机车用连接器国产化
中心议题：
- 机车领域连接器国产化提速
- 机车对连接器提出更高要求
- 连接器国产化脚步加快
- 可靠性是机车连接器关键指标
- 机车连接器种类
国际金融危机一度给全球的经济发展前景蒙上了一层阴影，各国纷纷制定扶持政策，我国也适时出台了拉动内需政策。在拉动内需的4万亿元投资计划中，占比例最大的是铁路、公路、机场、城乡电网建设，共计划投资1.8万亿元。
有资料显示，国家已批准的新建铁路里程有2.3万公里、投资规模超过2万亿元。按照规划，2009年，国家还将批准新建铁路里程1万公里左右、投资规模1万亿元；2010年，国家将再批准新建铁路里程1万公里、投资规模1万亿元。从2004年～2010年，国家批准新建铁路4万公里以上，总投资达到4万亿元以上。根据客货运输发展的需要和新建铁路建设投产情况，今明两年计划安排机车车辆购置投资3000亿元左右。
“十五”期间，我国城市轨道交通事业也有一个大的飞跃，继北京、上海、天津、广州、深圳之后，我国又批准武汉、重庆、南京、青岛、大连、沈阳、昆明、鞍山、长春、哈尔滨等近30个城市逐步建设城市轨道交通。而客车的生产、通信信号的铺设，需要用到很多元器件，这给国内有实力的元器件生产厂家带来了机会，也为元器件企业提供了广阔市场。
业内专家介绍，机车是一个很庞大的系统，涉及的元器件包括连接器、PCB(印制电路板)、电容、端子、电缆等。目前，由于机车系统在技术引进时，机车领域的连接器、电容以及关键元件主要以国外厂商的产品为主，但是，由于国内铁路行业已经发展了很多年，在铁路机车的生产和信号控制方面，也都积累了一定的技术和实践经验，因此，铁路系统的国产化是必然的，进程也在不断加快。在这个大趋势下，国内元器件厂商，特别是服务于机车领域的元器件厂商，无论从技术研发、生产工艺还是从制造水平等方面，都应该不断提升，以满足国内飞速发展的机车市场的需求。
为此，有人建议，国内的元器件企业应与国内的整车厂建立战略合作关系，承担包括连接器、电容器及PCB在内的元器件的国产化重任，了解、熟悉和掌握国外产品的结构、相关国际标准、技术专有性(是否受专利保护)以及制造工艺技术等，通过引进、消化和吸收先进的技术，进行研发、试制、试验验证，并进行装车路试，在路试过程中不断提高产品的可靠性、实用性和一致性，满足用户的需要，为元器件的全面国产化奠定坚实的基础。同时，机车厂商也应该积极扶持国内元器件企业，在满足要求的情况下优先采用国内元器件企业的产品，让国内厂商生产的元器件“经风雨，见世面”，早日得到锻炼，加快从实验室到真正使用的步伐。
此外，国家有关部门应该制定相关的政策，加大对机车元器件企业的扶持力度，促进关键领域的技术突破和优势企业的发展壮大。
机车领域连接器国产化提速
在国家扩大内需的4万亿元的投资中，很大一部分流入铁路建设领域，除了铁路基础设施和道路建设外，提升整车技术也成为其中的重点投资领域，这为整车研制企业带来了极大的机遇。因此为了提高我国的整车制造技术，铁道部与国外知名的轨道交通领域企业联合研制了大功率电力交流机车和内燃机车，较大程度地提升了我国机车车辆的整体水平，通过消化吸收这些先进技术，加速了自主研制先进整车的国产化进程。
机车制造水平得到较大提升
2000年9月成立的中国南车集团和北车集团，是中国铁路机车车辆制造业的两大巨头，两者实力大体相当，从业人数均为10万人左右，总资产都约为300亿元，销售收入均在200亿元左右。
在铁路机车车辆制造业界，株洲电力机车、南车时代电气(株洲电力机车研究所)、四方机车车辆、长春轨道客车、唐山机车车辆、大连机车车辆、大同电力机车等企业几乎垄断了中国所有机车、地铁轻轨、高速动车组的研发和制造。
近几年，在铁道部的大力支持下，株洲电力机车有限公司与德国SIEMENS(西门子)公司联合研制了HXD1大功率电力交流机车，大同电力机车公司与法国ALSTOM(阿尔斯通)公司联合研制了HXD2大功率电力交流机车，大连机车车辆有限公司与日本TOSHIBA(东芝)公司联合研制了HXD3大功率电力交流机车，这些车型将成为我国未来的客货运营的基本车型。
在运营速度为200km/h以上的CRH高速动车组方面，我国也分别与日本、欧美等国家的轨道交通领域的知名企业进行了联合研制，在国内组装并投入运营或试运营。主要情况如下：CRH1动车组由庞巴迪-四方-鲍尔(BSP)生产(营运速度200km/h，最高速度250km/h)；CRH2动车组由南车四方(联合日本川崎重工)生产(营运速度200km/h，最高速度250km/h)，新车CRH2C作为京津城铁的专用车已于2008年8月投入使用，CRH2具备提速至300km/h的条件；CRH3动车组由北车唐山机车厂(联合西门子)生产(营运速度330km/h，最高速度380km/h)；CRH5动车组由北车长春客车厂(联合阿尔斯通)生产(营运速度200km/h，最高速度250km/h)，CRH5具备提速至300km/h的条件。
机车对连接器提出更高要求
我国在机车和高速动车组等方面的技术提升，为连接器制造企业提供了千载难逢的发展机遇。
目前机车领域新型连接器需求品种规格多，各规格品种的需求量也存在较大差异。从连接器引进来源地区分主要有日本和欧洲(主要是德国和法国)；从连接器形状结构来分主要有圆形和矩形；从连接器技术标准来分主要有JIS标准和IEC标准。
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从国外引进的连接器均采用了新技术、新工艺，并且受相关专利技术的保护，这些因素对连接器的国产化产生了不利的影响，这就要求国内的连接器制造企业在连接器国产化研制过程中，必须另辟蹊径，通过与国内相关行业的供应商通力合作，才能研制出适合整车和使用要求的产品。
机车、高速动车组整车对连接器的国产化总体要求除了必须规避专利保护外，还存在对国外技术标准的理解和认知程度不统一以及如何在新技术和新工艺上取得进展和突破等问题。总体上机车对连接器主要从以下几大性能提出更高要求：
1.电气性能方面，主要有高压、大电流、模块集成化的功率与控制系统的兼容性等等。
2.机械性能方面，振动、冲击、碰撞及防护等级等要求更严。
3.耐环境性能方面，高低温、交变湿热、低气压及其他耐环境(如污染等级)要求更高。
连接器国产化脚步加快
连接器国产化在技术和工艺上的瓶颈大致有：
1.国产化连接器与国外引进连接器之间的功能性互换技术。
2.国产化连接器的材料选择及来源。选择国外的材料，能完全满足连接器的技术要求，但受价格和交付期的影响很大；选择国产材料，则在各项技术性能指标方面有待提高和稳定，这在短期内无法达到要求。
3.连接器制造的新工艺技术。这些新工艺技术包括机械加工、冲压工艺技术、塑压工艺技术、电镀(表面处理)工艺技术、压铸工艺技术及试验手段及设备等，对连接器的制造质量产生很大的影响，直接影响连接器的电气、机械、环境等性能。
机车领域对连接器的未来走势大致是：2007年～2008年，整车厂以引进国外连接器为主，同时让国内有实力和规模的连接器制造企业积极参与连接器的国产化研制。作为国内最大的连接器制造商—四川华丰企业集团有限公司是最早参与HXD1电力机车(株洲电力机车制造)、HXD2电力机车(大同电力机车制造)、HXD3电力机车(大连机车车辆制造)的所有连接器的国产化研制的。2007年全面完成上述车型的连接器国产化，通过了整车厂与国外企业联合参与的现场质量体系认证和首件检查，成为新型电力机车用连接器的首家合格供应商。同时企业还积极参与CRH高速动车组系列(主要有CRH3、CRH5)的连接器国产化研制，并取得了阶段性的成果。
2008年～2009年，国产整车上的所有连接器全部实现国产化，并随整车投入正常运营。四川华丰企业集团有限公司在HXD1、HXD3电力机车上提供的连接器累计达到2500万元。
2010年以后，我国自主研制的大功率电力机车、地铁轻轨用连接器全面实现国产化。同时CRH高速动车组用连接器也将实现大部分国产化。在这方面，四川华丰企业集团有限公司将继续引领行业潮流，为我国轨道交通领域使用的连接器不遗余力地开展全方位的研制工作，为提升我国轨道交通领域用连接器的技术水平作出更多更大的贡献。
可靠性是机车连接器关键指标
在国际金融危机的大环境下，中国政府出台了4万亿元投资计划，对我国经济的拉动作用无疑是巨大的，其中铁路系统投资1.2万亿元，主要应用于铁路系统的改造、客运专线和城市轨道交通的建设、高速列车和新型轨道列车的生产、信号控制系统的自动化智能化更新等方面。这不仅给各个主机单位，也给元器件企业带来了很大的商机，为企业的稳定发展和经济增长提供了很大的帮助。
高可靠成为连接器最高要求
随着铁路运行速度的越来越高，对机车连接器的要求也越来越苛刻，高可靠成为连接器最高的要求。在机车运行过程中，振动是持续存在的，在这种长期振动疲劳的情况下，连接器决不能发生任何通信故障，决不允许出现任何瞬断，否则后果将不堪设想。
要保证振动条件下的可靠性，连接器首先必须满足日常的工作需要，不发生任何机械失效。连接器从设计初期，就要从各个方面来考虑结构设计和材料选择。比如车体外露的连接器，一定要保证良好的密封性，要能达到动态IP68的密封防护等级，不能有任何灰尘或水滴进入产品内部，以防止短路。在选材上，要选择能够抗紫外线、抗辐射、耐高低温、不易吸潮的塑料和橡胶，以防止长期在阳光下暴晒老化现象的发生，以及列车从东北到南方温度变化引起的材料失效。车厢内的连接器，也至少要达到IP55的防护等级，不要因意外事情引发连接器的接触不良。所有的连接器，都必须有防松措施，不能在长期振动疲劳的情况下发生头座分离。连接电缆的产品，要有夹持电缆的结构，防止单根导线受力。车载连接器的端接形式，一般采用镀金压接的方式，使用专用工具来压接，以减少如焊接时人为操作带来的隐患，如果必须采用导线焊接或是印制板焊接的产品，必须保证产品有良好的可焊性，以降低虚焊发生的概率。在车厢间使用的连接器，要保证有足够的强度，避免由碰撞等引起的故障。所有连接器在选材时，还要注意绝缘材料的阻燃，一般应选择UL94V-0的阻燃等级的材料。在特殊场合使用的连接器，还可能有防火、耐液体等特殊要求，在设计和质量控制上一定要严格保证。
在基本性能都满足的情况下，连接器要重点考虑防松结构设计和接触件的结构设计。在防松结构设计上，要有足够的强度和韧性，要有良好的结构设计，既要保证连接器旋合时轻松连接，又要保证松脱时有足够的旋合力。老式机车上用的连接器，为了防松脱，有的采用打保险丝的方式，在可靠性上是非常高的，但是使用和维护都不方便，在现代化的机车上是行不通的。现在的连接器防松脱设计，结构上一定要有单独的防松脱机构，并且对防松结构有足够的保护，以防止人为损坏，在选择材料时，防松弹片一般选择铍青铜材料，这样才能保证具有良好的抗疲劳效果。接触件方面，首先要保证足够的强度，接触形式上，一定要采用接触可靠性高的结构形式，以便收到抗疲劳、长寿命的效果。在接触件的定位方面，一定要有良好的精准度，防止接触件对插受力。
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机车连接器种类
机车领域的连接器从使用场合上，主要分为车体连接和箱内信号控制两种类型。车体连接的连接器，主要是保证车厢间正常的信号和电源传输；箱内信号控制连接器，主要是接收和发射铁路系统的各种控制信号，并实现与各个控制路局的信号交流。这些连接器根据功能的不同，分为电源连接器、信号连接器、高压连接器、射频连接器、光纤连接器等，受空间、操作和使用场合的限制，这些连接器在结构形式上又分为圆形连接器、矩形连接器、直插式连接器、电缆连接器、印制板连接器、密封连接器、重载连接器等。
机车PCB设计相对传统产品质量要求更高
据有关资料显示，为应对国际金融危机国家拉动内需的4万亿元的投资中，“铁老大”成为“火车头”，除铁路基础设施建设投资外，机车车辆装备也是重要的一部分。数据显示，铁道部最新的投资计划中，2009年将安排机车车辆购置费1000亿元以上，2009年～2010年两年计划安排机车车辆购置费3000亿元，未来4年内计划安排机车车辆购置投资5000亿元。
PCB企业应把可靠性放在第一
据悉，铁路的中长期发展规划中，明确了我国铁路发展现代化的方向，所谓“现代化”其标志是“客运高速、货运重载，电气化，客运、货运分离”。按照这一发展思路，尤其是新一轮的电气化建设投入，干线电力机车、动车组等的需求量将大幅增长。
为拉动内需，各城市纷纷争上城市轨道交通建设项目，这为城轨交通装备提供了更大的市场空间。
随着轨道交通装备的新一轮投资热潮的启动，作为配套的配件产品PCB产业在该领域也赶上了前所未有的发展机遇。主要体现在新造机车、动车组、城轨车辆的电气控制系统、车载网络系统等，在这些领域PCB使用的空间将有大的拓展。
作为PCB制造企业，要注重把产品质量和可靠性放在第一位，并注意产品供货的及时性，及时了解机车行业的动态，只有这样才有可能抓住机车车辆发展的新机遇。
随着铁路行业跨越式发展以及引进机车车辆装备国产化力度的加大，整体而言机车PCB市场需求呈现日益增长的趋势，且与电子信息相关行业相比，机车车辆领域总体对PCB的需求相对规模不大。同时，由于技术引进处在刚开始的阶段，作为电气控制、网络系统等核心技术在国产化的力度上还不是太大，配套的PCB需求容量也有限。
目前的PCB技术完全能够满足机车车辆领域的需要。随着机车车辆工业的技术进步，对部件产品的标准化、模块化要求越来越高。但相对而言，由于机车车辆属于大型装备，对电气控制系统的集成度需求不是太苛刻，因而PCB产品的设计仍相对传统，以硬板为主，对线宽线距、层数要求不一定很高，但对产品的可靠性、安全性要求极高。尤其对可靠性的要求，在和谐发展观、以人为本的大环境下，主要体现在对铁路运输的安全、快速、正点要求很高。
机车用PCB产品属于多品种小批量产品，产品计划性相对弱，PCB产品基本处在整机厂零部件采购的最前端，备货周期短，库存控制要求高，生产、物流管理难度大。目前而言，在PCB产品的制造方面并不存在技术瓶颈，只是质量控制上要求严格。
近年来，通过引进消化吸收，向国际先进装备制造业看齐，对产品的外观质量、可靠性要求更高，机车车辆装备制造企业开始导入精益制造体系，纷纷通过IRIS认证等，上游的PCB配套产品工艺质量等相应得到大幅度提升。
增加硬件投入升级现有工艺
我们企业去年以来增加了硬件投入，先后投入2000万元添置了先进的层压机、数控制钻、曝光机等PCB主要生产、测试设备48台，使企业PCB产能由过去月产10000平方米提高到近20000平方米。
我们还对既有工艺进行了升级调整：一是对沿用多年的湿膜工艺进行调整，改用干膜工艺；调整拼版结构，大大提高制程效率。二是通过工艺公关，在选材和工艺调配上下工夫，成功解决了高速动车组PCB背板国产化过程中，铜箔层压起皱难题。三是看齐国际先进机车车辆装备制造标准，主动将机车车辆用PCB产品的IPC标准由通用的II级标准提高到更高级别的III级标准，并对PCB产品的表面外观要求、孔铜厚度、绿油厚度、特性阻抗等制定了更加严格的内部标准。四是改造了净化厂房，提升了净化等级，导入IRIS(国际铁路行业标准)认证，为产品的质量提升和可靠性提供保证，同时正在实施精益生产体系。
结合机车车辆PCB需求特点，我们调整了企业的定位，明确了“内涵式发展”战略，即“中小批量、高可靠性、短交货期、适宜性价比”的组合策略定位，体现企业特色，不一味贪多求大，质量为先。同时在发展规模上稳中有升，“十一五”规划基本保持在年销售额1.5亿元规模。质量上保持稳定，逐步将先进的PCB工艺技术和创新成果引入机车车辆制造上，为机车车辆装备提供先进的配件产品。
