袁 场， 周 鹏

（南京中车浦镇海泰制动设备有限公司， 江苏 南京 211800）

0 引言

2007 年，CRH 型和谐号动车组通过引进、消化、吸收和再创新的方式开始上线运营， 成功实现国内高速列车250km/h 及以上的运行速度；2013 年，在铁路总公司的带领下， 开始研制完全自主创新的时速350km/h 复兴号动车组产品， 经过4 年的开发创新于2017 年成功上线运营。和谐号动车组的引进到复兴号动车组的正式运营，中国高速列车用了10 年时间实现了完全自主创新的目标，迈出了从无到有，从追赶到领跑的关键一步。

电子制动控制单元[1]（Electronic Braking Control Unit，简称EBCU）是高度自动化、智能化的高性能、高可靠性的微机系统。作为高速列车制动系统的大脑，电子制动控制单元通过接收列车网络和硬线等媒介传输的控制信号，综合采集到的列车管压力、列车速度等信号特征，实现高速列车的常用制动、快速制动、保持制动、停放制动、空压机管理等功能。 与此同时，EBCU 实时进行车轮状态的滑行监控、保护和控制，对列车可能存在的故障、失效等情况进行诊断、上报，保证高速列车的行车安全。

电子制动控制单元作为高速列车制动系统的关键零部件，随着整车的自主化，顺利从引进吸收的道路迈向自主创新，逐步开始国产化的征程。 在国产化的道路上，电子制动控制单元的设计、制造、运用等环节将面临一系列的机遇与风险，需要提前部署有效的保障措施。

1 国产化现状

近年来随着我国科技实力的快速提升， 西方国家加强对我国的技术封锁和限制，包括技术转让、原材料供应等。 尤其2018 年中美贸易战事件，美国对中兴、华为等企业实施出口限制，禁止其相应的供应商提供服务，导致电子元器件等原材料供货量出现断崖式不足、 关键技术无法完全消化吸收，加剧了国内整机制造商的风险和危机。此事件的发生导致国内各行各业包括轨道交通行业均拉响了警报， 也加速了高速列车各关键子系统集成制造商将自主产品实现国产化的进程。

国产化将由原来的在国内制造生产、 进口国外零部件在国内进行组装、 国外公司在国内设立企业对设备进行生产组装等方式转变为基于国产电子元器件、 国产材料等进行自主设计、生产组装以及验证，拥有完全的自主知识产权的模式。 电子制动控制单元也将由原来的进口零部件完全替换为国产化零部件， 在自主创新的基础上实现真正的国产化。

2 国产化面临的机遇

2.1 国产化意识的加强

高速列车电子制动控制单元的自主创新之路在2011 年已经开展，在引进消化的基础上开始了对等替换的工作并成功实现了样机的制造，并完成装车验证，技术上已经实现了自主化，但是原材料上还是依赖于进口，主要包括电子元器件、电连接器等。

随着中美贸易战的愈演愈烈， 国内从上至下对于完全国产化的呼声越来越高，政府、企业等已完全意识到国产化的重要性和迫切性， 电子制动控制单元的完全国产化被提上日程。

2.2 国产化电子元器件的发展

电子元器件的国产化[2]在军工企业带头的情况下，已经有了足够的发展和进步。 目前的技术、工艺、质量等已经达到了一定的水平，产品逐渐趋于成熟，部分实现了商业化和产品化，打破了国外的绝对垄断，为装备的国产化提供了基础条件。

电子制动控制单元主要由阻容感器件、 半导体分立器件、集成芯片以及电连接器等集成而成，目前市场上存在的国产元器件种类、 功能等关键项点已经完全能够实现进口元器件的替代。

2.3 行业推动

我国轨道交通行业规模大、产业链全，作为装备制造业创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展的典型代表，实现高速列车零部件产品完全自主化到国产化的进程已经刻不容缓。 电子制动控制单元作为高速列车的核心关键零部件，完全实现国产化亦迫在眉睫，国产化的进程得到各个关键部门的支持和推进。

3 国产化面临的风险

3.1 国产电子元器件的不成熟

EBCU 作为高速列车的关键零部件，对其实现功能的可靠性、安全性有严格的指标要求。

根据表1，EBCU 规定的安全完整性等级（SIL）要求的可容许危害度（THR）至少需要小于10-6等级，因此对电子元器件的失效率、可靠度等提出了更严格的要求。

表1 安全指标要求

目前国产元器件的种类、 功能已完全满足电子制动控制单元的国产化，但是仍存在一定的风险。基本功能的实现不代表其可靠性、安全性也达到了指定的要求，电子制动控制单元的使用环境包括温度、振动、电磁等均对国产化电子元器件的运用提出了巨大的挑战。

根据设计要求， 部分关键元器件的故障率在其使用条件下至少需要小于10-8等级，甚至更低。因此国产化元器件在轨道交通行业运用的可靠性和安全性需要开展进一步的验证。

3.2 国产化设计的不成熟

在高速列车超过10 年的发展的历程中，制动系统集成商累积了大量的运营数据以及故障数据， 为电子制动控制单元的国产化设计提供了基础， 在设计过程中从系统电气设计层级、 制动力管理和控制层级可以规避大量的风险， 但是基于国产电子元器件的硬件设计依旧存在不确定性。

电子制动控制单元中电路设计、PCB 设计、可靠性设计均需要依据电子元器件的固有特点来开展， 无法和进口电子元器件的设计保持一致， 因此技术上存在一定的不成熟，新的设计电路、新的设计理念均对产品的设计开发进度造成一定的影响。

3.3 国产化组装工艺的不稳定

电子制动控制单元的自主化在一定程度上已经摸清了生产工艺的流程， 形成了一套成熟的生产工艺体系保障产品的可靠生产。 但是国产化的电子制动控制单元使用新的设计、新的元器件、新的电子辅料均对生产工艺提出了新的要求，其每一批次的可靠性、不同批次之间的稳定性及一致性均需开展足够的试验验证， 组装工艺流程在原有的基础上需要进一步的优化和完善。

3.4 国产化验证的不充分

自主化电子制动控制单元成功装车已经形成了一套较为完善的验证体系，包括功能测试、型式试验、可靠性试验等， 但国产化EBCU 使用的基础物料的不同导致后端的验证体系无法完全延用现有的验证体系。

国产化电子制动控制单元在自主化产品验证规范的基础上结合其特殊性继续摸索验证方法， 对方法的适用性、理论的完整性、判定的合理性均提出了新的要求。 新的验证体系需要时间来沉淀， 产品的国产化之路也需要经受时间的考验。

4 国产化保障措施

4.1 完善管理以及标准体系

建立完善的管理和约束体系。 从人、机、料、法、环等关键角度出发，对电子制动控制单元的需求分析、架构设计、基础物料选型及采购、详细设计、生产制造、质量管控等各个环节建立一套完善的管理体系。

建立具有自主产权的管理标准和规范。 复兴号的研发制造使用了大量的中国国家标准、行业标准、中国铁路总公司及中车集团企业标准等技术标准， 电子制动控制单元的国产化需要延续使用此类标准， 与此同时亦需建立具有自主知识产权的标准，包括设计标准、工艺标准以及验证标准。

4.2 完善基础物料的管控措施

合格、 高品质的基础物料是系统保证可靠运营的关键， 电子制动控制单元选用的电子元器件更决定了其能否长久可靠的使用。

保证物料的购买渠道。国产化电子元器件面临的巨大问题是假冒伪劣、不同批次产品一致性较差等[3]，因此需要正规的购买渠道，保证物料来源的可靠，与此同时须对物料供应商进行审核和监管。 装备集成商必须强化产品入厂检验措施，必要情况下对物料开展可靠性鉴定试验。

优化物料的存储环境。 电子产品对存储环境的要求较高，尤其是对静电、湿度等敏感的元器件，良好的存储环境是保证元器件可靠使用的前提。

建立物料优选库。 同样功能的元器件需要储备不同品牌、不同厂家的货物，避免出现产品批次性质量问题。优选库的物料均是经过严格筛选和验证的可靠物料，从优选库中的选用的电子元器件能够保证产品的可靠性。

4.3 完善设计评价体系

好的设计是电子制动控制单元拥有高可靠性的关键， 好的设计也是通过不断的评价、 审核和改进而实现的。 在电子制动控制单元的设计过程中，需要从不同的角度对其设计进行评审，包括物料的一致性、降额设计、容差设计、热设计、防静电设计、结构设计等。 评审的目的不是走流程，而在于能够真正发现问题、解决问题，优化设计。

完整的评价体系是将产品的缺陷在源头进行杜绝。自主创新的电子制动控制单元也是经过不断的论证和改进才最终上线运行， 国产化的电子制动控制单元更需要经过不断地评价才能够转入生产、投入使用。

4.4 完善产品验证体系

建立富有特色的电子制动控制单元验证体系。 根据电子制动控制单元的实际运用环境和积累的产品故障数据，结合选用的物料特点，针对性设计验证措施，包括环境适应性试验、电磁兼容试验、振动冲击试验等，建立完整、有效的验证体系，保证产品的可靠性和安全性。

验证方法包括但不限于以下内容：

（1）产品的独立验证，包括例行试验、型式试验、可靠性鉴定试验、可靠性验收试验等。

（2）产品的联调验证，包括制动系统的联调试验，不同系统集成后的静调试验，车辆线路型式试验、运营考核等。

（3）完善的产品验证体系是产品能够最终产量化的保证，是产品可靠使用的保障。

4.5 完善信息的交互和共享策略

电子制动控制单元的国产化仅是一个产品的国产化，但是如何做到轨道交通行业其余产品的国产化？如何实现国产化的延续性？ 需要行业内不同的系统厂家加强信息的交互和共享，包括电子元器件库的建立、产品应用剖面的分享、典型故障处理经验的分享等。

信息的交互和共享能够促进国产化进程， 减少不必要的付出，加速国产化产品的批量化和标准化。

5 结束语

电子制动控制单元作为高速列车的关键零部件，在当今的局势下，国产化进程势在必行。

电子制动控制单元的国产化进程在机遇面前， 系统集成商需要强化风险意识，明确过程中可能存在的风险，制定一系列的措施减少风险发生的可能性，从物料选型、设计、生产制造、验证等角度全面的保证产品的可靠性和安全性，加速推进电子制动控制单元的国产化进程，为高速列车的发展保驾护航。