都能汇聚成一台台驶向全国的绿色机车。”看着办公桌前的机车模型,张宇的眼中满是希望,“从源头攻关到产线协同,再到机制托底,未来,我们将研发生产更多像FXD2BA型机车这样的产品,为山西乃至中国轨道交通装备制造业的低碳转型贡献更大力量。”
本报记者李学林
本栏图片均由杨政摄