空气弹簧是新干线发展的支柱
从大学机械工程专业毕业后,我带着强烈的愿望进入住友电机,在支持基础制造技术方面发挥工程师的积极作用。从那时起,我就致力于空气弹簧的发展。空气弹簧是一种利用空气的压缩性来抑制振动的悬挂系统,它是由坚韧纤维增强的橡胶和金属部件组成。例如,用于铁路车辆的空气弹簧是一种重要的安全部件,可以显著减轻从车轮传递到车身的振动,提高乘坐质量。
在20世纪80年代,为了赢得与飞机的客源竞争,新干线高速列车的速度进一步提高是一个挑战,同时也是一个经济活跃的社会的强烈需求。为了实现这一目标,降低车辆重量是至关重要的。对于采用空气弹簧的火车转向架来说,消除重量大的靠枕也是一个重要的挑战。安装在转向架和车体之间的摇枕负责在弯曲轨道上行驶时缓冲横向运动和恢复相对位移。我们进行了新的结构设计,最终开发出了一种无支撑杆的转向架,其特点是使用空气弹簧作为传统的支撑杆(图1)。此外,空气弹簧的许多金属部件被铝合金取代,以减轻转向架的重量。我们根据行驶条件优化弹簧特性的设计也使新干线列车能够提供真正舒适的乘坐体验。从那时起,新干线车辆开始采用无支撑架转向架。
工业标准空气弹簧的开发
1993年,我们被要求开发一种新的空气弹簧技术,以提高新干线列车在弯曲铁路上以更高速度行驶时的乘坐质量。日本列岛几乎全部由陡峭的山区组成,平原很少。这意味着铁路轨道上有很多弯道。在铁路的曲线上,产生一定程度的斜度(内轨和外轨的高度差),使车身因自身重量而向内倾斜,以抵消车身在曲线铁路上因离心力而向外倾斜的力。
当火车以较高的速度通过斜面不够高的弯曲铁路时,会产生多余的离心力,将车厢向外推至最大可能的位置。为了防止这种情况,在车身和转向架之间安装了横向保险杠(塞子)。然而,这种保险杠碰撞会导致乘坐舒适性的显著下降(图2)。我们需要开发一种新技术来消除火车通过弯曲铁路时引起的保险杠碰撞。
我们面临的挑战是开发一种空气弹簧,其反作用力与离心力相等。我们多次拜访客户并提出技术方案,但我们的方案都没有被客户接受。我们和我们的客户一起,通过大量的试验和错误,稳步努力。我们面临各种困难,但我们从未放弃。经过不懈的努力,我们终于成功地研制出一种空气弹簧,它能对速度增加产生的多余离心力作出反应。这项技术提高了乘坐质量,即使火车以更高的速度通过弯曲的铁路,也不会发生碰撞。新的空气弹簧技术的开发和引进整整花了五年的时间,但这给了我作为一名工程师很多宝贵的经验和巨大的成就感。
这项技术成为新干线空气弹簧的标准结构技术。后来,通过弯曲铁路时,进一步提高速度,通过开发一个身体倾斜系统,充分利用空气弹簧的特点。在后来推出的一系列新干线新车型中,我们不断改进空气弹簧,以确保乘客的安全性和舒适性。
进入中国市场对我来说是一个划时代的事件。2010年,我被调到中国,与两名当地员工一起从无到有地建立了一家工厂,然后我开始为中国高铁(CRH)在当地生产空气弹簧。在我回到日本后,空气弹簧的销量大幅增长,并成长为混合动力产品部的核心产品。我们的产品已经被大约一半的高铁列车使用。
住友电机的工程师基因代代相传
在同事和周围人的帮助下,我能够将空气弹簧发展成一个成功的企业,我感到非常幸运。回想起来,这是一条艰难的道路。空气弹簧技术的历史可以追溯到半个世纪以前,空气弹簧经历了许多改进。我本人孜孜不倦地坚持努力,反复改进空气弹簧的结构设计。我相信,作为一名工程师,我在支持基础制造技术方面发挥积极作用的强烈愿望,在作为高速铁路列车进化支柱的空气弹簧的形式中得到了实现。
空气弹簧随着时代和社会需求不断发展。随着包括控制技术在内的系统集成技术的进步,我们需要应对新的挑战,例如提高运行速度,确保安全性和可靠性,提高环境友好性和乘坐舒适性。
基于目前所获得的知识和经验,我还参与了对年轻工程师的培养。我相信,我的使命是将前辈传授给年轻工程师的知识和技能,并积极追求制造业的普遍主题。制造是一个追求彻底优化的努力过程,努力没有止境。“坚持和热情”是我作为一名工程师的信条,我相信,这也是在住友电机流传下来的“DNA”。
配置文件
秀树Kitada
1980
进入住友电气株式会社分属橡胶及塑料制品科(现为混合制品科)
1998
工程部振动控制产品组经理
2007
SEI混合动力产品有限公司制造部经理
2010
KTS高新橡胶有限公司总裁
2013
混合动力产品部总工程师。
2016
获认可为研究员*
*住友电机每年都会挑选几名员工作为院士,以表彰那些拥有高水平稀有专业知识、技能和专业知识的员工。2017年,研究员称号授予了8名员工,其中包括连续第二年入选的Kitada先生。